CN106725583A - 一种自动仿形ct支架系统及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动仿形CT支架系统，包括计算机、图像拍摄装置、控制系统、调节系统、仿形支架、零压床垫，计算机与图像拍摄装置、路由器、控制系统具有数据连接，液压系统与仿形支架相连，零压床垫设置在仿形支架上；图像拍摄装置用于对身体进行拍照，计算机用于对照片进行轮廓识别，并计算出比例，形成控制指令，然后传输至控制系统，控制系统用于控制调节系统调整仿形支架的高低和/或位置。本发明提供的自动仿形CT支架系统，能够根据病人身体的拍摄数据进行轮廓识别后，再对各个仿形支架片进行高度和位置调整，配合零压床垫，使得仿形支架整体轮廓与人体部位更加贴合舒适，不会造成病人的二次伤害，得到最为准确的CT图像。

Description

一种自动仿形CT支架系统及其实现方法

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域，尤其是涉及一种能够自动仿形的支架系统及其实现方法。

背景技术

现有的CT，影像工作台都是平板，病人在拍摄CT，影像时，人体某些部位需要固定，而现在一般让病人直接躺在一块平板上进行简易固定，无法贴合人体的轮廓细节，这导致病人体位通常处于无法完全放松的状态，影响拍摄区域的血流、肌肉状态。即使应用现有的可记忆电动护理床和腰椎颈椎调理床只是对某个部位的角度、位置等的简单、局部的调节，也无法达到贴合人体轮廓细节的目的。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种自动仿形CT支架系统及其实现方法，使得设备能够自动贴合人体曲线。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种自动仿形CT支架系统，包括计算机、图像拍摄装置、控制系统、调节系统、仿形支架、零压床垫，所述计算机与图像拍摄装置、路由器、控制系统具有数据连接，所述液压系统与仿形支架相连，所述零压床垫设置在仿形支架上；所述图像拍摄装置用于对身体进行拍照，所述计算机用于对照片进行轮廓识别，并计算出比例，形成控制指令，然后传输至控制系统，控制系统用于控制调节系统调整仿形支架的高低和/或左右位置，

所述仿形支架包括多个排成一列的仿形支架片，各片仿形支架片各自独立调节；

或

所述仿形支架包括多个阵列式分布的仿形支架柱，每个仿形支架柱各自独立调节。

进一步的，还包括压力传感器，所述压力传感器设置在仿形支架上。

进一步的，每个仿形支架片连接有一纵向液压杆，所述纵向液压杆用于调节仿形支架片的高低，并由液压系统控制。

进一步的，每个仿形支架片连接有一横向液压杆，所述横向液压杆用于调节仿形支架片的左右位置，并由液压系统控制。

进一步的，每个仿形支架柱连接有一液压阀门，所述液压阀门用于调节仿形支架柱的高低，并由液压系统控制。

进一步的，还包括人体部位固定装置。

本发明还提供了自动仿形CT支架系统的实现方法，包括如下步骤：

1），拍摄人体照片，通过计算机软件进行识别轮廓，并计算出人体各部分的比例数据，经过3维成像处理，并进行等比例调节，形成与人体实际尺寸大小一致的三维立体人体模型，再进行网格分割，向控制系统发送指令；

2），控制系统根据指令控制液压系统选取合适的仿形支架片，并调整每个仿形支架片的高低和/或左右位置；

或

控制系统根据指令控制液压系统选取合适的仿形支柱，并调整每个仿形支架片的高低；

3），然后在仿形支架片上垫上零压床垫，使得支架轮廓与人体部位更加贴合。

进一步的，在人体躺好后再拍一组照片，与之前拍摄后计算得到的数据进行比对修正后，通过控制系统控制仿形支架进行调整。

进一步的，在步骤2）之后还包括如下步骤：在仿形支架片上分布式配置压力传感器，检测每个人体接触部位的压力情况并传输给计算机，计算机分析后发出调整指令，在病人躺下后对仿形支架片进行微调，使得支架轮廓与人体部位更加贴合。

进一步的，所述控制系统对每个病人的轮廓信息进行存储。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：

本发明提供的自动仿形CT支架系统，能够根据病人身体的拍摄数据进行轮廓识别后，再对各个仿形支架片进行高度和位置调整，从而使得调整后的仿形支架片完全贴合人体，且压力均衡，尤其是采用仿形支柱时可以形成全方位的立体贴合人体的曲面，配合零压床垫，使得仿形支架整体轮廓与人体部位更加贴合舒适，不会造成病人的二次伤害，且令病人各部位得到充分放松，从而得到最为准确的CT图像。

