CN104644205A - 用于影像诊断的患者定位方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于影像诊断的患者定位方法及系统，该方法包括：识别至少两个摄像装置拍摄的视频图像，其中每一摄像装置用于拍摄影像诊断设备的扫描范围的至少一部分，且所述至少两个摄像装置中相邻两个摄像装置的视野部分重叠；对所述摄像装置的视频图像进行拼接，以得到覆盖所述扫描范围的第一图像；根据扫描范围内的物理位置和用户显示界面之间的映射关系，进行图像标定，以在用户显示界面得到第二图像；在所述第二图像上输入扫描位置；根据所述映射关系，将输入的扫描位置转换为对应的扫描范围内的物理位置；移动患者到所述对应的扫描范围内的物理位置处。本发明能够简化患者定位过程，提高定位效率，而且可以实时监测到患者的移动。

Description

用于影像诊断的患者定位方法及系统
技术领域
本发明主要涉及影像诊断的定位技术，尤其涉及一种用于影像诊断的患者定位方法及系统。
背景技术
在CT、PET-CT、MR、PET-MR等临床影像诊断过程中，为了完成一次扫描，需要对处于扫描范围内的患者进行定位，定位后再进行扫描诊断。
参考图1和图2，现有技术中的影像诊断设备通常包括：外壳10；限定在外壳10上的扫描孔径11；扫描床12，用于承载患者100，扫描床12至少部分位于扫描孔径11内；外激光灯13，设置在扫描孔径11外，例如可以固定在外壳10上。
在进行患者定位时，医生通常需要先进入影像诊断设备所处的扫描间，通过操作控制面板来控制扫描床12的升降、进出等，并开启外激光灯13，通过目视观察外激光灯13照射在患者100身上的光斑位置，来实现对患者100的初步定位。在完成患者100的初步定位后，患者100将被移动到扫描中心，准备进行扫描。
由于影像诊断设备对手动操作命令的响应存在一定程度的滞后，导致目视定位的准确度不高。另外，在患者100完成初步定位并被移动到扫描中心后，现有设备无法监控处于扫描中心的患者100是否发生过相对移动。虽然部分CT、PET-CT、MR和PET-MR设备具有设置在扫描孔径11内的内激光灯14，但其使用非常有限。
此外，现有技术中的定位方法，医生在进行初步定位时，对扫描区间的估计通常凭借经验，容易发生扫描定位不准、扫描区间不够、患者接受过剂量辐照等问题。有的时候，医生需要来回往返操作间和扫描间数次才能完成系列扫描，操作费力耗时。
除了上述基本的定位方法，现有技术中还存在其他用于提高患者定位效率的方法，例如公开号/公告号为CN201591629U、CN 102961186A、CN 103181775A、CN 1669525A的中国专利文献中公开的方法。这些方法基本上都是通过识别患者 身上的标记来实现位置定位，但是并未考虑到患者进入扫描孔径后可能出现的移动，而且其中部分方法也不适合患者多个部位的连续定位，操作仍然较为繁琐。
因此，如何能够快速有效地实现患者定位、避免患者在扫描孔径中的移动对定位结果的影响是一个亟待解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供用于影像诊断的患者定位方法及系统，能够简化患者定位过程，提高定位效率，而且可以实时监测到患者的移动。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于影像诊断的患者定位方法，包括：
识别至少两个摄像装置拍摄的视频图像，其中每一摄像装置用于拍摄影像诊断设备的扫描范围的至少一部分，且所述至少两个摄像装置中相邻两个摄像装置的视野部分重叠；
对所述装置的视频图像进行拼接，以得到覆盖所述扫描范围的第一图像；
根据所述扫描范围内的物理位置和用户显示界面之间的映射关系，进行图像标定，以在所述用户显示界面得到第二图像；
在所述第二图像上输入扫描位置；
根据所述映射关系，将输入的扫描位置转换为对应的扫描范围内的物理位置；
移动患者到所述对应的扫描范围内的物理位置处。
根据本发明的一个实施例，相邻两个摄像装置的视野的重叠区域内设置有位置参考形状或图案，在对所述视频图像拼接时，同一位置参考形状或图案重叠。
