CN102626319B - Cbct的患者射线照射位置自动调整的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种CBCT的患者射线照射位置自动调整的系统，包括：计算机，其装有图像识别处理模块；前置摄像头，位于CBCT机架的前部上并在患者头部的正前方；侧位摄像头，位于CBCT机架的侧部上并在患者头部的侧方；控制装置，与计算机电性连接；颌托，固定在CBCT机架上，其在患者下颌位置支撑患者头部；所述颌托与一个可上下移动的升降机构连接；机械装置，由控制装置驱动，使位于座椅上的患者前后、左右和上下运动。本发明还提供所述系统实现自动调整的方法。本发明实现患者照射区域与头部位置的自动调整，操作者只需进入射线室一次即可在操作室里调整患者位置与姿势，不但避免了让患者接受多余的辐射，而且提高了操作效率。
Description
技术领域
本发明涉及CBCT医疗器械，具体属于一种应用于CBCT的自动调整患者射线照射位置的系统，以及该系统实现自动调整的方法。
背景技术
在CBCT的使用过程中，操作人员一般先通过机器上的激光灯确定射线照射中心位置，然后再固定患者，最后操作人员进入操作室拍摄预览片，判断照射区域是否为诊断所需区域，头部摆位是否到达理想位置。如果存在偏差，操作人员需要进入射线室重新调整患者的位置，并再次预览拍摄，反复上述过程直到患者被照射的区域以及头部位置达到理想效果为止。这种方式存在以下缺陷：第一，在反复拍摄预览片的过程中，患者无法避免地受到过多的辐射伤害，给患者的身体造成不利的影响；第二，为了使患者被照射的区域以及头部位置达到最佳理想效果，操作人员通常需要反复多次进出射线室以调整患者的位置，这样就使得诊断时间较长、效率低下，不但浪费时间，而且浪费人力。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种CBCT的患者射线照射位置自动调整的系统及方法，可以自动调整患者照射区域与头部位置，不但可以减少患者受到的辐射，还可以提高诊断效率。
为解决上述技术问题，本发明提供的CBCT的患者射线照射位置自动调整的系统，包括：
计算机，其装有图像识别处理模块，所述图像识别处理模块对前置摄像头获取的患者正面图像以及侧位摄像头获取的患者侧面图像进行人脸识别，确定患者头部正面及侧面的中心位置；
前置摄像头，位于CBCT机架的前部上并在患者头部的正前方；
侧位摄像头，位于CBCT机架的侧部上并在患者头部的侧方；
控制装置，与计算机电性连接，其包括四个电机，其中一个电机控制升降机构上下运动，其余三个电机位于座椅底部，控制机械装置带动座椅前后运动、左右运动和上下运动；
颌托，固定在CBCT机架上，其在患者下颌位置支撑患者头部；所述颌托与一个可上下移动的升降机构连接；
机械装置，位于座椅内并由控制装置驱动，使位于座椅上的患者前后、左右和上下运动。
所述前置摄像头和侧位摄像头的视角对准CBCT机架的旋转中心位置，且两个摄像头视野的中心线互相垂直且相交于CBCT机架的旋转中心。
所述系统还包括使患者与操作者实时交流的语言通讯端口。
本发明还提供一种CBCT的患者射线照射位置自动调整的方法，包括以下步骤：
1）将患者头部固定并摆正患者位置，确保头部朝向正前方；
2）通过前置摄像头和侧位摄像头分别获取患者正面图像和侧面图像，并使两种图像同时显示在计算机中图像识别处理模块的界面上；
3）利用图像识别处理模块进行人脸识别，确定患者头部正面及侧面的中心位置，计算机向控制装置发出指令，控制装置驱动机械装置运动，使患者头部的正面中心位置调整到前置摄像头的影像中心位置，侧面中心位置调整到侧位摄像头的影像中心位置；
4）在前置摄像头获取的正面图像上选择射线照射区域的正面中心位置，在侧位摄像头获取的侧面图像上选择射线照射区域的侧面中心位置，通过二维的正面中心位置和侧面中心位置计算出一个三维的中心位置；
5）计算机向控制装置发出指令，通过机械装置带动患者头部移动，使头部的前述中心位置处移动至CBCT机架的旋转中心位置；
