CN107485403A - 移动式x光机辅助定位系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种移动式X光机辅助定位系统，包括位移检测模块和算法模块；位移检测模块用于检测X光机的位移数据，并将检测结果发送至算法模块；算法模块用于获取坐标原点，根据获取的坐标原点构建坐标系，根据所述位移数据计算所述X光机的当前位置坐标，并计算所述X光机从当前位置移动到坐标原点的移动方向和移动距离，形成引导信息。本发明还提供了一种移动式X光机辅助定位方法。本发明可以自动记录移动式X光机的位置和角度，并通过人机交互模块可视化地显示图像，精确地指引操作者恢复X光机到最初的摄影位置。

Description

移动式X光机辅助定位系统及方法

技术领域

本发明涉及计算机断层摄影成像系统，尤其涉及一种移动式X光机辅助定位系统及方法。

背景技术

锥形束计算机断层重建(CBCT)是采用锥形束投影计算机重组断层影像的技术，其原理是X线发生器以较低的射线量围绕目标体做环形DR(数字放射曝光)，然后将围绕目标体多次曝光后的数据集在计算机中重建三维体数据，CBCT相对于传统的螺旋CT差异主要在探测器上，传统螺旋CT采用线阵传感器而CBCT采用面阵传感器，螺旋CT采用一维数据重建出二维的切片数据，由各二维切片数据建立三维体数据，而CBCT直接采用二维投影数据重建出三维体数据，故CBCT相对于螺旋CT显著提高X线的利用率。

目前常见的C形臂X光机的探测器主要由影像增强器、相机及镜头组成。CBCT由于z方向X射线覆盖面大、空间分辨率高和方便与其他临床活动(如介入手术)相结合的优点，在医疗C型臂系统中，已成为重要的技术趋势。

外科手术前,一般先在手术部位拍摄图片,定位好手术位置后,需要在地上画出C形臂的位置,并记录C形臂的角度,便于移开C形臂后再恢复到该位置,对术后结果进行拍片确认。

当前市场中的移动式C形臂，都是使用人工的方式(比如在地上做标记)记录C形臂位置，相当不方便，且容易造成手部的污染，已有的技术仅仅在电动C形臂上实现了角度的自动恢复功能，并不能实现移动式C形臂在二维平面的位置记忆功能。

发明内容

该发明可以自动记录移动式X光机，特别是移动式C形臂X光机的位置和角度，并通过可视化的图像指引操作者恢复X光机到摄影位置。

本发明提供了一种移动式X光机辅助定位系统，包括位移检测模块和算法模块，其中，

所述位移检测模块用于获取所述X光机的位移数据，并将所述位移数据发送至所述算法模块；

所述算法模块用于获取坐标原点，根据获取的坐标原点构建坐标系，根据所述位移数据计算所述X光机的当前位置坐标，并计算所述X光机从当前位置移动到坐标原点的移动方向和移动距离，形成引导信息；

进一步地，还包括人机交互模块，所述人机交互模块用于输出所述引导信息。

进一步地，所述位移检测模块包括方位传感器和速度传感器，所述方位传感器用于检测所述X光机的整体移动方位，所述速度传感器用于检测所述X光机的整体移动速度。

进一步地，所述位移检测模块设置在所述X光机的底座或与底座连接的支柱上。

进一步地，所述人机交互模块包括输入模块和显示器，所述输入模块用于接收用户输入的指令，所述显示器用于显示所述引导信息。

进一步地，所述算法模块用于获取所述X光机的曝光位置，根据所述曝光位置确定坐标原点。

可替换地，所述人机交互模块用于获取坐标原点的选取指令；所述算法模块用于根据所述选取指令获取坐标原点。

进一步地，所述人机交互模块输出的引导信息包括图形引导信息，所述图形引导信息包括将所述X光机从当前位置移动至所述坐标原点的移动路线。

进一步地，所述人机交互模块输出的引导信息包括文字信息，所述文字信息包括所述X光机从当前位置移动至所述坐标原点所需的运动方向、角度、距离。

进一步地，所述人机交互模块输出的引导信息还包括声音引导信息。

进一步地，所述图形引导信息还包括能够展现所述X光机从当前位置移动至所述坐标原点动态过程的动画。

进一步地，所述图形引导信息还包括动态颜色信息，所述动态颜色信息用于根据所述X光机的当前位置与所述坐标原点的距离在显示界面上渲染颜色信息。

本发明还提供了一种基于上述系统的移动式X光机辅助定位方法，包括以下步骤：

S1、算法模块获取坐标原点，根据获取的坐标原点构建坐标系；S2、位移检测模块获取所述X光机的位移数据，并将所述位移数据发送至所述算法模块；

S3、算法模块根据所述位移数据计算所述X光机的当前位置坐标，并计算所述X光机从当前位置移动到坐标原点的移动方向和移动距离，形成引导信息。

进一步地，还包括：步骤S4、人机交互模块输出所述引导信息。

本发明还提供了一种X光机的辅助定位系统，所述X光机包括可移动的悬臂，还包括位移检测模块和算法模块，其中，

所述位移检测模块用于获取所述悬臂的位移数据，并将所述位移数据发送至所述算法模块；

所述算法模块用于获取悬臂的坐标原点，根据获取的坐标原点构建坐标系，根据所述位移数据计算所述悬臂的当前位置坐标，并计算所述悬臂从当前位置移动到坐标原点的移动方向和移动距离，形成引导信息。

