CN111297386B - 一种ct数据定位方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例涉及一种CT数据定位方法，包括固定支架(1)、旋转架(2)、放射性扫描源(3)、放射性信号接收单元(4)、扫描床(5)以及激光雷达(6)，通过所述激光雷达(6)获取扫描对象的3D图像特征；根据所述3D图像特征确定进行诊断的局部特征信息，其中，所述局部特征信息包括局部区域的位置特征信息和体积特征信息；开启所述放射性扫描源及放射性信号接收单元，对所述局部区域进行扫描，获得局部区域诊断数据。该方法通过设置3D扫描雷达，在CT扫描过程中，先通过激光雷达获得人体的三维图像，进而先确定出准确的扫描位置及尺寸信息，再进行准确的CT扫描，该方法省去了传统CT机都需要平片进行定位后进行扫描的步骤，降低了患者受辐射剂量。
Description
技术领域
本发明涉及医用计算机断层摄影技术领域，尤其涉及一种CT数据定位方法。
背景技术
CT(Computed Tomography)，也称计算机断层扫描设备。随着技术的发展，CT机由传统的切片成像方式，即在旋转平面内成像(这里称为X-Y平面)，逐步发展为体积成像方式，即旋转轴所在方向(这里称为Z方向)上连续成像。
传统CT机操作首先都需要扫描平片定位患者部位，从而确定准确的扫描位置，然后根据患者信息进行下一步的断层或者螺旋扫描。从受辐射剂量上来说平片扫描是定位患者信息的辅助扫描，并不是诊断患者病情的必要扫描，特别是扫描头部和四肢时如果能准确知道患者位置，那么完全可以避免扫描平片。这种扫描方式增加了扫描的步骤，使得扫描过程必须先进行辅助扫描，然后才能进行必要扫描，增加了扫描程序，给患者带来不必要的扫描时间。
发明内容
本发明实施例提供了一种CT数据定位方法，以解决现有CT扫描分步骤进行的技术问题。
具体的，本发明提供一种CT数据定位方法，包括固定支架1、旋转架2、放射性扫描源3、放射性信号接收单元4、扫描床5以及激光雷达6，所述旋转架2可围绕X-Y平面某固定点旋转，所述放射性扫描源3、放射性信号接收单元4、激光雷达6安装于所述旋转架2，随所述旋转架2的旋转而旋转；所述扫描床5沿Z向移动，以满足断层扫描轨迹；
通过所述激光雷达6获取扫描对象的3D图像特征；
根据所述3D图像特征确定进行诊断的局部特征信息，其中，所述局部特征信息包括局部区域的位置特征信息和体积特征信息；
开启所述放射性扫描源3及放射性信号接收单元4，对所述局部区域进行扫描，获得局部区域诊断数据。
可选的，所述根据所述3D图像特征确定进行诊断的局部特征信息，其中，所述局部特征信息包括局部区域的位置特征信息和体积特征信息，之后包括：
根据所述局部特征信息形成所述放射性扫描源的位置与电流大小的映射关系，根据所述映射关系控制所述放射性扫描源的光源强度。
可选的，根据所述局部特征信息形成所述放射性扫描源的位置与电流大小的映射关系，包括：
根据所述体积特征信息，确定在X-Y平面内所述放射性扫描源与局部区域的距离，根据所述距离确定所述电流大小。
可选的，所述根据所述距离确定所述电流大小，包括：所述距离与所述电流大小成正比关系。
可选的，所述开启所述放射性扫描源3及放射性信号接收单元4，对所述局部区域进行扫描，获得局部区域诊断数据，包括：
当所述放射性扫描源3、放射性信号接收单元4与所述局部区域在同一直线上时，开始对所述局部区域进行扫描，获得所述局部区域的诊断数据。
可选的，所述激光雷达数量为一个或两个。
可选的，所述激光雷达数量为两个，所述两个激光雷达对称设置于所述旋转架两侧。
可选的，所述根据所述3D图像特征确定进行诊断的局部特征信息，其中，所述局部特征信息包括局部区域的位置特征信息和体积特征信息，包括：
获取两个所述两个激光雷达之间的距离d；
分别获取在某一位置两个所述两个激光雷达与所述扫描对象之间的距离d1和d2；
计算所述扫描对象的维度尺寸信息为D1＝d-d1-d2；
所述两个激光雷达沿圆周扫描，获取n个不同位置的所述维度尺寸Dn，n为大于4的自然数；
根据所述维度尺寸Dn形成局部区域的体积特征信息。
可选的，还包括：
