CN103784138B - 病床、磁共振成像系统 - Google Patents

Abstract

一种病床和磁共振成像系统。所述病床包括床面、床架、测距装置和信息处理装置，床面的背部设置有至少一排沉孔，各排沉孔的排列方向与床面的运动方向一致，同一排中各沉孔的深度均不同；测距装置位于床面的背部，包括：提供准直光的光源；探针；包括多个不同尺寸光栅格的栅格板，固定在探针的一端，准直光透过与其同向的光栅格；弹性元件，与探针或栅格板固定连接，当床面沿运动方向移动位置情况下，使探针沿与床面垂直的方向运动且使探针的另一端适配进入对应的一排的沉孔中；光强探测器，用于探测通过栅格板的准直光的光强信息；信息处理装置接收探测到的光强信息，且将探测到的光强信息转换为对应的位置信息。本发明可提高病床位置信息的精度。

Description

病床、磁共振成像系统

技术领域

本发明涉及磁共振技术领域，尤其涉及的是一种病床和磁共振成像系统。

背景技术

磁共振成像（MRI，Magnetic Resonance Imaging）是核磁共振的重要应用领域，如今磁共振成像仪已成为医学临床诊断和基础科学研究的主要工具之一。其基本原理是将人体置于特殊的磁场中，用无线电射频脉冲激发人体内氢原子核，引起氢原子核共振，并吸收能量。在停止射频脉冲后，氢原子核按特定频率发出射电信号，并将吸收的能量释放出来，被体外的接受器收录，经电子计算机处理获得图像。随着超导技术、电子技术、成像技术、图像处理技术和计算机科学技术的进步，应用领域不断扩大，这些技术都对磁共振成像系统提出了更高的要求。

在MRI系统对患者进行扫描时，患者躺于病床上，磁共振设备不动，患者随病床移动至磁共振设备的合适位置，以完成成像检查。在上述过程中，病床是承载患者的载体，根据成像的需求，需要将患者待成像部位发送至系统成像区域，因此需要获取病床的位置信息，尤其是在某些连续动床扫描应用中。

参考图1所示，床面10在驱动装置的作用下进行水平运动，驱动装置位于床面10下表面。驱动装置包括：驱动电机20、传动带30和传动连接器40，其中，驱动电机20可以驱动传动带30运动，传动连接器40连接床面10和传动带30，传动带30通过传动连接器40驱动床面10运动。为了获得病床的位置信息，现有技术可以在传动带30上设置一个位置编码器50，位置编码器50包括计数器，该位置编码器50可以采用电子计数的方式获取传动带30的位置信息，通过其中的计数器可以获取床面10的行程信息。

但是上述方式能获取的病床位置信息的精度最高为0.5mm。病床位置信息的精度越高，才能保证成像检查的结果越准确。

更多关于磁共振成像系统的技术可以参考专利公开号为CN101496722A的中国专利申请。

因此，如何获取更精确的病床位置信息就成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种病床和磁共振成像系统，以提高病床位置信息的精度。

为解决上述问题，本发明提供了一种病床，包括床面和床架，所述床架用于支撑床面，所述床面的背部设置有至少一排沉孔，各排沉孔的排列方向与床面的运动方向一致，同一排沉孔中各沉孔的深度均不同；所述病床还包括测距装置和信息处理装置；

所述测距装置位于床面的背部，包括：

光源，用于提供准直光；

探针；

栅格板，包括多个不同尺寸的光栅格，所述栅格板固定在所述探针的一端，所述准直光透过与其同向的光栅格；

弹性元件，与所述探针或所述栅格板固定连接，在所述床面沿运动方向移动位置的情况下，所述弹性元件使所述探针沿与床面垂直的方向运动且使探针的另一端适配进入对应的一排的所述沉孔中；

光强探测器，与所述栅格板对应设置，用于探测通过所述栅格板的准直光的光强信息；所述信息处理装置存储有光强信息与位置信息的对应关系，用于接收探测到的光强信息，且将探测到的光强信息转换为对应的位置信息。

可选地，所述光源为激光器。

可选地，所述光源包括：白光光源，用于提供白光；准直器，设置在白光光源和栅格板之间，用于将所述白光变为准直光。

可选地，同一排沉孔中相邻的所述沉孔之间的距离相同。

可选地，同一排沉孔中相邻的所述沉孔之间的深度差相同。

可选地，所述测距装置为多个，所述信息处理装置将每个测距装置获取的光强信息转换为对应的位置信息，且对多个位置信息进行加权平均处理。

可选地，所述床面水平设置或竖直设置。

可选地，所述病床还包括：驱动装置，位于所述床面的背部，用于驱动所述床面进行运动，包括：驱动电机、传动带和传动连接器，其中，驱动电机用于驱动传动带运动，传动连接器连接床面和传动带，传动带通过传动连接器驱动床面运动。

