CN105266837B - 一种体表定位方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种体表定位方法，所述方法包括：在CT诊断扫描前，利用第一图像采集器采集被扫描人体的正面图像，根据正面图像确定被扫描人体的体表被测点，并获取体表被测点与第一图像采集器的连线在扫描床上的投影夹角；利用第二图像采集器采集被扫描人体的侧面图像，利用侧面图像得到所述体表被测点与扫描床间的垂直距离，并获取扫描床的当前床高、扫描床的初始床高和体表被测点对应初始位置的水平床码；根据获取上述参数计算得到体表被测点在扫描床上的水平床码，实现对体表被测点的定位。本发明实施例还提供了一种体表定位装置。本发明提高了患者的健康水平，并且节约了X射线剂量。

Description

一种体表定位方法及装置

本申请要求于2014年10月27日提交中国专利局、申请号为201410582659.2、发明名称为“一种体表定位方法及系统”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本发明涉及医疗领域，尤其涉及一种体表定位方法及装置。

背景技术

在临床CT扫描的过程中，通常需要对被扫瞄人体进行X射线平片扫瞄进行定位。由于X射线照射到人体，可能会使细胞受到抑制、破坏甚至坏死，进而有可能对被扫瞄人体造成伤害，例如脱发、皮肤烧伤、视力障碍、白血病等。因此，如何减少CT扫描时X射线的照射对人体造成的伤害，是当前需要研究和解决的问题。

发明内容

为了解决现有技术，本发明提供一种体表定位方法及装置，实现了对人体进行体表定位的同时，减少X射线对人体造成的伤害。

本发明实施例提供一种体表定位方法，所述方法包括：

在CT诊断扫描前，利用所述第一图像采集器采集被扫描人体的正面图像，根据所述正面图像确定被扫描人体的体表被测点，所述体表被测点为其在所述第一图像采集器中的影像与所述第一图像采集器采集区域中设置的定位线重合的点，并获取所述体表被测点与所述第一图像采集器的连线在扫描床上的投影夹角；

利用第二图像采集器采集被扫描人体的侧面图像，利用所述侧面图像得到所述体表被测点与扫描床间的垂直距离，并获取扫描床的当前床高、扫描床的初始床高和所述体表被测点对应初始位置的水平床码；

根据获取的所述体表被测点与扫描床间的垂直距离、扫描床的当前床高、所述体表被测点对应初始床高的水平床码，以及第一图像采集器与体表被测点的连线在扫描床上的投影夹角、扫描床的初始床高，计算得到所述体表被测点在扫描床上的水平床码，实现对所述体表被测点的定位。

优选的，所述获取所述体表被测点与所述第一图像采集器的连线在扫描床上的投影夹角包括：

在扫描床上设置定位基线，所述定位基线与扫描床的短边平行；

当所述定位基线在所述第一图像采集器中的影像与所述第一图像采集器中设置的定位线重合时，根据预置的算法得到所述定位基线与第一图像采集器连线在扫描床上的投影夹角；

获取所述定位基线与第一图像采集器连线在扫描床上的投影夹角，并将其作为所述体表被测点与所述第一图像采集器的连线在扫描床上的投影夹角。

优选的，所述根据获取的所述体表被测点与扫描床间的垂直距离、扫描床的当前床高、所述体表被测点对应初始床高的水平床码，以及第一图像采集器与体表被测点的连线在扫描床上的投影夹角、扫描床的初始床高，计算得到所述体表被测点在扫描床上的水平床码，具体的计算公式为：

P＝P1’-(H1-H+h)*cotα

其中，所述P为体表被测点在扫描床上的水平床码，所述P1’为所述体表被测点对应初始床高的水平床码，所述H1为扫描床的当前床高，所述H为扫描床的初始床高，所述h为所述体表被测点与扫描床间的垂直距离，所述α为所述第一图像采集器与体表被测点的连线在扫描床上的投影夹角。

优选的，所述当前床高利用初始床高和所述扫描床从初始位置移动至当前位置的在垂直方向上的相对位移计算得到。

优选的，所述体表被测点对应初始床高的当前水平床码，通过所述定位基线的水平床码和所述扫描床从初始位置移动至当前位置在水平方向上的相对位移计算得到。

本发明还公开了一种体表定位装置，应用在包括有第一图像采集器、第二图像采集器的CT扫描系统中，其中所述第一图像采集器和所述第二图像采集器分别与所述体表定位装置连接；其中所述体表定位装置包括参数获取单元和计算单元，所述参数获取单元与所述计算单元连接；