进一步地，还包括人机交互模块，所述人机交互模块用于输出所述引导信息、并辅助引导所述悬臂从当前位置返回坐标原点。

实施本发明，具有如下有益效果：

(1)本发明提供的系统包括位移检测模块、算法模块和人机交互模块，算法模块获取定坐标原点，也就是X光机在移动后需要恢复的工作位置；位移检测模块能够实时检测移动式X光机主机的位移数据，并将检测结果发送至所述算法模块，算法模块根据位移检测模块的检测结果和获取的坐标原点构建坐标系，实时记录移动式X光机的运动轨迹，并计算移动式X光机的当前位置相对于所述坐标原点的方向和距离；人机交互模块输出算法模块的计算结果，并输出将所述移动式X光机从当前位置移动至所述坐标原点的引导信息。本发明可以自动记录移动式X光机的位置和角度，实现移动X光机在二维平面的位置记忆功能，并通过人机交互模块可视化地显示图像，精确地指引操作者恢复C臂到最初的摄影位置。

(2)本发明的系统中，人机交互模块包括图形引导信息，能够直观地显示移动式X光机从当前位置移动至所述坐标原点的运动路线，为用户提供有效地参考信息；还包括能够展现移动式X光机从当前位置移动至所述坐标原点动态过程的动画，更方便、直观地引导用户将X光机移动到原始位置。

(3)本发明的系统中，人机交互模块的图形引导信息还包括动态颜色信息，能够根据移动式X光机的当前位置移动与所述坐标原点的距离渲染颜色信息，用户能够直接通过显示色彩的变化直接看到与原始位置的距离，增强用户体验，并能提高移动X光机的精确性。

(4)本发明的算法模块在获取坐标原点的过程中，通过人机交互模块获取坐标原点，医生可以根据曝光成像的效果选取最适合的位置作为坐标原点，从而在术后恢复位置的时候恢复到选取的原点位置，使X光机恢复位置更加准确。本发明采用算法模块自动获取X光机的曝光位置时，不需要人工参与，自动化程度高，能够有效提高效工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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附图。

图1是本发明实施例一提供的系统的结构框图；

图2是本发明实施例二提供的方法的流程图。

图3是本发明实施例三提供的系统的结构框图。

具体实施方式

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的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。

实施例一：

如图1所示，本发明提供了一种移动式X光机辅助定位系统，包括位移检测模块、算法模块，其中，

所述位移检测模块用于获取所述X光机的位移数据，并将所述位移数据发送至所述算法模块；

所述位移检测模块包括方位传感器和速度传感器，所述方位传感器用于检测所述X光机的整体移动方位，所述速度传感器用于检测所述X光机的整体移动速度。这里所说的X光机的整体移动方位或移动速度是指X光机的底座的移动方位或移动速度。对于C形臂X光机来说，一般包括底座、与底座连接的支柱和C形臂，X射线源和探测器分别设置在C形臂上相对的两端，因此，C形臂X光机的整体移动方位是指底座的移动方位。

具体来说，所述位移检测模块设置在所述X光机的底座或与底座连接的支柱上。

当然，作为补充，位移检测模块还可以包括用于检测C形臂旋转角度和旋转速度的传感器。

所述算法模块用于获取坐标原点，根据获取的坐标原点构建坐标系，根据所述位移数据计算所述X光机的当前位置坐标，并计算所述X光机从当前位置移动到坐标原点的移动方向和移动距离，形成引导信息。

为了提高用户体验，本发明的系统还可以包括人机交互模块，用于输出所述引导信息。

具体来说，所述人机交互模块用于获取坐标原点的选取指令；所述算法模块用于根据所述选取指令获取坐标原点。

所述人机交互模块包括输入模块和显示器，所述输入模块用于接收用户输入的指令，所述显示器用于显示所述引导信息。

在具体的应用场景中，输入模块可以是键盘、鼠标、平板电脑等，用户可以通过输入设备确认坐标原点，由于X光机在当前的摄影位置拍摄影像后需要回到原来的工作位置，因此，这里的坐标原点一般是当前的摄影位置，也叫做待恢复的工作位置。人机交互模块在获取坐标原点的选取指令后，将该指令发送给算法模块。