根据所述体积特征信息中，在扫描对象距离最宽处设置扫描电流为I1；在扫描对象距离最窄处设置扫描电流为I2；在扫描对象的其它方向根据宽窄程度线性得到扫描电流值IN,其中，I1>IN>I2。
本发明具有如下技术效果：
本发明提供一种CT数据定位方法，该方法通过设置3D扫描雷达，在CT扫描过程中，先通过激光雷达获得人体的三维图像，进而先确定出准确的扫描位置，再进行准确的CT扫描，该方法省去了传统CT机都需要平片进行定位后进行扫描的步骤，降低了患者受辐射剂量。另外，确定出患者扫描位置的尺寸信息，根据尺寸信息提供不同的控制电流，进而精准的确定放射剂量，同样降低了患者受辐射剂量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，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，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例所述计算机断层扫描装置结构示意图。
图2是本发明实施例所述计算机断层扫描方法流程示意图。
图3是本发明实施例所述计算机断层扫描装置雷达结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，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前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种。
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
应当理解，尽管在本申请实施例中可能采用术语第一、第二、第三等来描述某某某，但这些某某某不应限于这些术语。这些术语仅用来将某某某区分开。例如，在不脱离本申请实施例范围的情况下，第一某某某也可以被称为第二某某某，类似地，第二某某某也可以被称为第一某某某。
取决于语境，如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。在激光雷达回波信号图像的信号提取中，通过引入特征值的计算，将条纹信号图中的信号部分边缘加宽，同时将噪声部分更加凸显，然后通过设置门宽和增加阈值，从而将噪声去除，并将信号边缘完整地保留下来，无论是微弱的信号连接区还是信号中间部位的断裂区，都能够完整地保存下来。同时，条纹回波信号以灰度图的形式呈现，在目标的边缘以及噪声区域具有非常明显的不平滑度，在计算特征值时在边缘区域就会发生不同程度的畸变，依据这一点，可以通过引入特征值的计算使目标边缘增强，使噪点和信号的区别更加明显，并能够使信号的边缘扩大，这样在提取信号的过程中不仅能够将噪声更加彻底地去除，同时能够将信号中心和信号的边缘细节部分完好地保留下来，从而实现对回波信号高效完整的提取。
下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。
如图1所示，本发明实施例提供的一种计算机断层扫描装置，包括固定支架1、旋转架2、放射性扫描源3、放射性信号接收单元4、扫描床5,以及激光雷达6，在电驱动下，所述旋转架2可围绕X-Y平面某固定点旋转；所述扫描床5沿Z向移动，以满足螺旋扫描轨迹，X-Y-Z坐标系满足右手系定义；所述放射性扫描源3安装在所述旋转架2上，能输出锥形束的扫描光线，并且在相邻采样周期间沿Z向切换焦点位置；所述放射性信号接收单元4安装在所述旋转架2上，与所述放射性扫描源3位置相对，且在旋转过程中与所述放射性扫描源3的相对位置不发生变化，以保证锥形束光源可以被所述放射性信号接收单元4面阵接收；所述放射性信号接收单元4为适应采集锥形束的面阵结构，包括多个沿通道方向和层方向尺寸相同的感光元件；图像重建计算机(未图示)，与所述放射性信号接收单元4相连，用于接收和处理扫描数据，以实现重建计算。
其中，所述放射性扫描源3可以为X射线光源，包括高压装置和X线球管。X线探测装置，为适应采集锥形束的面阵结构，通道方向和层方向的感光元件尺寸相接近或一致，该探测装置安装在CT机的旋转架上，与X线球管位置相对，以保证锥形束光源可以被探测器面阵接收，且在旋转过程中与X线球管的相对位置不发生变化；另外，所述放射性扫描源3除了X光光源，不排除可以使用其他能产生伽马射线，可见光，紫外，红外等光输出的发生装置和对应的数据接收装置(探测器)。
