CN103156643A - 体外冲击波碎石机利用b超自动定位结石的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明为体外冲击波碎石机利用B超自动定位结石的方法及装置，主要是根据扫描到的结石，通过计算机将其位置进行锁定，计算出结石与冲击波波源焦点空间坐标的距离，然后计算机驱动动力装置自动将结石自动移动至冲击波波源的焦点上。相较于现有技术，本发明可快速和准确的将结石自动定位到冲击波源杯内的波源焦点，减少医生使用体外冲击波碎石机的操作难度。

Description

体外冲击波碎石机利用B超自动定位结石的方法及装置

技术领域

本发明涉及体外冲击波碎石机医疗器械领域，尤其是关于一种体外冲击波碎石机利用B超自动定位结石的方法及装置。

背景技术

B超定位体外冲击波碎石机在我国应用很普遍。其定位原理主要依靠B超探头切面的中轴线与冲击波源杯的中轴线固定为一个夹角，相交于波源杯中轴线上的波源焦点。碎石开始时使波源杯和手术床相对移动，使结石影像出现在B超切面图像中，以完成搜索结石，然后继续使波源杯和手术床相对移动，使结石影像出现在B超切面图像的波源焦点的影像位置以完成结石的定位。但实际定位操作中，当结石离开了B超切面的影像时，由于无法看到结石只能重新搜索结石，因此定位结石实际上是搜索-定位-再搜索-再定位的重复过程，不仅定位时间长，也使医生不胜其烦。

发明内容

针对现有技术存在的技术问题，本发明解决的技术问题是，本发明所要解决的技术问题是，利用B超切面影像中的人体结石与波源焦点的影像所映射的空间几何关系，提供了一种体外冲击波碎石机的B超自动定位方法，从而在搜索到结石后由计算机自动控制波源杯和手术床的相对运动，快速将人体结石定位到波源杯的波源焦点上。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为体外冲击波碎石机利用B超自动定位结石的方法，包括如下步骤：1)用B超探头对人体进行扫描，采集B超探头的切面探测影像数据，并将该影像呈现在显示单元上；2)当扫描到人体上的结石显示在显示单元上的某一位置上时，通过输入单元将结石在扫描切面上的位置信息输入给中央处理单元进行锁定；3)中央处理单元根据人体上的结石在扫描切面上的位置信息和碎石机的波源焦点位置信息计算出二者之间的空间距离和运动重合轨迹；4)根据人体上的结石与碎石机的波源焦点之间的空间距离和运动重合轨迹，中央处理单元驱动动力装置上述二者按照运动重合轨迹做相对运动，最后使人体结石处于碎石机波源的焦点位置上。

作为上述自动定位结石的方法进一步改进，所述的步骤2)中的输入单元的输入方式可以为使用鼠标进行输入、用键盘进行输入或用触摸屏触摸进行输入。

作为上述自动定位结石的方法进一步改进，所述的步骤3)中的结石在扫描切面上的位置信息和碎石机的波源焦点位置信息有一个共同位置参照为B超探头的位置信息。

作为上述自动定位结石的方法进一步改进，所述的步骤3)中的运动重合轨迹为人体上的结石处于静止状态，波源焦点相对其进行运动，直到人体上的结石位于波源焦点上运动结束。

作为上述自动定位结石的方法进一步改进，所述的步骤3)中的运动重合轨迹为波源焦点处于静止状态，人体上的结石相对其进行运动，直到该结石位于波源焦点上运动结束。

本发明解决其技术问题所采用的技术装置。体外冲击波碎石机利用B超自动定位结石装置，包括手术床、冲击波源杯、中央处理器、显示器、输入装置、B超探头、B超控制器，手术床用于承载结石手术患者，在手术床上有个缺口，B超探头和冲击波源杯位于该缺口区域，另外，该装置还包括方向传感器、运动距离传感器和动力驱动装置，B超探头的切面探测影像数据呈现在显示器上，通过输入装置的输入对显示器上的某一区域锁定后，中央处理器计算出该锁定区域与冲击波源焦点空间距离和锁定区域移动至冲击波源焦点的运动轨迹，然后中央处理单元根据方向传感器和运动距离传感器提供的数据，来控制动力驱动装置来完成上述运动轨迹。

作为上述自动定位结石的装置进一步改进，所述的方向传感器包括B超探头支架旋转角度传感器、波源杯倾斜角度传感器；所述的运动距离传感器包括B超探头升降传感器、手术床前后运动距离传感器、手术床升降距离运动传感器、手术床左右运动距离传感器。

作为上述自动定位结石的装置进一步改进，所述的动力驱动装置包括B超探头支架旋转和升降驱动装置、波源杯绕固定点旋转运动驱动装置、手术床前后、左右、上下运动驱动装置。

作为上述自动定位结石的装置进一步改进，所述的方向传感器包括B超探头支架旋转角度传感器、波源杯倾斜角度传感器；所述的运动距离传感器包括B超探头升降传感器、波源杯前后运动距离传感器、波源杯升降距离运动传感器、波源杯左右运动距离传感器。

