CN111387949A - 一种儿童头颅扫描仪 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及脑神经外科设备技术领域，具体为一种儿童头颅扫描仪，所述扫描仪由扫描部分、MEG测量帽和外部终端组成，所述扫描部分包括工作台和设置在工作台四周的四个扫描支架以及设置在扫描支架顶端的扫描结构组成，所述外部终端包括HandySCAN 3D处理软件、3Dslicer处理软件、拟合算法模块、显示设备、云储存模块。所述工作台底面为一个正八边形的工作台底板，所述工作台底板中央设有升降电机驱动的升降台，所述升降台顶端设有工作台台面，所述工作台底板的底面设有四个两两对应且相互垂直分布的导轨，所述导轨由伺服电机驱动。本发明可通过三维成像技术，绘制儿童脑头颅的三维的结构，帮助其医学诊断、治疗和体征数据留存。
Description
技术领域
本发明涉及脑神经外科设备技术领域，具体为一种儿童头颅扫描仪。
背景技术
一直以来，儿童的颅内疾病对儿童的生理健康威胁性很强，此类疾病的医疗诊断和后续的治疗，均需通过通过头颅扫描，但传统的扫描，如CT和MEG，得到的大多是一个端面或是一个个二维的图像，且传统CT和MEG的扫描设备，不适合很小的孩子使用，因为小孩子个头小且易动，若是有大人搀扶又容易产生遮挡。
但如果可以扫描到逼真的、精确的、可视化的儿童三维头颅结构，通过软件处理得到物理模型与数学模型，能全面、直观地显示脑内病患处及其与毗邻血管、颅骨的空间解剖结构关系，可以为病情判断、手术方案制定等提供准确的信息支撑；此外，若有需要，可在开颅手术过程中可以帮助术者提供动颅内患处部位、方向、患处大小、周围血管关系等信息，还可以提供术前模拟的基础模型，帮助推测手术时需要重点保护的结构，计算需要设施的种类及数目，预测手术风险，在术中做到心中有数，从而降低手术风险，提高手术质量，缩短手术时；还有文献指出，现在利用扫描得到的三维模型，打印成实体模型，更能加强对病情的解读和研究工作。
在此基础上进一步来说，确实需要一款适合儿童使用的、高效准确的、非接触式的扫描仪及其处理系统，以达到上述益处。
发明内容
本发明的目的在于提供一种儿童头颅扫描仪，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种儿童头颅扫描仪，所述扫描仪由扫描部分、MEG测量帽和外部终端组成，所述扫描部分包括工作台和设置在工作台四周的四个扫描支架以及设置在扫描支架顶端的扫描结构组成，所述外部终端包括HandySCAN 3D处理软件、3Dslicer处理软件、拟合算法模块、显示设备、云储存模块。
进一步的，所述工作台底面为一个正八边形的工作台底板，所述工作台底板中央设有升降电机驱动的升降台，所述升降台顶端设有工作台台面，所述工作台底板的底面设有四个两两对应且相互垂直分布的导轨，所述导轨由伺服电机驱动。
进一步的，所述工作台底板的底面除去设有伺服电机和导轨的四边条上均设有等腰梯形的地脚垫片，所述工作台底板的中心设有圆形的地脚垫片，所述地脚垫片的厚度大于导轨的高度。
进一步的，所述扫描支架设置在伺服电机驱动的导轨上，所述扫描支架的形状为圆角的矩形弯折板形状。
进一步的，所述扫描结构包括三个部分分别为光学摄像头、自然光源发射器、scan模组和视觉驱动软件。
进一步的，所述光学摄像头输出连接视觉驱动软件，所述视觉驱动软件输出连接伺服电机和升降电机，所述scan模组的信号输出接口通过有线连接至外部终端中的HandySCAN 3D处理软件，所述HandySCAN 3D处理软件输出连接拟合算法模块，所述拟合算法模块输出连接显示设备并通过无线连接云储存模块，所述云储存模块通过无线连接拟合算法模块；
所述MEG测量帽连接3Dslicer处理软件，所述3Dslicer处理软件输出连接至拟合算法模块。
进一步的，一种儿童头颅扫描仪所得到的工作流程，所述该流程包括以下步骤：
一、将儿童扶至工作台台面上，开启设备，扫描部分的光学摄像头开始采集图像信息，通过扫描部分内部计算单元中的视觉驱动软件驱动伺服电机和升降电机，使测量环境处于适合的位置，并时刻处于动态调整的状态；
二、自然光源发射器进行自然光的补充，scan模组开始对儿童的头颅进行扫描，扫描结果送至HandySCAN 3D处理软件进行处理，并接结果送至拟合算法模块；
三、待步骤二扫描一段时间后，使用MEG测量帽开始脑磁图的扫描，将得到的二维信息，送至3Dslicer处理软件进行处理，然后将结构送至拟合算法模块；