可选地，所述弹性元件为弹簧，所述弹簧固定在所述栅格板的一端。

可选地，所述光源、弹性元件和光强探测器分别固定在所述床架上或者通过支架放置在地面上。

可选地，所述信息处理装置包括：

接收单元，连接所述光强探测器，用于接收探测到的光强信息；

存储单元，用于存储光强信息与位置信息之间的对应关系；

调用单元，连接所述接收单元和所述存储单元，用于从所述接收单元获取探测到的光强信息，且从存储单元中提取与探测到的光强信息对应的位置信息；

输出单元，连接所述调用单元，用于输出所述位置信息。

可选地，所述病床还包括：交互装置，用于输入床面移动的目标位置；控制装置，连接所述信息处理装置、交互装置和驱动装置，用于从所述信息处理装置获取床面的当前位置，且从所述交互装置获取目标位置，并判断所述当前位置是否等于目标位置，当所述当前位置等于目标位置时，所述控制装置关闭所述驱动装置。

可选地，所述探针的截面为圆形，其与沉孔对应的一端的截面为弧形抛物面；所述沉孔的截面为圆形，其顶端的截面为弧形抛物面。

为解决上述问题，本发明还提供了一种包括上述病床的磁共振成像系统。

与现有技术相比，本发明技术方案具有以下优点：

1）本发明在床面的背部至少设置一排沉孔，各排沉孔的排列方向与床面的运动方向一致且同一排沉孔中各沉孔的深度均不同，同时在床面的背部设置包括光源、探针、栅格板、弹性元件和光强探测器的测距装置，在所述床面沿运动方向移动位置的情况下，探针在弹性元件的作用下就会沿与床面垂直的方向运动并适配进入对应一排的所述沉孔中，由于每排沉孔中各沉孔的深度不同，当探针进入的沉孔不同时，准直光也会通过栅格板上不同尺寸的光栅格，从而光强探测器会接收到不同的光强信息，进而由信息处理装置利用其存储的光强信息与位置信息的对应关系，就可以将探测到的光强信息转换为对应的位置信息。通过上述光电转换的方式，可以极大地提高病床的位置精度，本发明中病床的位置精度至少可以实现0.1mm。

2）可选方案中，所述测距装置为多个，所述信息处理装置将每个测距装置获取的光强信息转换为对应的位置信息，且对多个位置信息进行加权平均处理，从而可以获取更精确的位置信息，进一步提高了病床位置信息的准确率。

附图说明

图1是现有技术中磁共振成像系统中病床的结构示意图；

图2是本发明实施例中病床的结构示意图；

图3是图2中信息处理装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

正如背景技术部分所述，现有技术中采用电子计数的方式获取病床的行程信息，受制于硬件设备性能的限制，其精度最高为0.5mm，从而影响了成像检查结果的准确性。

针对上述缺陷，本发明提供了一种基于光电技术获取位置信息的病床，在床面的背部设置至少一排沉孔，同排中各个沉孔的深度各不相同，这些沉孔携带了病床的位置信息，即当确定具体的沉孔时，就可以确定对应的病床位置。为了获得沉孔信息，本发明在床面的背部设置光源、固定在一起的探针、栅格板和弹性元件、光强探测器，在弹性元件作用下探针可以带动栅格板沿与床面垂直的方向移动，在所述床面沿运动方向移动位置的情况下，探针就可以适配进入对应的沉孔中，由于各沉孔的深度不同，因此探针进入不同沉孔中后，光源发出的准直光就会通过不同尺寸的光栅格，进而光强探测器会探测到不同的光强信息，根据光强信息可确定对应沉孔，而根据沉孔又可以确定对应的位置信息，从而根据光强信息可最终确定病床的当前位置。

下面结合附图进行详细说明。

参考图2所示，本实施例提供了一种病床，包括：

床面100，所述床面100的背部设置有一排沉孔110，所述沉孔110的排列方向与床面100的运动方向一致，各个沉孔110的深度均不同；

床架（图中未示出），用于支撑所述床面100；

驱动装置（图中未示出），用于驱动所述床面100进行运动；

测距装置，位于所述床面100的背部，包括：光源210，用于提供准直光；探针230；栅格板250，包括多个不同尺寸的光栅格253，所述栅格板250固定在所述探针230的下端，所述准直光透过与其同向的光栅格；弹性元件290，与所述栅格板250固定连接，在所述床面100沿运动方向移动位置的情况下，所述弹性元件290使所述探针230沿与床面100垂直的方向运动且使探针230的另一端适配进入对应的沉孔110中；光强探测器270，与所述栅格板250对应设置，用于探测通过栅格板250的准直光的光强信息；