6）在侧位摄像头获取的侧面图像上划线确定头部前倾或者后仰角度；
7）通过升降机构控制颌托上下运动，实现患者头部前倾或后仰。
本发明利用人脸识别技术识别出头部的中心位置，并利用机电控制技术，通过控制装置和机械装置相结合使患者移动到理想照射位置，实现患者照射区域与头部位置的自动调整，操作人员只需进入射线室一次就可以在操作室里对控制装置发出指令以驱动机械装置调整患者位置与姿势，不但避免了让患者接受多余的辐射，而且提高了操作效率。
附图说明
图1是本发明的系统组成示意图；
图2是本发明实施例的示意图；
图3是本发明的方法流程图。
图中附图标记说明：
1是座椅；2是前置摄像头；3是侧位摄像头；4是颌托；5是语言通讯端口。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1、图2所示，本发明提供的一种应用于CBCT的自动调整患者射线照射位置的系统，包括：
一计算机，所述计算机内装有图像识别处理模块；
一前置摄像头2，该前置摄像头2位于CBCT机架的前部上，其在患者头部的正前方以监控患者的正面图像；
一侧位摄像头3，该侧位摄像头3位于CBCT机架的侧部上，其在患者头部的侧方以监控患者的侧面图像；
一控制装置，所述控制装置与计算机电性连接；
一颌托4，固定在CBCT机架上，其用于从患者下颌位置支撑患者头部；颌托4与一升降机构连接，所述升降机构可带动颌托上下运动；
机械装置，其位于座椅1内，所述机械装置由控制装置驱动，可实现患者前后、左右和上下运动。
所述系统还包括语言通讯端口5，操作人员和患者可以通过该语言通讯端口5进行实时交流。
所述前置摄像头2和侧位摄像头3的视角对准CBCT机架的旋转中心位置，两个摄像头视野的中心线互相垂直且相交于口腔CT机架的旋转中心。
在本实施例中，控制装置为四个驱动电机，其中一个驱动电机与颌托4的升降机构相连，该驱动电机驱动升降机构运动，进一步带动颌托上下运动，实现患者头部位置的变化。其余三个驱动电机装于座椅1底部，分别控制机械装置实现上下、左右和前后三种运动，该机械装置可以为上下、左右、前后三组移动机构，也可以为一个组合式机构。所述驱动电机为直线电机，其与升降机构及机械装置配合，本发明中的升降机构和机械装置为常见的直线运动机构，如滑块导轨机构、移动导杆机构等，可根据实际需要设置，在此不作赘述。
如图3所示，本发明进行该系统进行自动调整的方法如下：
1）操作人员将患者头部固定（如使用头带等），并摆正患者位置，确保头部不偏向任一侧；
2）通过前置摄像头2和侧位摄像头3分别获取患者正面图像和侧面图像，所述两种图像同时显示在计算机中图像识别处理模块的界面上；
3）所述图像识别处理模块进行人脸识别，确定患者头部正面及侧面的中心位置，计算机向控制装置发出指令，控制装置（座椅底部的驱动电机）驱动机械装置做前后、左右、上下运动，将患者头部正面及侧面的中心位置分别调整到前置摄像头2及侧位摄像头3的影像中心位置，即通过调整患者位置，使摄像头中的图像居中；
4）在前置摄像头2获取的正面图像上选择射线照射区域的正面中心位置，在侧位摄像头3获取的侧面图像上选择射线照射区域的侧面中心位置，通过二维的正面中心位置和侧面中心位置计算出一个三维中心位置；所述三维中心位置的计算方法是：假设前置摄像头2获取的正面图像位于X-Z平面，侧位摄像头3获取的侧面图像位于Y-Z平面，射线照射区域正面中心位置的坐标为（a，b），侧面中心位置的坐标为（c，d），其中b与d不相等，则中心位置的三维坐标为（a，c，(b+d)/2）；
5）计算机向控制装置（座椅底部的驱动电机）发出指令，通过机械装置带动患者头部移动，使头部的中心位置处（上一步得到的中心位置）移动至CBCT机架的旋转中心位置，CBCT机架的旋转中心位于CBCT成像探测器和射线源焦点之间连线与CBCT机架旋转轴相交之处；
6）在侧位摄像头3获取的侧面图像上划线，该线与经过侧位摄像头影像中心的水平线成一角度，所述角度即为头部前倾或者后仰角度，后续CBCT影像重建后得到的横断面图像平行于该线；