放射性信号接收单元4采用模块组装拼成柱形面阵结构。扫描床5可按一定螺距值沿旋转平面垂直方向相对固定支架移动。旋转一圈采样个数在2000至2400之间，且为偶数，采用等角采样方式，相邻采样间焦点位置进行切换。当然除了模块拼接的弧形结构，也可以选用平板探测器等适合锥形束采集的面阵结构。
上述CT机也可以由具备旋转结构和纵向位移功能的C型臂结构的X光扫描装置代替，如牙科口腔诊断广泛使用的锥形束CT机，以及其他可实现螺旋轨道采集方式的CT装置。
激光雷达6，激光雷达6安装于所述旋转架2，随所述旋转架2的旋转而旋转；激光雷达6的工作原理以激光作为信号源，由激光器发射出的脉冲激光，打到物体引起散射，一部分光波会反射到激光雷达的接收器上，根据激光测距原理计算，就得到从激光雷达到目标点的距离，脉冲激光不断地扫描目标物，就可以得到目标物上全部目标点的数据，用此数据进行成像处理后，就可得到精确的三维立体图像。根据激光雷达特点，在CT上借助激光雷达扫描人体成三维立体图像，根据此图像定位患者扫描部位，为接下来的断层或者螺旋扫描使用，具体的包括如下方法步骤，如图2所示。
步骤S102：首先通过所述激光雷达6获取扫描对象的3D图像特征。
开启扫描过程时，首先通过激光雷达6获取到扫描对象(例如人体、动物体等)的3D图像，并将所述3D图像实时上传至计算机。其中，3D图像包括人体各部分的位置坐标和尺寸信息。
步骤S104：根据所述3D图像特征确定进行诊断的局部特征信息，其中，所述局部特征信息包括局部区域的位置特征信息和体积特征信息。
局部区域例如是人体的头、胳膊、腿等任何需要做CT扫描的区域，这一过程可以通过医务人员的选择进行确定，例如需要CT扫描诊断头部，则选择激光雷达获取的头部3D信息进行CT扫描即可。
其中，位置信息例如包括头部的起始位置(例如头顶)到终止位置(例如脖子)的具体坐标，以及两耳朵的坐标，从而可以确定头部的XYZ方向的距离信息，进而根据三个维度的所述距离信息确定头部的体积信息。
可选的，所述根据所述3D图像特征确定进行诊断的局部特征信息，其中，所述局部特征信息包括局部区域的位置特征信息和体积特征信息，之后包括：根据所述局部特征信息形成所述放射性扫描源的位置与电流大小的映射关系，根据所述映射关系控制所述放射性扫描源的光源强度。
具体的，根据所述局部特征信息形成所述放射性扫描源的位置与电流大小的映射关系，包括：根据所述体积特征信息，确定在X-Y平面内所述放射性扫描源与局部区域的距离，根据所述距离确定所述电流大小。例如所述距离与所述电流大小成正比关系。
在确定了要扫描的患者局部位置后，例如需要CT扫描头部，则根据上述步骤驱动头部的位置以及相关尺寸信息，例如头部XY平面内的距离关系，这可以通过头部XY平面的轮廓获得，例如X方向25cm，Y方向20cm，则将该数据反馈至CT扫描控制系统，控制系统根据所述尺寸控制扫描电流大小，进而控制放射性扫描源3放射性材料的剂量，做的精准放射，减少对人体的损害。通常要扫描的距离越大，需要的剂量就越大，需要的电流越大。
步骤S106：开启所述放射性扫描源3及放射性信号接收单元4，对所述局部区域进行扫描，获得局部区域诊断数据。
所述放射性扫描源3和所述放射性信号接收单元4在X-Y面内旋转扫描的同时，所述扫描床5在Z方向进行位移，以满足螺旋扫描轨迹，所述螺旋扫描时按等角度方式触发采样。
当开始螺旋扫描时，所述扫描床5按照一定轨迹进行匀速位移；所述一定轨迹需满足:
其中，F表示每旋转一周，所述扫描床(5)在Z方向的位移；N为自然数集合；Q为小于N的自然数；M为放射性信号接收单元(4)的物理层数，即M方向排布的感光元件个数。Rf为光源到旋转中心的距离；RO为光源到放射性信号接收单元(4)表面的距离；K为放射性信号接收单元(4)的相邻感光元件在Z方向上的间隔。
可选的，所述开启所述放射性扫描源3及放射性信号接收单元4，对所述局部区域进行扫描，获得局部区域诊断数据，包括：当所述放射性扫描源3、放射性信号接收单元4与所述局部区域在同一直线上时，开始对所述局部区域进行扫描，获得所述局部区域的诊断数据。