信息处理装置300，连接所述光强探测器270，存储有光强信息与位置信息的对应关系，用于接收所述光强探测器270探测到的光强信息，且将探测到的光强信息转换为对应的位置信息。

本实施方式中床面100的位置可以以床面100上任一位置点作为参考点，以该参考点的位置作为床面100的位置。

本实施例中病床水平放置，患者躺在床面100上，此时床面100可以沿水平面向左或向右运动。

需要说明的是，在本发明的其它实施例中，所述病床也可以竖直放置，患者需要通过固定装置躺在床面100上，此时床面100可以垂直水平面向上或向下运动。相应地，所述测距装置的位置也要相应地发生变化，在此不再赘述。

本实施例改变了床面100背部（即下表面）的结构，在床面100的背部设置了一排深度不同的沉孔110，即沉孔110的数目为多个，各沉孔110位于同一直线，各沉孔110的深度都不同，每个深度都对应不同的病床位置信息，从而各个沉孔110都携带了不同的位置信息，当确定了沉孔110的深度之后，就可以确定对应的位置信息。本发明中沉孔110的位置精度可以实现0.1mm。

需要说明的是，所述沉孔110的排列方向与床面100的运动方向一致，即床面100沿病床长度方向移动，沉孔110沿床面100长度方向排列，床面100可以移动区域的下方都可以设置沉孔110。

由于沉孔110的深度信息与病床的位置信息一一对应，因此本发明不限制相邻沉孔110之间距离是否相同，也不限制相邻沉孔110之间深度差是否相同，还不限制具有不同深度的多个沉孔110的排列顺序。

相邻的两个所述沉孔110之间的距离可以相同，也可以不同。较佳地，同一排沉孔中相邻的两个沉孔110之间的距离相同，从而实现简单。

具体地，为了保证获取的病床位置信息的准确性，本实施例中同一排沉孔110中相邻的两个所述沉孔110之间的距离可以为0.1mm~0.5mm，如：0.1mm、0.25mm或0.5mm等，从而可以保证病床移动较小的距离时，就可以获取其对应的位置信息。

相邻的两个所述沉孔110之间的深度差可以相同，也可以不同。由于相邻沉孔110之间的深度差决定栅格板250分别对应相邻两个沉孔110时上下移动的距离，较佳地，相邻的两个沉孔110之间的深度差相同，从而实现简单，且可以保证栅格板250分别对应相邻两个沉孔110时上下移动的距离一致。

具体地，本实施例中同一排沉孔110中相邻沉孔110之间的深度差的取值范围可以包括：0.01mm~10mm，如：0.01mm、0.1mm、1mm、5mm或10mm。

此外，所述沉孔110之间可以按照深度从大到小或从小到大的顺序依次排列，也可以忽略深度因素进行任意排序。

本实施例中所述沉孔110的形状与所述探针230的形状相对应。所述沉孔110的截面形状具体可以为圆形、方形或多边形等。为了保证探针230可以随床面100的运动而适配进入对应的沉孔110中，所述沉孔110的内表面可以比较光滑，且沉孔110的顶端的截面优选为弧形抛物面。

相应地，所述探针230截面的形状可以为圆形、方形或多边形，其与沉孔110对应的一端的截面也优选为弧形抛物面，其材质可以包括任意金属或塑料。为了保证探针230可以适配进入各个沉孔110中，且与各个沉孔110的顶端相接触，所述探针230的长度应该大于或等于深度最大的沉孔110对应的深度值。

所述栅格板250固定在探针230的下端，从而可以随探针230一起上下移动。所述栅格板250上包括多个不同尺寸的光栅格253（即不同宽度的空隙），光可以透过光栅格253对应的区域，但不可以透过各光栅格253之间的区域251，即各光栅格253之间的区域251为遮光区域。本实施例中各光栅格253之间的遮光区域距离可以相同，也可以不同。各光栅格253的长度相同，宽度不同，从而所述准直光透过各个光栅格253后，光强探测器270会探测到不同的光强信息。

本实施例中弹性元件290可以为弹簧，其一端固定在栅格板250的下端，另一端可以通过支架固定在地面上或者固定在床架上。当驱动装置驱动床面100水平运动时，弹簧就会带动探针230和栅格板250不断上下运动，由于探针230的位置与沉孔110的位置相对应，从而探针230就可以适配进入对应的部分或全部沉孔110中。具体地，通过合理设置探针230的形状、尺寸和相邻沉孔110之间的深度差就可以保证床面100水平移动时，探针230可以依次与部分或全部沉孔110的顶端相接触。