所述参数获取单元，用于根据所述第一图像采集器采集的所述正面图像获取所述体表被测点与所述第一图像采集器的连线在扫描床上的投影夹角，根据所述第二图像采集器采集的所述侧面图像获取所述体表被测点与扫描床间的垂直距离，以及扫描床的初始床高、当前床高和所述体表被测点对应初始床高时的水平床码；

所述计算单元，用于根据获取的所述体表被测点与扫描床间的垂直距离、所述扫描床的当前床高、所述体表被测点对应初始床高的水平床码，以及所述第一图像采集器与体表被测点的连线在扫描床上的投影夹角、所述扫描床的初始床高，计算得到所述体表被测点在扫描床上的水平床码，实现对所述体表被测点的定位。

进一步地，所述计算单元具体用于根据如下公式得到所述体表被测点在扫描床上的水平床码：

P＝P1’-(H1-H+h)*cotα

其中，所述P为体表被测点在扫描床上的水平床码，所述P1’为所述体表被测点对应初始床高的水平床码，所述H1为扫描床的当前床高，所述H为扫描床的初始床高，所述h为所述体表被测点与扫描床间的垂直距离，所述α为所述第一图像采集器与体表被测点的连线在扫描床上的投影夹角。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明利用第一图像采集器和第二图像采集器完成了对所述体表被测点的水平床码的获取，实现了对人体体表的定位，避免了传统CT扫描时通过平片定位而给被扫描人体带来额外的X射线辐射，提高了患者的健康水平，并且节约了X射线剂量。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明提供的一种体表定位方法的流程示意图；

图2为本发明利用第一图像采集器和第二图像采集器对被扫描人体进行体表定位的示意图；

图3为本发明利用第一图像采集器和第二图像采集器对被扫描人体进行体表定位时各参数示意图；

图4为本发明提供的一种体表定位装置的结构框图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了减少CT扫描时X射线的照射对人体造成的伤害，本发明中一个可行的方法是通过图像采集器(例如视频摄像头)采集被扫描人体的体表图像，进而根据该体表图像计算被扫描人体的各被测点位置，代替传统CT扫描时的平片定位片进行定位。

参见图1和图2，为本发明一个例子所示的体表定位方法的流程图。该方法应用在包括有第一图像采集器11、第二图像采集器12、CT扫描仪以及扫描床T1等组成的CT扫描系统中，其中所述第一图像采集器11位于扫描床T1的正上方，用于采集被扫描人体在扫描床上的正面图像，所述第二图像采集器12位于扫描床T1的侧面，用于采集被扫描人体在扫描床T1上的侧面图像。所述扫描床上设置有定位基线(未图示)，所述定位基线在所述第一图像采集器中的影像与第一图像采集器的采集区域中预先设置的定位线重合。所述方法包括：

步骤S101：在CT诊断扫描前，利用所述第一图像采集器采集被扫描人体的正面图像，根据所述正面图像确定被扫描人体的体表被测点，所述体表被测点为其在所述第一图像采集器中的影像与所述第一图像采集器采集区域中设置的定位线重合的点，并获取所述体表被测点与所述第一图像采集器的连线在扫描床上的投影夹角。

其中，所述扫描床T1是指CT扫描系统(或PET-CT扫描系统)中用于承载被扫描人体进出CT扫描腔体的高强度的碳铅板床。在进行CT扫描诊断时，被扫描人体通常躺在扫描床上，通过进床使得被扫描人体通过CT扫描机架的扫描腔体，CT扫描仪上射线源发射的X射线穿过人体，以获得人体的诊断图像。

为了实现通过体表图像的采集实现对被扫描人体的定位，在本发明中，在所述CT扫描系统出厂时通常还需要对该CT扫描系统进行体表定位参数校正。在一个例子中，首先在扫描床上设置一条定位基线，该定位基线通常与扫描床的短边平行。所述短边为扫描床上与进床方向相垂直的边。所述定位基线可以是一个与扫描床的短边平行的很细的(以忽略金属测量器具的高度)金属丝线。例如直径为1mm的铁丝线，本发明关于定位基线不做任何限定。在所述定位基线设置好后，通常需要进一步校正扫描床的水平位置，使得所述定位基线在所述第一图像采集器中的影像与所述第一图像采集器中的定位线重合。