附图说明

图1为本发明提供的自动仿形CT支架系统结构示意图。

图2为人体和仿形支架的示意图。

具体实施方式

以下将结合具体实施例对本发明提供的技术方案进行详细说明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

如图1所示，本发明提供的自动仿形CT支架系统，其特征在于：包括计算机、摄像机、无线路由器、控制系统、调节系统、仿形支架、零压床垫。摄像机用于拍摄人体图像，也可采用其他的如手机等各类图像拍摄装置。调节系统用于调节仿形支架中各部件的高度和位置，可采用液压系统或气压系统等，本例以液压系统为例进行说明。

仿形支架可以有两种形式：一是多个片状部件，宽度至少应大于一般人体宽度，它们排成一排，彼此之间具有一定的距离，对人体从头到脚进行整体承托。每片仿形支架片下方均应连接一纵向液压杆，通过纵向液压杆能够改变仿形支架片的高度，从而能够适应不同人体的曲线，每个仿形支架片能够独立调节高度和/或左右位置，当支架片够密集时，仅需调节高度即可，当支架片密集度不够时，还需要微调其在平面上的前后左右位置。当需要调节平面位置时，每片仿形支架片还应连接一横向液压杆，通过横向液压杆能够改变每片仿形支架片的左右位置，进行微调，以便其尽量贴合人体。整套仿形支架片可设置在一整体液压升降台上，进行整台面升降，方便病人上下床。系统根据不同年龄阶段、男女和体型（高矮胖瘦）配有多套仿形支架片组合。仿形支架可以还可以是阵列式分布的多个仿形支柱，一个仿形支架柱2CM X 2CM，顶部略呈圆弧形。CT平台尺寸为100CM X 220CM，支架柱的数量为50 X 110 = 5500个，每一个对应一个液压阀门控制，在液压泵启动加压后，计算机通过对控制系统发送控制指令，让控制系统中的执行机构发执行指令控制每个液压阀门的开关，使得液体流入流出，从而使得相应对应仿形支架柱的升高，或降低。仿形支架是塑料材料，不影响CT扫描。

计算机通过摄像头对身体的腿、手、腰和躯体进行拍照，通过计算机软件进行轮廓识别，并计算出人体各部分的长度，凹凸面等的比例数据。每次拍照时,病人站的位置固定，计算机拍照是通过移动摄像头进行多角度多方位拍照，相机高度和离病人距离由自制的步进电机控制的装置做调整，数据通过无线网络传输，计算机通过网络给步进电机控制装置发送调整指令，相机的位置信息传回计算机作为照片信息，能够得到相机与身体的距离，这样可以帮助比例的计算，简化轮廓识别,有利于凹凸位置和身高比例计算，大大减少识别的精确性、训练次数和时间。计算机也可以与智能手机连接用于传输手机获得的照片。上述通过不同拍摄方式取得的一组照片经过3维成像模块的处理，并进行等比例调节，形成与人体实际尺寸大小一致的三维立体人体模型，再进行网格分割。这样做的好处是能够形成与支架平台上仿形支柱排列一致的网格。这样就形成了计算机的控制点数据。要调节人体某个部位的高低时，能够直观地找到相应位置的支架编号，从而可以有针对性地调节。计算出比例后根据计算机中知识库事先存储、训练的人体各位置的高度，受力情况（产生某个点支架升高的高度，控制指令的参数，根据人体曲面可以计算出——支架升高的高度（人体轮廓最低点距离床面的距离B一般为设定值，加上人体轮廓某点相对人体轮廓最低点的距离，就得到支架升高的高度）；产生油压的参数（根据人体的总总量除以受力支架的个数，和受力的权值大小，计算出每个支架的油压大小）；并通过前期实验智能学习得到参考值，形成控制指令），然后通过无线（也可以采取有线方式进行传输）传输给控制系统，控制系统根据计算机传入的指令控制液压系统选取与分割后的网格位置相符合的仿形支架片组合，并调整每个仿形支架片的高低和左右位置。在仿形支架片上应分布式地配置多个压力传感器，如条件允许可在每个仿形支架片上都进行配置。压力传感器能够检测到病人相应部位对支架形成的压力。仿形支架片上垫有零压床垫，使得仿形支架轮廓与人体部位更加贴合。这样病人在做CT和拍片时才不会造成二次伤害。

此外，自动仿形CT支架系统上还应设置有人体固定装置（如固定带），人体固定装置设置在零圧床垫上，便于固定病人身体，便于做CT和拍片。

上述系统的实现方法如下：

1），拍摄人体照片，通过计算机软件进行识别轮廓，并计算出人体各部分的比例数据，经过3维成像处理，并进行等比例调节，形成与人体实际尺寸大小一致的三维立体人体模型，再进行网格分割，向控制系统发送指令；

