CN105167794A - 扫描定位系统和方法 - Google Patents
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Abstract
扫描定位系统和方法。所述扫描定位系统包括：成像设备、测距信号发射装置和至少一个的测距信号接收装置，所述测距信号发射装置与扫描部位位置重叠，所述测距信号接收装置固定安装在预设的参考平面的预定位置处，并与所述成像设备连接；所述测距信号发射装置，适于在接收到用户输入的测距请求时，同时发射测距信号和测距辅助信号；所述测距信号接收装置，适于根据所接收的测距信号和测距辅助信号得出所述测距信号的测量信息；所述成像设备，适于根据所述测距信号接收装置的位置和所述测距信号的测量信息，计算得出所述测距信号发射装置所在位置的信息。采用上述的方案，可以简化扫描部位的定位过程。
Description
技术领域
本发明涉及成像处理技术领域，特别是涉及一种扫描定位系统和方法。
背景技术
医疗领域中的成像设备，如CT、磁共振、PET-CT、DR等，在进行扫描部位的定位时，通常使用固定在成像设备外壳上的激光灯打出激光定位光标，然后操作移动病床，使用躺卧在病床上的病患随病床移动，当需要成像扫描的人体部位与激光定位光标重合时，再一键将病床移动到设备主体内。
现有技术中的这种扫描定位系统，在将病人的扫描部位与激光定位光标进行位置重叠时，需要反复地进行调整，因此，存在操作繁琐的问题。
发明内容
本发明实施例解决的技术问题是如何简化扫描部位的定位过程。
为解决上述问题，本发明实施例提供了一种扫描定位系统，所述系统包括：
成像设备、测距信号发射装置和至少一个的测距信号接收装置，其中，所述测距信号发射装置与扫描部位位置重叠，所述测距信号接收装置固定安装在预设的参考平面的预定位置处，并与所述成像设备连接；
所述测距信号发射装置，适于在接收到用户输入的测距请求时，同时发射测距信号和测距辅助信号；
所述测距信号接收装置，适于根据所接收的测距信号和测距辅助信号得出所述测距信号的测量信息；
所述成像设备，适于根据所述测距信号接收装置的位置和所述测距信号的测量信息，计算得出所述测距信号发射装置所在位置的信息，将得出的测距信号发射装置所在位置作为扫描部位的当前位置。
可选地，所述成像设备还适于根据所述扫描部位的当前位置和目标位置的信息，将所述扫描部位从所述当前位置移动至所述目标位置。
可选地，所述测距辅助信号为计时信号，且所述计时信号的传播速度大于所述测距信号的传播速度；所述测距信号接收装置适于在接收到所述计时信号时开始计时，并在接收到所述测距信号时结束计时，以得到所述测距信号传输时间的信息。
可选地，所述计时信号为无线电信号。
可选地，所述测距信号发射装置包括：
激活按钮，适于接收用户输入的测距请求；
发射控制单元，适于在接收到所述测距请求时，控制所述测距信号发射单元和所述计时信号发射单元同时发射测距信号和计时信号；
测距信号发射单元，适于发射所述测距信号；
计时信号发射单元，适于发射所述计时信号。
可选地，所述测距信号接收装置，包括：
测距信号接收单元，适于接收测距信号发射装置发射的测距信号；
计时信号接收单元，适于接收所述测距信号发射装置发射的计时信号；
接收控制单元，适于在所述计时信号接收单元接收到所述计时信号时开始计时，并在所述测距信号接收单元接收到所述测距信号时结束计时，以得到所述测距信号传输时间。
可选地，所述测距信号为非激光无线传播信号。
可选地，所述测距信号为以下任一种：
超声波信号；
红外信号；
蓝牙信号；
WIFI信号；
Zigbee信号。
可选地，所述成像设备适于采用以下任一种算法计算得出所述测距信号发射庄子所在位置的信息：
三球面定位算法；
三角测量定位算法；
最大似然估计定位算法；
质心定位算法；
无线电信号强弱定位算法。
本发明技术方案还提供一种扫描定位方法，所述方法包括：
触发位于扫描部位的测距信号发射装置，以发射测距信号和辅助测距信号；
接收所述测距信号和所述辅助测距信号；
根据所述测距信号、所述辅助测距信号和测距信号接收装置于所述预设的参考平面中的预定位置，计算所述测距信号发射装置于所述预设的参考平面中的位置的信息，以获得所述扫描部位的当前位置；
根据所述扫描部位的当前位置和目标位置的信息，将所述扫描部位从所述当前位置移动至所述目标位置。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下的优点：