应理解在本发明中，不需要对所述第一图像采集器上的定位线的位置进行限定，只要满足所述定位线垂直于进床方向即可。例如：在实际应用中，所述定位线可以为所述第一图像采集器采集区域中垂直于进床方向的其中一条边缘线。当所述定位基线在所述第一图像采集器中的影像与所述第一图像采集器中设置的定位线重合时，根据预置的算法可以获取所述定位基线与第一图像采集器连线在扫描床上的投影夹角以及扫描床的初始床高。

进一步地，在本发明中，通过所述第一图像采集器正面采集被扫描人体的图像，以便确定被扫描人体在所述第一图像采集器中的影像与第一图像采集器的采集区域中预设的定位线重合的体表被测点影像。由于所述CT扫描系统在出厂时已进行过相关的参数校正，因此，当所述体表被测点的影像与所述第一图像采集器的定位线重合时，可以保证该体表被测点与所述第一图像采集器连线在扫描床上的投影夹角，与所述定位基线与所述第一图像采集器连线在扫描床上的投影夹角相同。由于所述定位基线与第一图像采集器连线在扫描床上的投影夹角为出厂时已知，因此，可以获取该体表被测点与所述第一图像采集器连线在扫描床上的投影夹角。参见图2，其中图2(a)为第一图像采集器采集被扫描人体的正面图像示意图，两条虚线表示所述第一图像采集器的图像采集范围；在图2(b)中P点代表被扫描人体的体表被测点，当所述P点在第一图像采集器中的影像与所述定位线重合时，此时所述第一图像采集器与被扫描人体的体表被测点间的连线在扫描床上的投影夹角，与所述定位基线与所述第一图像采集器连线在扫描床上的投影夹角相同，均为夹角α。

步骤102：利用第二图像采集器采集被扫描人体的侧面图像，获取所述体表被测点与扫描床间的垂直距离，并获取扫描床的当前床高、扫描床的初始床高和所述体表被测点对应初始床高下的水平床码。

本实施例利用第二图像采集器采集所述被扫描人体的侧面图像，以便根据所述CT扫描系统出厂时预设的算法获取所述体表被测点与扫描床间的垂直距离，例如图2(b)中所示的垂直距离h。

进一步地，根据所述CT扫描系统出厂时的预设算法，还可以获取所述扫描床的当前床高，以及所述体表被测点对应初始床高的水平床码。其中，在一个例子中，所述当前床高利用初始床高和所述扫描床从初始位置移动至当前位置的在垂直方向上的相对位移计算得到，所述体表被测点对应初始床高的当前水平床码，通过所述定位基线的水平床码和所述扫描床从初始位置移动至当前位置在水平方向上的相对位移计算得到。例如图3中所示的扫描床的当前床高和所述体表被测点对应初始床高的水平床码分别为H1、P1’。

步骤S103：根据获取的所述体表被测点与扫描床间的垂直距离、所述扫描床的当前床高、所述体表被测点对应初始床高的水平床码，以及所述第一图像采集器与体表被测点的连线在扫描床上的投影夹角、所述扫描床的初始床高，计算得到所述体表被测点在扫描床上的当前床码，实现对所述体表被测点的定位。

参见图1，由于通过步骤S101和步骤S102，我们可以获知所述体表被测点与扫描床间的垂直距离h、扫描床的当前床高H1、所述体表被测点对应初始床高的水平床码P1’，以及第一图像采集器与体表被测点在扫描床上的投影夹角α、扫描床的初始床高H。因此，通过如下公式(1)计算可以获得所述体表被测点与第一图像采集器连线的延长线与扫描床在初始床高时交点a的床码w_a：

w_a＝P1’-(H1-H)*cotα (1)

当通过公式(1)获知w_a后，可以进一步通过如下公式(2)计算获得所述体表被测点在扫描床上的当前床码。

P＝w_a–x (2)

其中，所述x是指所述体表被测点与第一图像采集器连线的延长线与扫描床在初始床高时交点a的床码w_a与所述体表被测点的水平床码之间的距离。公式(2)中x可以通过如下公式(3)计算获知：

x＝h*cotα (3)