本发明提供一种CT数据定位方法，该方法通过设置3D扫描雷达，在CT扫描过程中，先通过激光雷达获得人体的三维图像，进而先确定出准确的扫描位置，再进行准确的CT扫描，该方法省去了传统CT机都需要平片进行定位后进行扫描的步骤，降低了患者受辐射剂量。
作为另外的实施方式，所述激光雷达数量为两个，所述两个激光雷达对称设置于所述旋转架两侧，如图3所示。具体的扫描过程如下：
患者躺在扫描床上；医生编辑患者的螺旋扫描协议；开始执行该协议，此时球管不放X射线，其它器件都是正常运动，特别是激光雷达开启；
随着的扫描床的运动，2个激光雷达随着机架的旋转开始采集人体数据；360度采集；
获取两个所述两个激光雷达之间的距离d；分别获取在某一位置两个所述两个激光雷达与所述扫描对象之间的距离d1和d2；计算所述扫描对象的维度尺寸信息为D1＝d-d1-d2；所述两个激光雷达沿圆周扫描，获取n个不同位置的所述维度尺寸Dn，n为大于4的自然数；根据所述维度尺寸Dn形成局部区域的体积特征信息。
例如，2个激光雷达的距离是已知的,比如是900mm，每个激光雷达会计算出人体靠近该雷达一侧的距离，比如都是300mm，那么人体该Z位置的宽度是(900-300*2)＝300mm。
采集结束后，在医生操作的控制台软件上自动描绘汇出激光雷达的人体变化率；即根据所述体积特征信息中，在扫描对象距离最宽处设置扫描电流为I1；在扫描对象距离最窄处设置扫描电流为I2；在扫描对象的其它方向根据宽窄程度线性得到扫描电流值IN,其中，I1>IN>I2,N为大于4的自然数，例如，人体最窄方向用电流150mA，最宽方向用电流200mA，其他方向根据宽窄程度线性得到电流值；
重新执行该螺旋扫描协议，此时球管正常放X射线采集，完成DOM模式下的螺旋扫描；
与传统的双定位片计算球管电流相比，该方法一方面减少病人受2次定位X射线扫描，另一方面计算的球管电流更精准，因为激光雷达是360度采集人体数据完全和球管的运动轨迹重合，而平片只是从两个方向去预估其他方向的数据。通过先确定出患者扫描位置的尺寸信息，根据尺寸信息提供不同的控制电流，进而精准的确定放射剂量，降低了患者受辐射剂量。
以上所描述的装置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可以是或者也可以不是物理上分开的。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种CT数据定位方法，其特征在于，包括固定支架（1）、旋转架（2）、放射性扫描源（3）、放射性信号接收单元（4）、扫描床（5）以及激光雷达（6），所述旋转架（2）可围绕X-Y平面某固定点旋转，所述放射性扫描源（3）、放射性信号接收单元（4）、激光雷达（6）安装于所述旋转架（2），随所述旋转架（2）的旋转而旋转，所述激光雷达（6）和所述放射性扫描源（3）的运动轨迹重合，所述放射性扫描源（3）输出锥形束的扫描光线，并且在相邻采样周期间沿Z向切换焦点位置，放射性信号接收单元（4）与所述放射性扫描源（3）位置相对，且在旋转过程中与所述放射性扫描源（3）的相对位置不发生变化，以保证锥形束光源可以被所述放射性信号接收单元（4）面阵接收，所述激光雷达（6）数量为1个；所述扫描床（5）沿Z向以一定轨迹移动，以满足断层螺旋扫描轨迹；
通过所述激光雷达（6）获取扫描对象的3D图像特征；所述3D图像包括人体各部分的位置坐标和尺寸信息；
根据所述3D图像特征确定进行诊断的局部特征信息，其中，所述局部特征信息包括局部区域的位置特征信息和体积特征信息；
开启所述放射性扫描源（3）及放射性信号接收单元（4），对所述局部区域进行扫描，获得局部区域诊断数据；
其中，所述一定轨迹需满足:其中，F表示每旋转一周，所述扫描床（5）在Z方向的位移；N为自然数集合；Q为小于N的自然数；M为放射性信号接收单元（4）的物理层数， />为光源到旋转中心的距离；/>为光源到放射性信号接收单元（4）表面的距离；K为放射性信号接收单元（4）的相邻感光元件在Z方向上的间隔；所述根据所述3D图像特征确定进行诊断的局部特征信息，其中，所述局部特征信息包括局部区域的位置特征信息和体积特征信息，之后包括：