四、拟合算法模块综合步骤二和三的扫描信息进行信息拟合处理，将结果送至显示设备显示，并上传至云储存模块，云储存模块通过一个随机序列的驱动，将旧的时间的随机送回至拟合算法模块修正拟合参数。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明可通过三维成像技术，绘制儿童脑头颅的三维的结构，可达到对儿童患者的病情诊断的指导、相关数据信息的记录等等效果，也可帮助制定手术方案，甚至打印头颅真实模型帮助医学判断病情等；且本设计下的扫描系统是一个随动系统，可以保证孩子在动态的情况下的跟踪扫描和一定遮挡下的图像参数的修正。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的扫描部分的硬件结构示意图；
图3为本发明的工作台主体部分的结构示意图；
图4为本发明的工作台主体部分的仰视图；
图5为本发明的扫描结构的侧面剖视图；
图6为本发明工作原理图。
图中：1、扫描部分；11、扫描支架；12、工作台；121、工作台底板；122、伺服电机；123、升降电机；124、工作台台面；125、地脚垫片；13、扫描结构；131、光学摄像头；；132、自然光源发射器；133、scan模组；2、MEG测量帽；3、外部终端；300、HandySCAN 3D处理软件；301、3Dslicer处理软件；302、拟合算法模块；303、显示设备；304、云储存模块；305、视觉驱动软件。
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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、 “右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“ 顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、 “第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
请参阅图1-6，本发明提供一种技术方案：
一种儿童头颅扫描仪，扫描仪由扫描部分1、MEG测量帽2和外部终端3组成，扫描部分1包括工作台12和设置在工作台12四周的四个扫描支架11以及设置在扫描支架11顶端的扫描结构13组成，外部终端3包括HandySCAN 3D处理软件300、3Dslicer处理软件301、拟合算法模块302、显示设备303、云储存模块304。
工作台12底面为一个正八边形的工作台底板121，工作台底板121中央设有升降电机123驱动的升降台，升降台顶端设有工作台台面124，工作台底板121的底面设有四个两两对应且相互垂直分布的导轨，导轨由伺服电机123驱动。
需要进一步说明的是，扫描结构13为四个，对于完全掌握3D结构来说，理论上3个视角足矣，但由于干扰等原因，无论是光学摄像头131对设备位置的驱动，还是实际的扫描过程，均需要第四个视角信息进行参数修正。
因此，由伺服电机123、光学摄像头131、升降电机123和视觉驱动软件305组成的实时跟踪系统，可以解决孩子易动和大人搀扶遮挡问题，因为扫描角度会由光学摄像头131捕捉的信息而不断实时的、动态的调整，且修正参数的扫描结构13，即额外设立的第四个扫描结构13可以修正遮挡参数。
工作台底板121的底面除去设有伺服电机122和导轨的四边条上均设有等腰梯形的地脚垫片125，工作台底板121的中心设有圆形的地脚垫片125，地脚垫片125的厚度大于导轨的高度。
地脚垫片125是为了设备的承重和避免导轨运动的触地。
扫描支架11设置在伺服电机122驱动的导轨上，扫描支架11的形状为圆角的矩形弯折板形状。
扫描结构13包括三个部分分别为光学摄像头131、自然光源发射器132、scan模组133和视觉驱动软件305。
光学摄像头131输出连接视觉驱动软件305，视觉驱动软件305输出连接伺服电机123和升降电机123，scan模组133的信号输出接口通过有线连接至外部终端3中的HandySCAN 3D处理软件300，HandySCAN 3D处理软件300输出连接拟合算法模块302，拟合算法模块302输出连接显示设备303并通过无线连接云储存模块304，云储存模块304通过无线连接拟合算法模块302；
MEG测量帽2连接3Dslicer处理软件301，3Dslicer处理软件301输出连接至拟合算法模块302。
请参阅图6的原理图，一种儿童头颅扫描仪所得到的工作流程，该流程包括以下步骤：
一、将儿童扶至工作台台面124上，开启设备，扫描部分1的光学摄像头131开始采集图像信息，通过扫描部分1内部计算单元中的视觉驱动软件305驱动伺服电机123和升降电机123，使测量环境处于适合的位置，并时刻处于动态调整的状态；