根据本发明的一个实施例，所述位置参考形状或图案包括等间隔的梳状条纹。
根据本发明的一个实施例，所述摄像装置相对于所述影像诊断设备的扫描床基座具有相同的高度，所述摄像装置位于同一直线上，所述直线平行于患者进出所述扫描范围的方向，且相邻摄像装置的间距相等。
根据本发明的一个实施例，所述摄像装置包括镜头以及与所述镜头配合使用的图像传感器，其中：所述第一图像的宽度对应于L4，L4＝L5+(N-1)×L6+(N-1)×L1，L5＝L1×L3/L2，其中，L1为所述图像传感器的宽度，L2为所述镜头与所述图像传感器之间的距离，L3为所述镜头与所述扫描床基座之间的距离，L6为相 邻图像传感器之间的距离，N为所述摄像装置的数量。
根据本发明的一个实施例，所述用户显示界面由触控屏幕呈现给用户，用户通过所述触控屏幕输入所述扫描位置。
根据本发明的一个实施例，所述影像诊断设备包括CT、PET-CT、MR或PET-MR。
为了解决上述问题，本发明还提供了一种用于影像诊断的患者定位系统，包括：
图像识别模块，用于识别至少两个摄像装置拍摄的视频图像，其中每一摄像装置用于拍摄影像诊断设备的扫描范围的至少一部分，且所述至少两个摄像装置中相邻两个摄像装置的视野部分重叠；
图像拼接模块，用于对所述摄像装置的视频图像进行拼接，以得到覆盖所述扫描范围的第一图像；
图像标定模块，用于根据所述扫描范围内的物理位置和用户显示界面之间的映射关系进行图像标定，以在所述用户显示界面得到第二图像；
扫描位置输入模块，用于供用户在所述用户显示界面的所述第二图像上输入扫描位置，其中，所述扫描位置根据所述图像标定模块再转换为对应的所述扫描范围内的物理位置；
定位模块，用于移动患者到与所述扫描位置对应的所述扫描范围内的物理位置处。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明实施例的患者定位方法采用至少两个摄像装置对设备的扫描范围进行拍摄，经过图像拼接与标定，由摄像装置的视频图像在用户显示界面得到第二图像，用户基于该第二图像设定扫描位置。在定位过程中，医生无需频繁进出操作间，简化了定位过程，提高了定位效率。如果患者的身体发生移动，可以实时地呈现在用户显示界面上，从而能够跟踪患者的移动来调整扫描位置。
附图说明
图1是现有技术中一种影像诊断设备的示意性正视图；
图2是图1所示影像诊断设备的示意性侧视图；
图3是根据本发明实施例的患者定位方法的流程示意图；
图4是根据本发明实施例的影像诊断设备的示意性正视图；
图5是根据本发明实施例的影像诊断设备的示意性侧视图；
图6是根据本发明实施例的患者定位方法使用的位置参考形状或图案的结构示意图；
图7是根据本发明实施例的患者定位方法中的第一图像的示意图；
图8是根据本发明实施例的患者定位方法中第一图像与物理位置之间的映射关系示意图；
图9是根据本发明实施例的患者定位系统的结构框图。
具体实施方式
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。
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它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。
参考图3，根据本发明的一个实施例，用于影像诊断的患者定位方法包括如下步骤：
步骤S31，识别至少两个摄像装置拍摄的视频图像，其中每一摄像装置用于拍摄影像诊断设备的扫描范围的至少一部分，且相邻两个摄像装置的视野部分重叠；
步骤S32，对摄像装置的视频图像进行拼接，以得到覆盖扫描范围的第一图像；
步骤S33，根据所述扫描范围内的物理位置和用户显示界面之间的映射关系，进行图像标定，以在所述用户显示界面得到第二图像；
步骤S34，在所述第二图像上输入扫描位置；
步骤S35，根据所述映射关系，将输入的扫描位置转换为对应的扫描范围内的物理位置；
步骤S36，移动患者到所述对应的扫描范围内的物理位置处。
上述患者定位方法可以适用于各种影像诊断设备，例如CT、PET-CT、MR、PET-MR设备等。参考图4和图5，该影像诊断设备可以包括：外壳40；限定在外 壳40上的扫描孔径41；扫描床基座42，用于直接或间接地承载患者400，扫描床基座42可被配置成至少部分地位于扫描孔径41内。下面结合图3至图5对该定位方法进行详细说明。