作为上述自动定位结石的装置进一步改进，所述的动力驱动装置包括B超探头支架旋转和升降驱动装置、波源杯绕固定点旋转运动、前后运动、左右运动、上下运动驱动装置。

相较于现有技术，本发明的有益效果是：可快速和准确的将结石自动定位到冲击波源杯内的波源焦点。减少医生使用体外冲击波碎石机的操作难度。

附图说明

图1是本发明实施方式的结构示意图；

图2是本发明实施方式的手术床坐标系示意图；

图3是本发明实施方式的波源杯坐标系示意图；

图4是本发明实施方式的波源杯倾斜时轴线与床坐标Yc轴的夹角β示意图；

图5是本发明实施方式的波源杯Zb轴与B超探头切面中轴线投影夹角α示意图；

图6是本发明实施方式的波源杯Yb轴与B超探头Yt轴夹角θ示意图；

图7是本发明实施方式的B超探头坐标示意图；

图中：1、冲击波源杯；2、B超探头运动支架；3、B超探头；4、手术床；5、B超探头支架旋转角度传感器；6、B超探头升降传感器；7、波源杯倾斜角度传感器；8、手术床前后运动距离传感器；9、手术床升降距离运动传感器；10、手术床左右运动距离传感器；11、B超探头探测切面；12、结石；13、手术床坐标系；14、波源杯坐标系；15、波源杯倾斜时轴线与手术床坐标Yc轴的夹角β；16、波源杯Zb轴与B超探头切面中轴线投影夹角α；17、波源杯Yb轴与B超探头Yt轴夹角θ；19、计算机；20、B超机。

具体实施方式

下面结合附图对发明进行详细说明。

实施例一，一种体外冲击波碎石机利用B超自动定位结石的方法，包括如下步骤：

1)用B超探头对人体进行扫描，采集B超探头的切面探测影像数据，并将该影像呈现在显示单元上；

具体操作人员可以根据呈现在显示单元上的图像判断出结石位于人体那个部位。

2)当扫描到人体上的结石显示在显示单元上的某一位置上时，通过输入单元将结石在扫描切面上的位置信息输入给中央处理单元进行锁定；

操作人员找到结石后，认为这个位置比较合适，就通过输入单元的输入操作对结石位置进行锁定，输入单元的输入方式可以为使用鼠标进行输入、用键盘进行输入或用触摸屏触摸进行输入，当然也可以还有其他输入方式，如语音等。

3)中央处理单元根据人体上的结石在扫描切面上的位置信息和碎石机的波源焦点位置信息计算出二者之间的空间距离和运动重合轨迹；

为方便计算出空间距离和运动重合轨迹，人体的结石在扫描切面上的位置信息和碎石机的波源焦点位置信息需有一个共同位置参照点，其中较佳的位置参照点为B超探头的位置信息。运动过程可以是两个都动，也可以是一个静止，一个运动。如完成运动重合轨迹的过程为人体上的结石处于静止状态，波源焦点相对其进行运动，直到人体上的结石位于波源焦点上运动结束。在如完成运动重合轨迹的过程为波源焦点处于静止状态，人体上的结石相对其进行运动，直到该结石位于波源焦点上运动结束。

4)根据人体上的结石与碎石机的波源焦点之间的空间距离和运动重合轨迹，中央处理单元驱动动力装置上述二者按照运动重合轨迹做相对运动，最后使人体结石处于碎石机波源的焦点位置上。

实施例二，如图1所示，体外冲击波碎石机利用B超自动定位结石装置，它包括冲击波源杯1、B超探头运动支架2、B超探头3、手术床4、B超探头支架旋转角度传感器5、B超探头升降传感器6、波源杯倾斜角度传感器7、手术床前后运动距离传感器8、手术床升降距离运动传感器9、手术床右运动距离传感器10、计算机19、B超机20。当计算机19的屏幕上显示搜索到人体内结石12影像出现在B超切面影像时，通过输入装置的输入锁定人体内结石12，由计算机19通过B超探头3采集B超的影像进行分析，同时采集手术床4、波源杯1的空间位置数据，计算出人体内结石12与波源杯1的波源焦点的相对距离，计算机19驱动动力装置，使手术床4与波源杯1相对运动，最后实现人体内结石12自动定位到波源杯1的波源焦点上的目的。手术床4可以上下前后左右运动，其3维运动的距离分别由手术床前后运动距离传感器8、手术床升降距离运动传感器9、手术床右运动距离传感器10检测。