通过人机交互模块获取坐标原点的过程中，可以在多个位置成像，比如在A、B、C三个位置成像，曝光的顺序是，A先，B其次，C最后，如果医生认为X光机在B位置的成像最适合治疗，就会人工选择B的位置作为坐标原点，恢复位置的时候恢复到B的位置；从而使X光机恢复位置更加准确。

当然，作为替换的方案，所述算法模块用于获取所述X光机的曝光位置，根据所述曝光位置确定坐标原点。比如说，获取最后一次曝光或第一次曝光的位置作为坐标原点，恢复位置的时候直接恢复到第一次曝光或最后一次曝光的位置。采用算法模块自动获取X光机的曝光位置时，不需要人工参与，自动化程度高，能够有效提高效工作效率。

算法模块通过获取的坐标原点，构建坐标系，这里的坐标系至少为X光机运动平面上的二维平面坐标系。

当X光机发生位移时，算法模块根据位移检测模块检测到的X光机的移动方向和移动速度以及建立好的坐标系计算得到X光机的当前位置坐标，同时，计算出X光机的当前位置相对于坐标原点的方向和距离，计算X光机从当前位置移动到坐标原点的移动方向和移动距离，形成引导信息。

所述人机交互模块还用于输出所述引导信息。

所述人机交互模块输出的引导信息包括图形引导信息，所述图形引导信息包括将所述X光机从当前位置移动至所述坐标原点的移动路线。这里的移动路线为建议路线，一般是从当前位置移动到坐标原点的最短路线，也就是直线。

所述图形引导信息还包括能够展现所述X光机从当前位置移动至所述坐标原点动态过程的动画。

所述图形引导信息还包括动态颜色信息，所述动态颜色信息用于根据所述X光机的当前位置与所述坐标原点的距离在显示界面上渲染颜色信息。举例来说，可以在显示界面上显示带有颜色的图标，距离坐标原点较远时，图标显示红色，距离较近时，图标显示黄色，到达坐标原点时，图标显示绿色。当然，也可以用其他方式显示X光机与坐标原点的距离，例如，进度条，或者，在显示界面上显示X光机从当前位置移动到坐标原点的路线，在显示的路线上渲染颜色信息，用颜色来表征X光机与坐标原点的距离。

所述人机交互模块输出的引导信息还可以包括文字信息，所述文字信息包括所述X光机从当前位置移动至所述坐标原点所需的运动方向、角度、距离。

所述人机交互模块输出的引导信息还包括声音引导信息。声音引导信息可以和文字信息配合，指示用户如何移动X光机。当X光机到达坐标原点时，还可以通过声音引导信息提醒用户。

实施例二：

如图2所示，本发明还提供了一种移动式X光机辅助定位方法，包括以下步骤：

S1、算法模块获取坐标原点，根据获取的坐标原点构建坐标系；

S2、位移检测模块获取所述X光机的位移数据，并将所述位移数据发送至所述算法模块；

S3、算法模块根据所述位移数据计算所述X光机的当前位置坐标，并计算所述X光机从当前位置移动到坐标原点的移动方向和移动距离，形成引导信息；

进一步地，还包括步骤S4、人机交互模块输出所述引导信息。

实施例三：

如图3所示，本发明还一种X光机的辅助定位系统，所述X光机包括可移动的悬臂，还包括位移检测模块和算法模块，其中，

所述位移检测模块用于获取所述悬臂的位移数据，并将所述位移数据发送至所述算法模块；

所述算法模块用于获取悬臂的坐标原点，根据获取的坐标原点构建坐标系，根据所述位移数据计算所述悬臂的当前位置坐标，并计算所述悬臂从当前位置移动到坐标原点的移动方向和移动距离，形成引导信息。

进一步地，还包括人机交互模块，所述人机交互模块用于输出所述引导信息、并辅助引导所述悬臂从当前位置返回坐标原点。

本发明中所述的可移动的悬臂包括C形臂。

实施本发明，具有如下有益效果：

(1)本发明提供的系统包括位移检测模块、算法模块和人机交互模块，算法模块获取定坐标原点，也就是X光机在移动后需要恢复的工作位置；位移检测模块能够实时检测移动式X光机主机的位移数据，并将检测结果发送至所述算法模块，算法模块根据位移检测模块的检测结果和获取的坐标原点构建坐标系，实时记录移动式X光机的运动轨迹，并计算移动式X光机的当前位置相对于所述坐标原点的方向和距离；人机交互模块输出算法模块的计算结果，并输出将所述移动式X光机从当前位置移动至所述坐标原点的引导信息。本发明可以自动记录移动式X光机的位置和角度，实现移动X光机在二维平面的位置记忆功能，并通过人机交互模块可视化地显示图像，精确地指引操作者恢复C臂到最初的摄影位置。(2)本发明的系统中，人机交互模块包括图形引导信息，能够直观地显示移动式X光机从当前位置移动至所述坐标原点的运动路线，为用户提供有效地参考信息；还包括能够展现移动式X光机从当前位置移动至所述坐标原点动态过程的动画，更方便、直观地引导用户将X光机移动到原始位置。