2），控制系统根据指令控制液压系统选取合适的仿形支架片，并调整每个仿形支架片的高低和/或左右位置；

或

控制系统根据指令控制液压系统选取合适的仿形支柱，并调整每个仿形支架片的高低；

3），然后在仿形支架片上垫上零压床垫，使得支架轮廓与人体部位更加贴合。

此外，还可以在人体躺好后再拍一组照片，与之前拍摄后计算得到的数据进行比对修正后，通过控制系统控制仿形支架进行调整。

本系统可以设定为全自动调节模式，可以先根据身体轮廓图像建模分析后的数据进行预设每个支架位置，再通过压力传感器传回的数据，进行微调。

进一步的，还可以在仿形支架片上垫上零压床垫，并分布式配置压力传感器，检测每个人体接触部位的压力情况，传给计算机，供计算机分析后发出调整指令，在病人躺下后通过传感器发的数据进行闭环式微调，通过三次样条拟合形成压力轮廓曲线与人工干预后形成数据，并生成调整指令后，发出调整指令。再根据病人躺下后的感受，进一步对仿形支架片进行微调，使得支架轮廓与人体部位更加贴合。

计算机可以根据预定压力值对仿形支架片进行调整，以使得各传感器的检测值符合预定压力值。计算机也可以调整仿形支架片后使各传感器检测值均达到它们初次检测的平均值。操作员还可以根据实际情况，在电脑界面上选择某几个点或区域，控制这些部位的高低。计算机根据选取点在人体的位置，根据保存知识库中事先训练、制定的规则数据（根据不同的身高，身材，男女，胖瘦，年龄段等规划的经验值——每个支架高度，和油压值），和要改变的高度等参数，形成控制指令，改变此点周边相关面内的多点仿形支架柱的高低。当手动控制改变仿形支架高低后，必然会对各个仿形支架上的压力值产生影响，

此外，系统具有记忆功能，对每个病人的轮廓信息存储，第二次可以直接调用。

本系统提供了与现有体统工作台固定的接口，在现有系统上安装方便，只要提供电源就行。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。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，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种自动仿形CT支架系统，其特征在于：包括计算机、图像拍摄装置、控制系统、调节系统、仿形支架、零压床垫，所述计算机与图像拍摄装置、路由器、控制系统具有数据连接，所述液压系统与仿形支架相连，所述零压床垫设置在仿形支架上；所述图像拍摄装置用于对身体进行拍照，所述计算机用于对照片进行轮廓识别，并计算出比例，形成控制指令，然后传输至控制系统，控制系统用于控制调节系统调整仿形支架的高低和/或位置；

所述仿形支架包括多个排成一列的仿形支架片，各片仿形支架片各自独立调节；

或

所述仿形支架包括多个阵列式分布的仿形支架柱，每个仿形支架柱各自独立调节。

2.根据权利要求1所述的自动仿形CT支架系统，其特征在于：还包括压力传感器，所述压力传感器设置在仿形支架上。

3.根据权利要求1所述的自动仿形CT支架系统，其特征在于：每个仿形支架片连接有一纵向液压杆，所述纵向液压杆用于调节仿形支架片的高低，并由液压系统控制。

4.根据权利要求1或3所述的自动仿形CT支架系统，其特征在于：每个仿形支架片连接有一横向液压杆，所述横向液压杆用于调节仿形支架片的左右位置，并由液压系统控制。

5.根据权利要求1所述的自动仿形CT支架系统，其特征在于：每个仿形支架柱连接有一液压阀门，所述液压阀门用于调节仿形支架柱的高低，并由液压系统控制。

6.根据权利要求1～5中任意一项所述的自动仿形CT支架系统的实现方法，其特征在于，包括如下步骤：

1），拍摄人体照片，通过计算机软件进行识别轮廓，并计算出人体各部分的比例数据，经过3维成像处理，并进行等比例调节，形成与人体实际尺寸大小一致的三维立体人体模型，再进行网格分割，向控制系统发送指令；

2），控制系统根据指令控制液压系统选取合适的仿形支架片，并调整每个仿形支架片的高低和/或左右位置；

或

控制系统根据指令控制液压系统选取合适的仿形支柱，并调整每个仿形支架片的高低；

3），然后在仿形支架片上垫上零压床垫，使得支架轮廓与人体部位更加贴合。

7.根据权利要求6所述的自动仿形CT支架系统的实现方法，其特征在于，包括如下步骤：在人体躺好后再拍一组照片，与之前拍摄后计算得到的数据进行比对修正后，通过控制系统控制仿形支架进行调整。

8.根据权利要求6所述的自动仿形CT支架系统的实现方法，其特征在于，在步骤2）之后还包括如下步骤：在仿形支架片上分布式配置压力传感器，检测每个人体接触部位的压力情况并传输给计算机，计算机分析后发出调整指令，在病人躺下后对仿形支架片进行微调，使得支架轮廓与人体部位更加贴合。

9.根据权利要求6所述的自动仿形CT支架系统的实现方法，其特征在于：所述控制系统对每个病人的轮廓信息进行存储。