7）计算机向与升降机构连接的驱动电机发出指令，控制颌托上下运动，实现患者头部前倾/后仰，保证6）中直线标记的面部点位于水平位置。
其中，前置摄像头2和侧位摄像头3在使用前需要进行标定，确定摄像头的内部参数与外部参数，其中内部参数包括焦点位置、变形量、缩放比例等，外部参数主要包括摄像头的位置和方向等。
在整个调整过程中，操作人员可以通过语言通讯端口5与患者保持实时的交流。
本发明利用人脸识别技术识别出头部的中心位置，并利用机电控制技术，通过控制装置和机械装置相结合使患者移动到理想照射位置，实现患者照射区域与头部位置的自动调整，操作人员只需进入射线室一次就可以在操作室里对控制装置发出指令以驱动机械装置调整患者位置与姿势，不但避免了让患者接受多余的辐射，而且提高了操作效率。
以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，所述实施例仅仅是本发明的较佳实施例，其并非对本发明进行限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员对运动机构（包括升降机构和机械装置）的具体结构等做出的等效置换和改进，均应视为在本发明所保护的技术范畴内。
Claims (4)
1.一种CBCT的患者射线照射位置自动调整的系统，其特征在于，包括：
计算机，其装有图像识别处理模块，所述图像识别处理模块对前置摄像头获取的患者正面图像以及侧位摄像头获取的患者侧面图像进行人脸识别，确定患者头部正面及侧面的中心位置；
前置摄像头，位于CBCT机架的前部上并在患者头部的正前方，所述前置摄像头的视角对准CBCT机架的旋转中心位置；
侧位摄像头，位于CBCT机架的侧部上并在患者头部的侧方，所述侧位摄像头的视角对准CBCT机架的旋转中心位置；所述前置摄像头和侧位摄像头两个摄像头视野的中心线互相垂直且相交于CBCT机架的旋转中心；
控制装置，与计算机电性连接，其包括四个电机，其中一个电机控制升降机构上下运动，其余三个电机位于座椅底部，控制机械装置带动座椅前后运动、左右运动和上下运动；
颌托，固定在CBCT机架上，其在患者下颌位置支撑患者头部；所述颌托与一个可上下移动的升降机构连接；
机械装置，位于座椅内并由控制装置驱动，使位于座椅上的患者前后、左右和上下运动。
2.根据权利要求1所述的CBCT的患者射线照射位置自动调整的系统，其特征在于，所述系统还包括使患者与操作者实时交流的语言通讯端口。
3.一种采用权利要求1所述系统实现的CBCT的患者射线照射位置自动调整的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）将患者头部固定并摆正患者位置，确保头部朝向正前方；
2）通过前置摄像头和侧位摄像头分别获取患者正面图像和侧面图像，并使两种图像同时显示在计算机中图像识别处理模块的界面上；
3）利用图像识别处理模块进行人脸识别，确定患者头部正面及侧面的中心位置，计算机向控制装置发出指令，控制装置驱动机械装置运动，使患者头部的正面中心位置调整到前置摄像头的影像中心位置，侧面中心位置调整到侧位摄像头的影像中心位置；所述前置摄像头和侧位摄像头的视角对准CBCT机架的旋转中心位置，且两个摄像头视野的中心线互相垂直且相交于CBCT机架的旋转中心；
4）在前置摄像头获取的正面图像上选择射线照射区域的正面中心位置，在侧位摄像头获取的侧面图像上选择射线照射区域的侧面中心位置，通过二维的正面中心位置和侧面中心位置计算出一个三维的中心位置；
5）计算机向控制装置发出指令，通过机械装置带动患者头部移动，使头部的三维的中心位置处移动至CBCT机架的旋转中心位置；
6）在侧位摄像头获取的侧面图像上划线确定头部前倾或者后仰角度；
7）通过升降机构控制颌托上下运动，实现患者头部前倾或后仰。
4.根据权利要求3所述的CBCT的患者射线照射位置自动调整的方法，其特征在于，所述头部前倾或后仰角度为侧面图像上所划之线与经过侧位摄像头影像中心的水平线所成角度。
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