由于在公式(3)中，所述体表被测点与扫描床间的垂直距离h，以及第一图像采集器与体表被测点在扫描床上的投影夹角α均为已知，因此x值通过公式(3)计算获得，在公式(2)中，由于w_a、x值分别通过公式(1)和公式(3)求得，因此，根据本发明可以得到体表被测点在扫描床上的当前床码，实现对所述体表被测点的定位。

与现有技术相比，由于本发明利用第一图像采集器和第二图像采集器完成了对所述体表被测点的水平床码的获取，实现了对人体体表的定位，避免了传统CT扫描时通过平片定位而给被扫描人体带来额外的X射线辐射，提高了患者的健康水平，并且节约了X射线剂量。

在另一个例子中，本发明还提供一种体表定位装置，所述体表定位装置应用在图2所示的CT扫描系统中。参见图4，其中所述第一图像采集器11和所述第二图像采集器12分别与所述体表定位装置13连接。所述体表定位装置13包括参数获取单元131和计算单元132，所述参数获取单元131进一步与所述计算单元132连接。其中，

所述参数获取单元131，用于根据第一图像采集器11采集的被扫描人体的正面图像获取所述体表被测点与所述第一图像采集器的连线在扫描床上的投影夹角、根据第二图像采集器12采集的被扫描人体的侧面图像获取所述体表被测点与扫描床间的垂直距离、以及获取扫描床的初始床高、当前床高和所述体表被测点对应初始床高时的水平床码；

所述计算单元132，用于根据获取的所述体表被测点与扫描床间的垂直距离、所述扫描床的当前床高、所述体表被测点对应初始床高的水平床码，以及所述第一图像采集器与体表被测点的连线在扫描床上的投影夹角、所述扫描床的初始床高，计算得到所述体表被测点在扫描床上的水平床码，实现对所述体表被测点的定位。

所述计算单元，具体可以根据如下公式得到所述体表被测点在扫描床上的水平床码：

P＝P1’-(H1-H+h)*cotα

其中，所述P为体表被测点在扫描床上的水平床码，所述P1’为所述体表被测点对应初始床高的水平床码，所述H1为扫描床的当前床高，所述H为扫描床的初始床高，所述h为所述体表被测点与扫描床间的垂直距离，所述α为所述第一图像采集器与体表被测点的连线在扫描床上的投影夹角。

下面以软件为例，进一步描述本发明体表定位装置13在CT扫描系统中如何实现对被扫描人体进行定位的。在该例子中，体表定位装置13应理解为存储在机器可读存储介质中的计算机指令。当所述CT扫描系统上的处理器执行本发明体表定位装置时，该处理器通过调用机器可读存储介质上保存的体表定位装置对应功能模块的指令执行如下操作：

根据所述第一图像采集器采集的所述正面图像获取所述体表被测点与所述第一图像采集器的连线在扫描床上的投影夹角，根据所述第二图像采集器采集的所述侧面图像获取所述体表被测点与扫描床间的垂直距离，以及扫描床的初始床高、当前床高和所述体表被测点对应初始床高时的水平床码；

根据获取的所述体表被测点与扫描床间的垂直距离、所述扫描床的当前床高、所述体表被测点对应初始床高的水平床码，以及所述第一图像采集器与体表被测点的连线在扫描床上的投影夹角、所述扫描床的初始床高，计算得到所述体表被测点在扫描床上的水平床码，实现对所述体表被测点的定位。

其中，所述体表被测点在扫描床上的水平床码，具体是通过如下公式计算得到：

P＝P1’-(H1-H+h)*cotα

其中，所述P为体表被测点在扫描床上的水平床码，所述P1’为所述体表被测点对应初始床高的水平床码，所述H1为扫描床的当前床高，所述H为扫描床的初始床高，所述h为所述体表被测点与扫描床间的垂直距离，所述α为所述第一图像采集器与体表被测点的连线在扫描床上的投影夹角。

与现有技术相比，由于本发明利用第一图像采集器、第二图像采集器以及体表定位装置完成了对所述体表被测点的水平床码的获取，实现了对人体体表的定位，避免了传统CT扫描时通过平片定位而给被扫描人体带来额外的X射线辐射，提高了患者的健康水平，并且节约了X射线剂量。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元及模块可以是或者也可以不是物理上分开的。另外，还可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元和模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种体表定位方法，其特征在于，所述方法包括：