图1中可看出波源杯1、B超探头3和手术床4分别在不同的坐标系中，各个坐标系之间相互关联起来进行计算空间距离。图2中为手术床坐标系13；图3中为波源杯坐标系14；图4中包含上述两个坐标系，其中，波源杯倾斜时轴线与手术床坐标Yc轴的夹角β15，该夹角β由波源杯倾斜角度传感器7检测出，该角度的值通常在0≤β≤45°之间。图5也包含两个坐标系，波源杯Zb轴与B超探头切面中轴线投影夹角α16，B超探头运动支架2可绕冲击波波源杯轴线左右旋转α角，该角由B超探头支架旋转角度传感器5检测，通常范围在-130°≤α≤+130°。从图6中可以看出，B超探头安装在B超探头运动支架上，B超探头探测切面的中轴线与波源杯轴线有夹角，波源杯Yb轴与B超探头Yt轴夹角θ17，相交于波源杯轴线的波源焦点。图7为B超探头坐标示意图，人体内结石12只有出现在B超探头Xt与Yt的平面可以在显示器中显现出来，才可以进行锁定，由计算机自动去计算、驱动动力装置最后把人体内结石12移动至于冲击波焦点上，在焦点上碎石效果才好。

图1中，B超探头3在B超探头运动支架2上驱动下可沿着B超探头探测切面11的中轴线进退运动。运动距离d由B超探头升降传感器6检测。

上述的传感器检测到的信号数据由计算机采集；再由上述的结构决定的各部件空间几何的关系，当搜索要手术的人体内结石的影像出现在B超探头探测切面的影像中，由B超影像可得的数据即可计算出手术床和波源杯的相对运动的数据，从而由计算机自动驱动使结石定位到冲击波源杯的冲击汇聚点，即波源焦点。计算机19包括前面提到的中央处理器和显示器，也可以还包括B超控制器，但本实施例二中将B超控制器独立出来为一个B超机。

以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.体外冲击波碎石机利用B超自动定位结石的方法，其特征在于包括如下步骤：

1)用B超探头对人体进行扫描，采集B超探头的切面探测影像数据，并将该影像呈现在显示单元上；

2)当扫描到人体上的结石显示在显示单元上的某一位置上时，通过输入单元将结石在扫描切面上的位置信息输入给中央处理单元进行锁定；

3)中央处理单元根据人体上的结石在扫描切面上的位置信息和碎石机的波源焦点位置信息计算出二者之间的空间距离和运动重合轨迹；

4)根据人体上的结石与碎石机的波源焦点之间的空间距离和运动重合轨迹，中央处理单元驱动动力装置上述二者按照运动重合轨迹做相对运动，最后使人体结石处于碎石机波源的焦点位置上。

2.根据权利要求1所述的自动定位结石的方法，其特征在于：所述的步骤2)中的输入单元的输入方式可以为使用鼠标进行输入、用键盘进行输入或用触摸屏触摸进行输入。

3.根据权利要求1所述的自动定位结石的方法，其特征在于：所述的步骤3)中的结石在扫描切面上的位置信息和碎石机的波源焦点位置信息有一个共同位置参照为B超探头的位置信息。

4.根据权利要求1所述的自动定位结石的方法，其特征在于：所述的步骤3)中的运动重合轨迹为人体上的结石处于静止状态，波源焦点相对其进行运动，直到人体上的结石位于波源焦点上运动结束。

5.根据权利要求1所述的自动定位结石的方法，其特征在于：所述的步骤3)中的运动重合轨迹为波源焦点处于静止状态，人体上的结石相对其进行运动，直到该结石位于波源焦点上运动结束。

6.体外冲击波碎石机利用B超自动定位结石装置，包括手术床、冲击波源杯、中央处理器、显示器、输入装置、B超探头、B超控制器，手术床用于承载结石手术患者，在手术床上有个缺口，B超探头和冲击波源杯位于该缺口区域，其特征在于：该装置还包括方向传感器、运动距离传感器和动力驱动装置，B超探头的切面探测影像数据呈现在显示器上，通过输入装置的输入对显示器上的某一区域锁定后，中央处理器计算出该锁定区域与冲击波源焦点空间距离和锁定区域移动至冲击波源焦点的运动轨迹，然后中央处理单元根据方向传感器和运动距离传感器提供的数据，来控制动力驱动装置来完成上述运动轨迹。

7.根据权利要求6所述的体外冲击波碎石机利用B超自动定位结石装置，其特征在于：所述的方向传感器包括B超探头支架旋转角度传感器、波源杯倾斜角度传感器；所述的运动距离传感器包括B超探头升降传感器、手术床前后运动距离传感器、手术床升降距离运动传感器、手术床左右运动距离传感器。

8.根据权利要求6或7所述的体外冲击波碎石机利用B超自动定位结石装置，其特征在于：所述的动力驱动装置包括B超探头支架旋转和升降驱动装置、波源杯绕固定点旋转运动驱动装置、手术床前后、左右、上下运动驱动装置。

9.根据权利要求6所述的体外冲击波碎石机利用B超自动定位结石装置，其特征在于：所述的方向传感器包括B超探头支架旋转角度传感器、波源杯倾斜角度传感器；所述的运动距离传感器包括B超探头升降传感器、波源杯前后运动距离传感器、波源杯升降距离运动传感器、波源杯左右运动距离传感器。

10.根据权利要求6或9所述的体外冲击波碎石机利用B超自动定位结石装置，其特征在于：所述的动力驱动装置包括B超探头支架旋转和升降驱动装置、波源杯绕固定点旋转运动、前后运动、左右运动、上下运动驱动装置。

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