如：当床面100向左移动十个沉孔110的距离的情况下，探针230在弹簧的作用下，就会依次进入和弹出这十个沉孔110中，且每次进入沉孔110中时探针230的顶部都能与沉孔110的顶部相接触，从而光源210提供的准直光每次会通过栅格板250中不同的光栅格253，最终使得光强探测器270可以获取十个不同的光强信息。

在本发明的其他实施例中，所述探针230也可以仅适配进入部分沉孔110中，如：仅适配进入第2N个沉孔110中，或者第3N个沉孔110中，N为大于或等于1的整数，等等。

需要说明的是，在本发明的其它实施例中，还可以采用其他结构的弹性元件290，且弹性元件290的位置也可以变化，如弹性元件290可以固定在探针230的一端，其不限制本发明的保护范围。

本实施例中所述驱动装置可以位于床面100的背部，具体可以包括：驱动电机、传动带和传动连接器，其中，驱动电机用于驱动传动带运动，传动连接器连接床面100和传动带，传动带通过传动连接器驱动床面100运动。所述传动带与所述沉孔110不在同一直线上。

需要说明的是，在本发明的其它实施例中，所述床面100还可以采用其它结构的驱动装置进行驱动，其不限制本发明的保护范围。

所述光源210可以固定在所述床架上或者直接通过支架放置在地面上。

在一个具体例子中，所述光源210可以为激光器，由于激光具有单向性，因此激光器可以直接提供准直光。具体地，所述激光器可以为单频激光器，也可以为多频激光器。

在另一个具体例子中，所述光源210还可以包括：白光光源，用于提供白光；准直器，设置在白光光源和栅格板250之间，用于将所述白光变为准直光。由于白光的发散特性，因此需要增加准直器去选择单一方向的光。

所述光强探测器270接收通过栅格板250的准直光，且获取所述准直光的光强信息。具体地，所述光强探测器270可以通过支架直接放置在地面上，也可以通过支架固定在床架上。

需要说明的是，本实施例中不限制光源210、栅格板250和光强探测器270之间的具体距离。

所述准直光经光源210发出后，经过栅格板250后被光强探测器270接收，所述准直光的路径为同一直线。

参考图3所示，所述信息处理装置300可以包括：

接收单元310，连接所述光强探测器270，用于接收所述光强信息；

存储单元320，用于存储光强信息与位置信息之间的对应关系；

调用单元330，连接所述接收单元310和所述存储单元320，用于从所述接收单元310获取探测到的光强信息，且从存储单元320中提取与探测到的光强信息对应的位置信息；

输出单元340，连接所述调用单元330，用于输出所述位置信息。

需要说明的是，所述光强信息与位置信息之间的对应关系与光源210提供的准直光的频率和强度、光源210与栅格板250之间的距离、栅格板250中各光栅格253的尺寸、栅格板250与光强探测器270之间的距离等参数均有关系，当上述参数不同时，光强信息与位置信息之间的对应关系也会发生变化。当上述参数确定后，可以通过实际测量获取光强信息与位置信息之间的对应关系，且将得到的对应关系存储在存储单元320中，以在上述参数不变的情况下，进行相应的信息处理。

本实施例中可以采用手动方式控制床面100的移动，即当从信息处理装置300的输出单元340中获取床面100的当前位置等于目标位置时，可以采用手动方式关闭驱动装置，从而床面100停止移动。

此外，本实施例中还可以采用自动方式控制床面100的移动，此时病床还需要包括：

交互装置，用于输入床面100移动的目标位置；

控制装置，连接所述信息处理装置300、交互装置和驱动装置，用于从所述信息处理装置300获取床面的当前位置，且从所述交互装置获取目标位置，并判断所述当前位置是否等于目标位置，当所述当前位置等于目标位置时，所述控制装置关闭所述驱动装置。

所述交互装置可以是液晶触摸屏、鼠标或键盘等。

所述控制装置至少可以控制驱动装置的关闭，其具体实现方式对于本领域技术人员是熟知的，在此不再赘述。

需要说明的是，在本发明的其它实施例中，同一排沉孔对应的所述测距装置可以为多个，所述信息处理装置将每个测距装置获取的光强信息转换为对应的位置信息，且对多个位置信息进行加权平均处理。如：测距装置为X个时，可以获得X个位置信息，分别为d₁、d₂、……、d_X，则加权平均处理后的位置信息D满足以下关系式：D=a₁×d₁+a₂×d₂+……+a_X×d_X，且a₁+a₂+……+a_X=1，a₁、a₂、……和a_X为大于或等于0的权重系数。