在CT诊断扫描前，利用第一图像采集器采集被扫描人体的正面图像，根据所述正面图像确定被扫描人体的体表被测点，所述体表被测点为其在所述第一图像采集器中的影像与所述第一图像采集器采集区域中设置的定位线重合的点，并获取所述体表被测点与所述第一图像采集器的连线在扫描床上的投影夹角；

利用第二图像采集器采集被扫描人体的侧面图像，利用所述侧面图像得到所述体表被测点与扫描床间的垂直距离，并获取扫描床的当前床高、扫描床的初始床高和所述体表被测点对应初始位置的水平床码；

根据获取的所述体表被测点与扫描床间的垂直距离、所述扫描床的当前床高、所述体表被测点对应初始床高的水平床码，以及所述第一图像采集器与体表被测点的连线在扫描床上的投影夹角、所述扫描床的初始床高，计算得到所述体表被测点在扫描床上的水平床码，实现对所述体表被测点的定位。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述体表被测点与所述第一图像采集器的连线在扫描床上的投影夹角包括：

在扫描床上设置定位基线，所述定位基线与扫描床的短边平行；

当所述定位基线在所述第一图像采集器中的影像与所述第一图像采集器中设置的定位线重合时，根据预置的算法得到所述定位基线与第一图像采集器连线在扫描床上的投影夹角；

获取所述定位基线与第一图像采集器连线在扫描床上的投影夹角，并将其作为所述体表被测点与所述第一图像采集器的连线在扫描床上的投影夹角。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据获取的所述体表被测点与扫描床间的垂直距离、扫描床的当前床高、所述体表被测点对应初始床高的水平床码，以及第一图像采集器与体表被测点的连线在扫描床上的投影夹角、扫描床的初始床高，计算得到所述体表被测点在扫描床上的水平床码，具体的计算公式为：

P = P1’-(H1-H+h)*cotα

其中，所述P为体表被测点在扫描床上的水平床码，所述P1’为所述体表被测点对应初始床高的水平床码，所述H1为扫描床的当前床高，所述H为扫描床的初始床高，所述h为所述体表被测点与扫描床间的垂直距离，所述α为所述第一图像采集器与体表被测点的连线在扫描床上的投影夹角。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当前床高利用初始床高和所述扫描床从初始位置移动至当前位置的在垂直方向上的相对位移计算得到。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述体表被测点对应初始床高的当前水平床码，通过所述定位基线的水平床码和所述扫描床从初始位置移动至当前位置在水平方向上的相对位移计算得到。

6.一种体表定位装置，应用在包括有第一图像采集器、第二图像采集器的CT扫描系统中，其中所述第一图像采集器和所述第二图像采集器分别与所述体表定位装置连接；其特征在于，所述体表定位装置包括参数获取单元和计算单元，所述参数获取单元与所述计算单元连接；

所述参数获取单元，用于根据所述第一图像采集器采集的正面图像获取所述体表被测点与所述第一图像采集器的连线在扫描床上的投影夹角，根据所述第二图像采集器采集的侧面图像获取所述体表被测点与扫描床间的垂直距离，以及扫描床的初始床高、当前床高和所述体表被测点对应初始床高时的水平床码；

所述计算单元，用于根据获取的所述体表被测点与扫描床间的垂直距离、所述扫描床的当前床高、所述体表被测点对应初始床高的水平床码，以及所述第一图像采集器与体表被测点的连线在扫描床上的投影夹角、所述扫描床的初始床高，计算得到所述体表被测点在扫描床上的水平床码，实现对所述体表被测点的定位。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述计算单元，具体用于根据如下公式得到所述体表被测点在扫描床上的水平床码：

P = P1’-(H1-H+h)*cotα

其中，所述P为体表被测点在扫描床上的水平床码，所述P1’为所述体表被测点对应初始床高的水平床码，所述H1为扫描床的当前床高，所述H为扫描床的初始床高，所述h为所述体表被测点与扫描床间的垂直距离，所述α为所述第一图像采集器与体表被测点的连线在扫描床上的投影夹角。