在步骤S31中，识别多个摄像装置43拍摄的视频图像，其中每一摄像装置43拍摄影像诊断设备的扫描范围的至少一部分，并且，相邻两个摄像装置43之间的拍摄视野部分重叠。其中，影像诊断设备的扫描范围指的是影像诊断设备能够扫描到的最大覆盖范围。
摄像装置43可以设置在扫描孔径41内，由上向下进行拍摄。摄像装置43例如可以是常规的摄像头，或者具有较高分辨率的摄像头。优选地，摄像装置43安装在同一高度，也即相对于扫描床基座42具有相同的高度；各个摄像装置43位于同一直线上，该直线平行于患者400进出扫描范围的方向(例如，患者400进出扫描孔径41的方向)，更加优选地，该直线的投影落在扫描范围的中心线处，也即多个摄像装置43都位于扫描范围的中心线上方；各个摄像装置43之间的间距相等，也即，各个摄像装置43等间距设置。
在相邻两个摄像装置43的拍摄视野的重叠区域内，可以设置有一个或多个位置参考形状或图案44。该位置参考形状或图案44例如可以固定在扫描床基座42上。位置参考形状或图案44用于后续的图像拼接和定标。位置参考形状或图案44可以包括各种适当的形状、图案。
参考图6，图6示出了一种优选的位置参考形状或图案44，其包括等间隔的梳状条纹。更进一步而言，该位置参考形状或图案44可以包括至少两列，例如列441和列442，其中每一列包括多行白色条纹44a和黑色条纹44b。同一列内，白色条纹44a和黑色条纹44b相互间隔排列，并且相邻条纹之间的间隔相等；相邻列内，白色条纹44a和黑色条纹44b相互交错。例如，列441的第一行为白色条纹44a，列442的第一行为黑色条纹44b；列441的第二行为黑色条纹44b，列442的第二行为白色条纹44a。
仍然参考图3至图5，在步骤S32中，对摄像装置43的视频图像进行拼接，拼接后得到覆盖整个扫描范围的第一图像。在拼接时，可以使得同一位置参考形状或图案重叠。例如，采用图6所示的梳状条纹，在进行图像拼接时，对于相邻的摄像装置拍摄到的视频图像，可以将同一位置参考形状或图案44上的条纹尽可能地 一一重叠，从而使得拼接后的图像更为精确。
在步骤S33中，根据扫描范围内的物理位置与用户显示界面之间的映射关系，对拼接得到的第一图像进行标定，以在用户显示界面得到第二图像。该映射关系可以利用摄像装置43以及影像诊断设备的已知参数通过几何变换关系得到，稍后将做详细说明。
在步骤S34中，可以将标定后在用户显示界面得到的第二图像呈现给用户，以供用户基于该第二图像输入扫描位置，该扫描位置可以是扫描点、扫描区间等；然后在步骤S35中，可以根据上述映射关系，将用户输入的扫描位置转换为对应的扫描范围内的物理位置，也就是将用户在扫描图像上输入的扫描位置转换为在扫描范围内的实际物理位置。
步骤S35中，移动患者到从扫描位置转换得到的物理位置处，从而实现患者定位。
参考图7，用户显示界面可以由触控屏幕70呈现给用户，使得用户可以看到第二图像，该用户例如可以是医生。通过触控屏幕70，用户可以直观、基本上实时地看到扫描范围内的场景。当患者进入扫描范围且准备完毕后，用户可以直接在触控屏幕70上手动输入扫描位置。扫描位置可以是一个或多个扫描点，或者也可以通过多个扫描点来定义要进行扫描的扫描区间。优选地，该触控屏幕70还可以具有硬件或软件形式的精密调节旋钮，用于对用户手动输入的扫描位置进行微调。
由于呈现给用户的第二图像基本上是实时的，因此，如果患者的身体发生移动，用户就可以及时监测到，从而调整扫描位置与移动后的位置相适应，避免患者移动对于定位结果的影响。
本领域技术人员应当理解，用户显示界面还可以通过其他方式呈献给用户。例如，可以通过LCD等常规显示屏呈现给用户。而用户可以通过鼠标、键盘等方式，在第二图像上设定一个或多个扫描位置，例如扫描点或扫描区间。
参考图8，图8示出了若用户输入扫描位置P后如何反映到实际物理位置。如图8所示，摄像装置包括镜头431以及配合使用的图像传感器432，多个摄像装置相对于扫描床基座42具有相同的高度，而且等间隔设置在同一直线上，该直线平行于患者进出扫描范围的方向。