上述的方案，通过使用测距信号发射装置发射测距信号和测距辅助信号，采用测距信号接收装置接收所述测距信号和测距辅助信号，并计算得出所述扫描部位所在的当前位置，而无需将所述扫描部位与激光定位光标进行位置传感器重叠，因此，可以简化扫描部位的定位操作，提升用户的使用体验。
进一步地，所述测距信号发射装置发射的测距信号为非激光无线传播信号，可以避免在照射到人体上所带来的损害，可以提高扫描部位定位过程的安全性。
附图说明
图1是本发明实施例中的一种扫描定位系统的结构示意图；
图2是本发明实施例中的另一种扫描定位系统的结构示意图；
图3是本发明实施例中的一种扫描定位方法的流程图。
具体实施方式
为解决现有技术中存在的上述问题，本发明实施例采用的技术方案在上述的方案，通过使用测距信号发射装置发射测距信号和测距辅助信号，采用测距信号接收装置接收所述测距信号和测距辅助信号，并计算得出所述扫描部位所在的当前位置，而无需将所述扫描部位与激光定位光标进行位置传感器重叠，可以简化扫描部位的定位操作。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
图1示出了本发明实施例中的一种扫描定位系统的结构示意图。如图1所示的扫描定位系统，可以包括：测距信号发射装置101、测距信号接收装置102和成像设备103，其中，所述测距信号发射装置101设置在扫描部位附近，所述测距信号接收装置102安装在预设参考平面的预定位置处，并与所述成像设备103连接。其中：
所述测距信号发射装置101，适于在接收到用户输入的测距请求时，同时发射测距信号和测距辅助信号。
所述测距信号接收装置102，适于根据所接收的测距信号和测距辅助信号得出所述测距信号的测量信息。
所述成像设备103，适于根据所述测距信号接收装置的位置和所述测距信号的测量信息，计算得出所述测距信号发射装置所在位置的信息，将得出的测距信号发射装置所在位置作为扫描部位的当前位置。
在具体实施中，成像设备102和所述测距信号接收装置之间的连接方式可以采用有线连接的方式，也可以采用无线连接的方式，可以根据实际的需要进行设置，本发明在此不予限制。
下面将结合图2对本发明实施例中的扫描定位系统做进一步详细的介绍。
如图2所述的扫描定位系统，可以包括测距信号发射装置201、三个测距信号接收装置202和成像设备203，其中，测距信号发射装置201与扫描部位位置重叠，三个测距信号接收装置202固定安装在成像设备203上，且三者的位置不在一条直线上。
在具体实施中，测距信号发射装置201可以为手持式。测距信号接收装置202在成像设备203上的安装位置可以根据实际的需要进行设置，如设置在成像设备203外壳或者病床支撑部件上等。
在本发明一实施例中，测距信号发射装置201可以包括激活按钮2011、发射控制单元2012、测距信号发射单元2013和计时信号发射单元2014，其中，发射控制单元2012分别与激活按钮2011、测距信号发射单元2013和计时信号发射单元2014连接。
相应地，测距信号接收装置202可以包括测距信号接收单元2021、计时信号接收单元2022和接收控制单元2023，其中，接收控制单元2023分别与测距信号接收单元2021和计时信号接收单元2022连接。
上述的扫描定位系统在工作时，将测距信号发生装置201与待扫描对象的扫描部位进行位置重叠。
接着，扫描人员可以通过按压测距发生装置201的激活按钮2011发送相应的测距请求，发射控制单元2012在检测到激活按钮2011被按下时，同时启动测距信号发射单元2013和计时信号发射单元2014，使得测距信号发射单元2013和计时信号发射单元2014在同一时间分别发送360度范围的测距信号和计时信号。
之后，安装在成像设备203上的三个测距信号接收装置202中的接收控制单元2023在检测到计时信号接收单元2022接收到所述计时信号发射装置2014发射的计时信号时，开始进行计时。
需要指出的是，这里所选取的计时信号的传播速度远超过测距信号的传播速度。例如，在本发明一实施例中所采用的测距信号为超声波信号，计时信号为无线电信号，无线电信号传播速度为光速3*108m/s，而超声波信号传播速度约为340m/s，因此，测距信号发射装置201发射的无线电信号传播到测距信号接收装置的时间可以忽略。