根据所述局部特征信息形成所述放射性扫描源的位置与电流大小的映射关系，根据所述映射关系控制所述放射性扫描源的光源强度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：根据所述局部特征信息形成所述放射性扫描源的位置与电流大小的映射关系，包括：
根据所述体积特征信息，确定在X-Y平面内所述放射性扫描源与局部区域的距离，根据所述距离确定所述电流大小。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述根据所述距离确定所述电流大小，包括：所述距离与所述电流大小成正比关系。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述开启所述放射性扫描源（3）及放射性信号接收单元（4），对所述局部区域进行扫描，获得局部区域诊断数据，包括：
当所述放射性扫描源（3）、放射性信号接收单元（4）与所述局部区域在同一直线上时，开始对所述局部区域进行扫描，获得所述局部区域的诊断数据。
5.一种CT数据定位方法，其特征在于，包括固定支架（1）、旋转架（2）、放射性扫描源（3）、放射性信号接收单元（4）、扫描床（5）以及激光雷达（6），所述旋转架（2）可围绕X-Y平面某固定点旋转，所述放射性扫描源（3）、放射性信号接收单元（4）、激光雷达（6）安装于所述旋转架（2），随所述旋转架（2）的旋转而旋转，所述激光雷达（6）和所述放射性扫描源（3）的运动轨迹重合，所述放射性扫描源（3）输出锥形束的扫描光线，并且在相邻采样周期间沿Z向切换焦点位置，放射性信号接收单元（4）与所述放射性扫描源（3）位置相对，且在旋转过程中与所述放射性扫描源（3）的相对位置不发生变化，以保证锥形束光源可以被所述放射性信号接收单元（4）面阵接收，所述激光雷达（6）数量为两个，所述两个激光雷达（6）对称设置于所述旋转架（2）两侧；所述扫描床（5）沿Z向以一定轨迹移动，以满足断层螺旋扫描轨迹；
通过所述激光雷达（6）获取扫描对象的3D图像特征；所述3D图像包括人体各部分的位置坐标和尺寸信息；
根据所述3D图像特征确定进行诊断的局部特征信息，其中，所述局部特征信息包括局部区域的位置特征信息和体积特征信息；
开启所述放射性扫描源（3）及放射性信号接收单元（4），对所述局部区域进行扫描，获得局部区域诊断数据；
其中，所述一定轨迹需满足:其中，F表示每旋转一周，所述扫描床（5）在Z方向的位移；N为自然数集合；Q为小于N的自然数；M为放射性信号接收单元（4）的物理层数， />为光源到旋转中心的距离；/>为光源到放射性信号接收单元（4）表面的距离；K为放射性信号接收单元（4）的相邻感光元件在Z方向上的间隔；所述根据所述3D图像特征确定进行诊断的局部特征信息，其中，所述局部特征信息包括局部区域的位置特征信息和体积特征信息，之后包括：
根据所述局部特征信息形成所述放射性扫描源的位置与电流大小的映射关系，根据所述映射关系控制所述放射性扫描源的光源强度。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述根据所述3D图像特征确定进行诊断的局部特征信息，其中，所述局部特征信息包括局部区域的位置特征信息和体积特征信息，包括：
获取两个所述两个激光雷达（6）之间的距离d；
分别获取在某一位置两个所述两个激光雷达（6）与所述扫描对象之间的距离d1和d2；计算所述扫描对象的维度尺寸信息为D1=d-d1-d2；
所述两个激光雷达沿圆周扫描，获取n个不同位置的所述维度尺寸Dn，n为大于4的自然数；
根据所述维度尺寸Dn形成局部区域的体积特征信息。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：还包括：
根据所述体积特征信息中，在扫描对象距离最宽处设置扫描电流为I1；
在扫描对象距离最窄处设置扫描电流为；在扫描对象的其它方向根据宽窄程度线性得到扫描电流值/>,其中，/>
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