其中，图像传感器432的宽度(该宽度的方向沿患者进出扫描范围的方向) 记为L1，镜头431与图像传感器432之间的距离记为L2，相邻摄像装置中的图像传感器432之间的距离记为L6，镜头431与扫描床基座42之间的距离(也即，镜头431相对于扫描床基座42的高度)记为L3。作为一个非限制性的例子，摄像装置的数量为3。在此设置下，单个摄像装置的拍摄视野宽度记为L5，L5＝L1×L3/L2；3个摄像装置的视频图像拼接后，得第一图像，该第一图像覆盖的物理范围的长度为L4，L4＝L5+(N-1)×L6+(N-1)×L1，该第一图像覆盖的物理范围的宽度与床的宽度(未示出)接近(因三个摄像装置距离扫描床基座42的高度相同，故该第一图像的宽度对于三个摄像装置而言是相同的)。众所周知地，用户显示界面一般显示在扫描间外的电脑屏幕或扫描间内的影像诊断设备的机身屏幕上，这些屏幕均远小于第一图像的尺寸，根据扫描范围内的物理位置和用户显示界面之间的映射关系，前述第一图像转换成用户显示界面内的第二图像。本领域技术人员应当可以理解，该第二图像通常在扫描图像处理软件中被显示，该软件窗口或者第二图像本身可以显示在例如电脑的整个屏幕上，也可以显示在例如电脑的部分屏幕上。
用户在第二图像上设定扫描位置P，该扫描位置P可以为在病人图像中设定的一点也可以为在垂直于病人身高方向设定的一条直线。如果用户设定的是一点，应用程序可以自动地沿着垂直于病人身高的方向画出直线作为扫描位置；若用户设定的是一条直线，则应用程序较优地需要通过将其拟合为直线的方式再进行下面的步骤。根据前述的映射关系，就可以很容易得到该扫描位置P相对于多个摄像装置的视野边界O之间的实际物理距离L8。为了将第一图像容易地转为第二图像，在多个摄像装置的总视野内可以设置有绝对零位标记800，该绝对零位标记800的位置相对于摄像装置固定，例如可以是其中一个位置参考形状或图案，视野边界O与绝对零位标记800之间的距离记为L7。如此，扫描位置P对应的物理位置也即相对于绝对零位标记800的距离为L8-L7的点。
图8所示的映射关系是以至少两个摄像装置处于同一直线上，且高度、相互间距保持一致为前提的，如果这些条件中的一个或至少两个并不满足，那么就需要进行适当的图像变换。在参考本发明所公开的技术内容的基础上，本领域技术人员很容易能够想到如何才能实现这些图像转换。
参考图9，根据本发明的一个实施例，用于影像诊断的患者定位系统90可以包括：图像识别模块91，用于识别多个摄像装置43拍摄的视频图像，其中每一 摄像装置43用于拍摄影像诊断设备的扫描范围的至少一部分，且相邻两个摄像装置43的视野部分重叠；图像拼接模块92，用于对摄像装置43的视频图像进行拼接，以得到覆盖整个扫描范围的第一图像；图像标定模块93，用于根据所述扫描范围内的物理位置和用户显示界面之间的映射关系进行图像标定，以在所述用户显示界面得到第二图像；扫描位置输入模块94，用于供用户在所述用户显示界面的所述第二图像上输入扫描位置，其中，所述扫描位置根据所述图像标定模块再转换为对应的所述扫描范围内的物理位置，扫描位置输入模块94例如可以通过触控屏幕96实现第二图像的呈现以及扫描位置的设定，但并不限于此；定位模块95，用于移动患者到与所述扫描位置对应的所述扫描范围内的物理位置处。
关于该患者定位系统90的更多信息，请参见前述实施例中对于患者定位方法的相关描述，这里不再赘述。
虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，在没有脱离本发明精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。

Claims (13)

1.一种用于影像诊断的患者定位方法，其特征在于，包括：
识别至少两个摄像装置拍摄的视频图像，其中每一摄像装置用于拍摄影像诊断设备的扫描范围的至少一部分，且所述至少两个摄像装置中相邻两个摄像装置的视野部分重叠；
对所述摄像装置的视频图像进行拼接，以得到覆盖所述扫描范围的第一图像；
根据所述扫描范围内的物理位置和用户显示界面之间的映射关系，进行图像标定，以在所述用户显示界面得到第二图像；