并且，本领域的技术人员也可以选取其他的无线传播信号作为测距信号，如，红外信号、蓝牙信号、无线局域网(WirelessFidelity，WIFI)信号、紫蜂协议(Zigbee)信号等，本发明再此不做限制。同时，为了避免对人体造成的损害，所选取的测距信号可以为非激光信号。
经过一定时间的时延后，在检测到测距信号发射装置201中的测距信号发射装置2013发射的测距信号被测距信号接收单元2021接收时，接收控制单元2023结束计时，从而得出所述位于扫描部位处发射的测距信号传输至测距信号接收装置处耗费的传输时间，即测距信号传输时间的信息。
成像设备203在接收到各个测距信号接收装置202发送的测距传输时间的信息时，可以采用相应的定位测距算法计算得出扫描部位的当前位置的信息。例如，可以采用根据三球面定位算法计算得得出扫描部位的当前位置：
(x-x1)2+(y-y1)2+(z-z1)2＝(ct1)2
(x-x2)2+(y-y2)2+(z-z2)2＝(ct2)2
(x-x3)2+(y-y3)2+(z-z3)2＝(ct3)2(1)
其中，c表示测距信号传输速度，t1、t2、t3分别表示从测距信号发射装置发射的测距信号传输至三个测距信号接收装置的测距信号传输时间，(x1，y1,z1)(x1，y1,z1)(x1，y1,z1)分别表示三个测距信号接收装置相对于参考平面的参考原点的位置坐标，(x，y,z1)表示扫描部位或者测距信号发射装置相对于所述参考原点的当前位置的坐标。
通过上述的公式(1)便可以求解得出扫描部位所在的当前位置的信息。这里需要指出的是，上述以采用无线电信号的计时信号作为测距辅助信号为例，对本发明实施例中的扫描定位系统进行了相应的介绍。本领域的技术人员可以理解的时，也可以采用其他的测距辅助信号来测量得出测距信号的测量信息。例如，可以采用相应的测距辅助信号测量得出所述测距信号的相位信息、磁场能量强度信息等。
当采用测距辅助信号不同时，采用的定位测距算法也将相应的地改变。其中，相应的定位测距算法可以从三角测量定位算法、最大似然估计定位算法、质心定位算法、无线电信号强弱定位算法等，根据实际的需要选取与所述测距辅助信号相匹配的定位测距算法。
在具体实施中，当成像设备203具备一键移床功能时，可以根据所述扫描部位的当前位置和目标位置的信息，将所述扫描部位从所述当前位置移动至所述目标位置。
本发明技术方案还提供一种扫描定位方法。参阅图3，图3为扫描定位方法流程图。扫描定位方法包括：
步骤S10：触发位于扫描部位的测距信号发射装置，以发射测距信号和辅助测距信号；
步骤S20：接收所述测距信号和所述辅助测距信号；
步骤S30：根据所述测距信号、所述辅助测距信号和测距信号接收装置于所述预设的参考平面中的预定位置，计算所述测距信号发射装置于所述预设的参考平面中的位置的信息，以获得所述扫描部位的当前位置；
步骤S40：根据所述扫描部位的当前位置和目标位置的信息，将所述扫描部位从所述当前位置移动至所述目标位置。
具体而言，步骤S10中，当或者完成摆位后，医生或临床操作技师将测距信号发射装置置于扫描部位处。例如对于胃部进行磁共振扫描检查时，患者先躺卧于扫描床上，医生将该测距信号发射装置靠近患者的胃部。接着，医生触发测距信号发射装置上的激活按钮，该激活按钮接收用户输入的测距请求，测距信号发射装置根据该测距请求，控制所述测距信号发射单元和所述计时信号发射单元同时发射测距信号和计时信号。该测距信号发射装置的外形可以是手持式的，也可以是可活动地连接于成像设备(如，扫描床)上的。步骤S20中，测距信号接收装置接收所述测距信号和所述测距辅助信号。所述测距信号可以是如，红外信号、蓝牙信号、无线局域网(WirelessFidelity，WIFI)信号、紫蜂协议(Zigbee)信号等。所述测距辅助信号可以是用于计算测距信号传输的时间、相位等的辅助信号。
步骤S30中：根据所述测距信号、所述辅助测距信号和测距信号接收装置于所述预设的参考平面中的预定位置，计算所述测距信号发射装置于所述预设的参考平面中的位置的信息，以获得所述扫描部位的当前位置。根据步骤S20中测距信号的不同，步骤S30中计算扫描部位当前位置的定位测距算法也不同，例如可以是三角测量定位算法、最大似然估计定位算法、质心定位算法、无线电信号强弱定位算法。可以根据实际的需要选取与所述测距辅助信号相匹配的定位测距算法。