二、自然光源发射器132进行自然光的补充，scan模组133开始对儿童的头颅进行扫描，扫描结果送至HandySCAN 3D处理软件300进行处理，并接结果送至拟合算法模块302；
三、待步骤二扫描一段时间后，使用MEG测量帽2开始脑磁图的扫描，将得到的二维信息，送至3Dslicer处理软件301进行处理，然后将结构送至拟合算法模块302；
四、拟合算法模块302综合步骤二和三的扫描信息进行信息拟合处理，将结果送至显示设备303显示，并上传至云储存模块304，云储存模块304通过一个随机序列的驱动，将旧的时间的随机送回至拟合算法模块302修正拟合参数。
值得说明的是，这里选用的自然光源发射器132为LED自然光，选用的scan模组133可为AMETEK公司生产的扫描设备，且HandySCAN 3D处理软件300为设备的配套软件，伺服电机12和升降电机123及其驱动模块在合适的载重计算的范围内型号不限。以上选型均属于现有技术，本设计不涉及其本身的改进和使用方法的改进，这里不再赘述。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (7)
1. 一种儿童头颅扫描仪，其特征在于：所述扫描仪由扫描部分（1）、MEG测量帽（2）和外部终端（3）组成，所述扫描部分（1）包括工作台（12）和设置在工作台（12）四周的四个扫描支架（11）以及设置在扫描支架（11）顶端的扫描结构（13）组成，所述外部终端（3）包括HandySCAN 3D处理软件（300）、3Dslicer处理软件（301）、拟合算法模块（302）、显示设备（303）、云储存模块（304）。
2.根据权利要求1所述的一种儿童头颅扫描仪，其特征在于：所述工作台（12）底面为一个正八边形的工作台底板（121），所述工作台底板（121）中央设有升降电机（123）驱动的升降台，所述升降台顶端设有工作台台面（124），所述工作台底板（121）的底面设有四个两两对应且相互垂直分布的导轨，所述导轨由伺服电机（123）驱动。
3.根据权利要求1所述的一种儿童头颅扫描仪，其特征在于：所述工作台底板（121）的底面除去设有伺服电机（122）和导轨的四边条上均设有等腰梯形的地脚垫片（125），所述工作台底板（121）的中心设有圆形的地脚垫片（125），所述地脚垫片（125）的厚度大于导轨的高度。
4.根据权利要求3所述的一种儿童头颅扫描仪，其特征在于：所述扫描支架（11）设置在伺服电机（122）驱动的导轨上，所述扫描支架（11）的形状为圆角的矩形弯折板形状。
5.根据权利要求1所述的一种儿童头颅扫描仪，其特征在于：所述扫描结构（13）包括三个部分分别为光学摄像头（131）、自然光源发射器（132）、scan模组（133）和视觉驱动软件（305）。
6.根据权利要求1和5所述的一种儿童头颅扫描仪，其特征在于：所述光学摄像头（131）输出连接视觉驱动软件（305），所述视觉驱动软件（305）输出连接伺服电机（123）和升降电机（123），所述scan模组（133）的信号输出接口通过有线连接至外部终端（3）中的HandySCAN3D处理软件（300），所述HandySCAN 3D处理软件（300）输出连接拟合算法模块（302），所述拟合算法模块（302）输出连接显示设备（303）并通过无线连接云储存模块（304），所述云储存模块（304）通过无线连接拟合算法模块（302）；
所述MEG测量帽（2）连接3Dslicer处理软件（301），所述3Dslicer处理软件（301）输出连接至拟合算法模块（302）。
7.根据权利要求1所述的一种儿童头颅扫描仪所得到的工作流程，其特征在于：所述该流程包括以下步骤：
一、将儿童扶至工作台台面（124）上，开启设备，扫描部分（1）的光学摄像头（131）开始采集图像信息，通过扫描部分（1）内部计算单元中的视觉驱动软件（305）驱动伺服电机（123）和升降电机（123），使测量环境处于适合的位置，并时刻处于动态调整的状态；
二、自然光源发射器（132）进行自然光的补充，scan模组（133）开始对儿童的头颅进行扫描，扫描结果送至HandySCAN 3D处理软件（300）进行处理，并接结果送至拟合算法模块（302）；
三、待步骤二扫描一段时间后，使用MEG测量帽（2）开始脑磁图的扫描，将得到的二维信息，送至3Dslicer处理软件（301）进行处理，然后将结构送至拟合算法模块（302）；
四、拟合算法模块（302）综合步骤二和三的扫描信息进行信息拟合处理，将结果送至显示设备（303）显示，并上传至云储存模块（304），云储存模块（304）通过一个随机序列的驱动，将旧的时间的随机送回至拟合算法模块（302）修正拟合参数。
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