(3)本发明的系统中，人机交互模块的图形引导信息还包括动态颜色信息，能够根据移动式X光机的当前位置移动与所述坐标原点的距离渲染颜色信息，用户能够直接通过显示色彩的变化直接看到与原始位置的距离，增强用户体验，并能提高移动X光机的精确性。

(4)本发明的算法模块在获取坐标原点的过程中，通过人机交互模块获取坐标原点，医生可以根据曝光成像的效果选取最适合的位置作为坐标原点，从而在术后恢复位置的时候恢复到选取的原点位置，使X光机恢复位置更加准确。本发明采用算法模块自动获取X光机的曝光位置时，不需要人工参与，自动化程度高，能够有效提高效工作效率。

以上所述是本发明的优选实施方式，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，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.移动式X光机辅助定位系统，其特征在于，包括位移检测模块和算法模块，其中，

所述位移检测模块用于获取所述X光机的位移数据，并将所述位移数据发送至所述算法模块；

所述算法模块用于获取坐标原点，根据获取的坐标原点构建坐标系，根据所述位移数据计算所述X光机的当前位置坐标，并计算所述X光机从当前位置移动到坐标原点的移动方向和移动距离，形成引导信息。

2.根据权利要求1所述的移动式X光机辅助定位系统，其特征在于，还包括人机交互模块，用于输出所述引导信息。

3.根据权利要求2所述的移动式X光机辅助定位系统，其特征在于，所述位移检测模块包括方位传感器和速度传感器，所述方位传感器用于检测所述X光机的整体移动方位，所述速度传感器用于检测所述X光机的整体移动速度。

4.根据权利要求3所述的移动式X光机辅助定位系统，其特征在于，所述位移检测模块设置在所述X光机的底座或与底座连接的支柱上；所述人机交互模块包括输入模块和显示器，所述输入模块用于接收用户输入的指令，所述显示器用于显示所述引导信息。

5.根据权利要求1所述的移动式X光机辅助定位系统，其特征在于，所述算法模块用于获取所述X光机的曝光位置，根据所述曝光位置确定坐标原点。

6.根据权利要求2所述的移动式X光机辅助定位系统，其特征在于，所述人机交互模块用于获取坐标原点的选取指令；所述算法模块用于根据所述选取指令获取坐标原点。

7.根据权利要求2所述的移动式X光机辅助定位系统，其特征在于，所述人机交互模块输出的引导信息包括图形引导信息，所述图形引导信息包括将所述X光机从当前位置移动至所述坐标原点的移动路线。

8.根据权利要求2所述的移动式X光机辅助定位系统，其特征在于，所述人机交互模块输出的引导信息包括文字信息，所述文字信息包括所述X光机从当前位置移动至所述坐标原点所需的运动方向、角度、距离。

9.根据权利要求2所述的移动式X光机辅助定位系统，其特征在于，所述人机交互模块输出的引导信息还包括声音引导信息。

10.根据权利要求7所述的移动式X光机辅助定位系统，其特征在于，所述图形引导信息还包括能够展现所述X光机从当前位置移动至所述坐标原点动态过程的动画和/或所述图形引导信息还包括动态颜色信息，所述动态颜色信息用于根据所述X光机的当前位置与所述坐标原点的距离在显示界面上渲染颜色信息。

11.基于权利要求1-10中任一所述的系统的移动式X光机辅助定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、算法模块获取坐标原点，根据获取的坐标原点构建坐标系；

S2、位移检测模块获取所述X光机的位移数据，并将所述位移数据发送至所述算法模块；

S3、算法模块根据所述位移数据计算所述X光机的当前位置坐标，并计算所述X光机从当前位置移动到坐标原点的移动方向和移动距离，形成引导信息。

12.一种X光机的辅助定位系统，所述X光机包括可移动的悬臂，其特征在于，还包括位移检测模块和算法模块，其中，

所述位移检测模块用于获取所述悬臂的位移数据，并将所述位移数据发送至所述算法模块；

所述算法模块用于获取悬臂的坐标原点，根据获取的坐标原点构建坐标系，根据所述位移数据计算所述悬臂的当前位置坐标，并计算所述悬臂从当前位置移动到坐标原点的移动方向和移动距离，形成引导信息。