需要说明的是，对于测距信号发射装置，其中也可以设置为只能发射一种测距信号，也可以设置为可以发射多种测距信号。临床应用中发射哪中测距信号，可以根据所需要的位置精度、所需匹配的测距信号接收装置的类型不同，由医生选择。发射多种测距信号的测距信号发射装置，可以适用于多种扫描环境或扫描设备。
步骤S40：根据所述扫描部位的当前位置和目标位置的信息，将所述扫描部位从所述当前位置移动至所述目标位置。仍以磁共振进行胃部扫描为例，当前位置即为扫描床上患者的胃部位置，被磁体或线圈围绕的检查空间即为目标位置。扫描设备获得扫描部位的当前位置和目标位置的信息后，即可将患者移入检查空间，此时，患者的扫描部位(胃)即位于检查空间的合适位置处。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：ROM、RAM、磁盘或光盘等。
以上对本发明实施例的方法及系统做了详细的介绍，本发明并不限于此。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 (10)
1.一种扫描定位系统，其特征在于，包括：成像设备、测距信号发射装置和至少一个的测距信号接收装置，其中，所述测距信号发射装置与扫描部位位置重叠，所述测距信号接收装置固定安装在预设的参考平面的预定位置处，并与所述成像设备连接；
所述测距信号发射装置，适于在接收到用户输入的测距请求时，同时发射测距信号和测距辅助信号；
所述测距信号接收装置，适于根据所接收的测距信号和测距辅助信号得出所述测距信号的测量信息；
所述成像设备，适于根据所述测距信号接收装置的位置和所述测距信号的测量信息，计算得出所述测距信号发射装置所在位置的信息，将得出的测距信号发射装置所在位置作为扫描部位的当前位置。
2.根据权利要求1所述的扫描定位系统，其特征在于，所述成像设备还适于根据所述扫描部位的当前位置和目标位置的信息，将所述扫描部位从所述当前位置移动至所述目标位置。
3.根据权利要求1所述的扫描定位系统，其特征在于，所述测距辅助信号为计时信号，且所述计时信号的传播速度大于所述测距信号的传播速度；所述测距信号接收装置适于在接收到所述计时信号时开始计时，并在接收到所述测距信号时结束计时，以得到所述测距信号传输时间的信息。
4.根据权利要求3所述的扫描定位系统，其特征在于，所述计时信号为无线电信号。
5.根据权利要求3或4所述的扫描定位系统，其特征在于，所述测距信号发射装置包括：
激活按钮，适于接收用户输入的测距请求；
发射控制单元，适于在接收到所述测距请求时，控制所述测距信号发射单元和所述计时信号发射单元同时发射测距信号和计时信号；
测距信号发射单元，适于发射所述测距信号；以及
计时信号发射单元，适于发射所述计时信号。
6.根据权利要求5所述的扫描定位系统，其特征在于，所述测距信号接收装置，包括：
测距信号接收单元，适于接收测距信号发射装置发射的测距信号；
计时信号接收单元，适于接收所述测距信号发射装置发射的计时信号；以及
接收控制单元，适于在所述计时信号接收单元接收到所述计时信号时开始计时，并在所述测距信号接收单元接收到所述测距信号时结束计时，以得到所述测距信号传输时间。
7.根据权利要求1所述的扫描定位系统，其特征在于，所述测距信号非激光无线传播信号。
8.根据权利要求7所述的扫描定位系统，其特征在于，所述非激光无线传播信号为以下任一种：
超声波信号；
红外信号；
蓝牙信号；
WIFI信号；
Zigbee信号。
9.根据权利要求1所述的扫描定位系统，其特征在于，所述成像设备适于采用以下任一种算法计算得出所述测距信号发射庄子所在位置的信息：
三球面定位算法；
三角测量定位算法；
最大似然估计定位算法；
质心定位算法；
无线电信号强弱定位算法。
10.一种扫描定位方法，其特征在于，所述方法包括：
触发位于扫描部位的测距信号发射装置，以发射测距信号和辅助测距信号；
接收所述测距信号和所述辅助测距信号；
根据所述测距信号、所述辅助测距信号和测距信号接收装置于所述预设的参考平面中的预定位置，计算所述测距信号发射装置于所述预设的参考平面中的位置的信息，以获得所述扫描部位的当前位置；
根据所述扫描部位的当前位置和目标位置的信息，将所述扫描部位从所述当前位置移动至所述目标位置。
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