在所述第二图像上输入扫描位置；
根据所述映射关系，将输入的扫描位置转换为对应的扫描范围内的物理位置；
移动患者到所述对应的扫描范围内的物理位置处。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，相邻两个摄像装置的视野的重叠区域内设置有位置参考形状或图案，在对所述视频图像拼接时，同一位置参考形状或图案重叠。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述位置参考形状或图案包括等间隔的梳状条纹。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述摄像装置相对于所述影像诊断设备的扫描床基座具有相同的高度，所述摄像装置位于同一直线上，所述直线平行于患者进出所述扫描范围的方向，且相邻摄像装置的间距相等。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述摄像装置包括镜头以及与所述镜头配合使用的图像传感器，其中：所述第一图像的宽度对应于L4，L4＝L5+(N-1)×L6+(N-1)×L1，L5＝L1×L3/L2，其中，L1为所述图像传感器的宽度，L2为所述镜头与所述图像传感器之间的距离，L3为所述镜头与所述扫描床基座之间的距离，L6为相邻图像传感器之间的距离，N为所述摄像装置的数量。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述用户显示界面由触控屏幕呈现给用户，用户通过所述触控屏幕输入所述扫描位置。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述影像诊断设备包括CT、PET-CT、MR或PET-MR。
8.一种用于影像诊断的患者定位系统，其特征在于，包括：
图像识别模块，用于识别至少两个摄像装置拍摄的视频图像，其中每一摄像装置用于拍摄影像诊断设备的扫描范围的至少一部分，且所述至少两个摄像装置中相邻两个摄像装置的视野部分重叠；
图像拼接模块，用于对所述摄像装置的视频图像进行拼接，以得到覆盖所述扫描范围的第一图像；
图像标定模块，用于根据所述扫描范围内的物理位置和用户显示界面之间的映射关系进行图像标定，以在所述用户显示界面得到第二图像；
扫描位置输入模块，用于供用户在所述用户显示界面的所述第二图像上输入扫描位置，其中，所述扫描位置根据所述图像标定模块再转换为对应的所述扫描范围内的物理位置；
定位模块，用于移动患者到与所述扫描位置对应的所述扫描范围内的物理位置处。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，相邻两个摄像装置的视野的重叠区域内设置有位置参考形状或图案，所述图像拼接模块在对所述视频图像拼接时，确保同一位置参考形状或图案重叠。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述位置参考形状或图案包括等间隔的梳状条纹。
11.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述摄像装置相对于所述影像诊断设备的扫描床基座具有相同的高度，所述摄像装置位于同一直线上，所述直线平行于患者进出所述扫描范围的方向，且相邻摄像装置的间距相等。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述摄像装置包括镜头以及与所述镜头配合使用的图像传感器，其中：所述第一图像的宽度对应于L4，L4＝L5+(N-1)×L6+(N-1)×L1，L5＝L1×L3/L2，其中，L1为所述图像传感器的宽度，L2为所述镜头与图像传感器之间的距离，L3为所述镜头与所述扫描床基座之间的距离，L6为相邻图像传感器之间的距离，N为所述摄像装置的数量。
13.根据权利要求8至12中任一项所述的系统，其特征在于，所述扫描位置输入模块包括触控屏幕。
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