此外，在本发明的其它实施例中，还可以在床面的背部设置两排以上的沉孔，各排沉孔的排列方向均与床面的运动方向一致，同一排沉孔中沉孔的深度不同，但不同排中沉孔的深度可以相同。针对每排沉孔，可以设置一个或多个测距装置。当沉孔为Ｍ排，每排沉孔对应N个测距装置时，则可以获取M×N个位置信息，此时信息处理装置需要对M×N个位置信息进行加权平均处理，从而进一步提高了测量的准确性。

相应地，本实施方式还提供了一种磁共振成像系统，其中的病床采用上述实施例中的病床，在此不再赘述。由于可以获取病床更准确的位置信息，因此最终可以提高磁共振成像检测的准确率。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (14)

1.一种病床，包括床面和床架，所述床架用于支撑床面，其特征在于，所述床面的背部设置有至少一排沉孔，各排沉孔的排列方向与床面的运动方向一致，同一排沉孔中各沉孔的深度均不同；所述病床还包括测距装置和信息处理装置；

所述测距装置位于床面的背部，包括：

光源，用于提供准直光；

探针；

栅格板，包括多个不同尺寸的光栅格，所述栅格板固定在所述探针的一端，所述准直光透过与其同向的光栅格；

弹性元件，与所述栅格板的下端固定连接，在所述床面沿运动方向移动位置的情况下，所述弹性元件使所述探针沿与床面垂直的方向运动且使探针的另一端适配进入对应的一排的所述沉孔中；

光强探测器，与所述栅格板对应设置，用于探测通过所述栅格板的准直光的光强信息；

所述信息处理装置存储有光强信息与位置信息的对应关系，用于接收所述光强探测器探测到的光强信息，且将探测到的光强信息转换为对应的位置信息。

2.如权利要求1所述的病床，其特征在于，所述光源为激光器。

3.如权利要求1所述的病床，其特征在于，所述光源包括：

白光光源，用于提供白光；

准直器，设置在所述白光光源和所述栅格板之间，用于将所述白光变为准直光。

4.如权利要求1所述的病床，其特征在于，同一排沉孔中相邻的所述沉孔之间的距离相同。

5.如权利要求1所述的病床，其特征在于，同一排沉孔中相邻的所述沉孔之间的深度差相同。

6.如权利要求1所述的病床，其特征在于，所述测距装置为多个，所述信息处理装置将每个测距装置获取的光强信息转换为对应的位置信息，且对多个位置信息进行加权平均处理。

7.如权利要求1所述的病床，其特征在于，所述床面水平设置或竖直设置。

8.如权利要求1所述的病床，其特征在于，还包括：驱动装置，位于所述床面的背部，用于驱动所述床面进行运动，包括：驱动电机、传动带和传动连接器，其中，驱动电机用于驱动传动带运动，传动连接器连接床面和传动带，传动带通过传动连接器驱动床面运动。

9.如权利要求1所述的病床，其特征在于，所述弹性元件为弹簧，所述弹簧固定在所述栅格板的一端。

10.如权利要求1所述的病床，其特征在于，所述光源、弹性元件和光强探测器分别固定在所述床架上或者通过支架放置在地面上。

11.如权利要求1所述的病床，其特征在于，所述信息处理装置包括：

接收单元，连接所述光强探测器，用于接收探测到的光强信息；

存储单元，用于存储光强信息与位置信息之间的对应关系；

调用单元，连接所述接收单元和所述存储单元，用于从所述接收单元获取探测到的光强信息，且从存储单元中提取与探测到的光强信息对应的位置信息；

输出单元，连接所述调用单元，用于输出所述位置信息。

12.如权利要求8所述的病床，其特征在于，还包括：

交互装置，用于输入床面移动的目标位置；

控制装置，连接所述信息处理装置、交互装置和驱动装置，用于从所述信息处理装置获取床面的当前位置，且从所述交互装置获取目标位置，并判断所述当前位置是否等于目标位置，当所述当前位置等于目标位置时，所述控制装置关闭所述驱动装置。

13.如权利要求1所述的病床，其特征在于，所述探针的截面为圆形，其与沉孔对应的一端的截面为弧形抛物面；所述沉孔的截面为圆形，其顶端的截面为弧形抛物面。

14.一种磁共振成像系统，其特征在于，包括如权利要求1至13中任一项所述的病床。