CN111528895A - 一种ct可视化定位系统及定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种CT可视化定位系统及定位方法，定位系统包括实时拍摄装置；定位识别系统：主要由控制装置、输入装置、接收装置、显示装置、通信装置构成；标定单元：用于标定实时拍摄装置拍摄视野的起始位置和结束位置。定位方法包括：标定拍摄视野的起始位置D1和结束位置D2；实时获取待扫描物体的影像并显示；控制扫描床运动并同时观测实时影像，找到感兴趣区域；在影像上标注扫描起始位置和扫描结束位置；定位识别系统计算出扫描时扫描床的运动开始位置和运动结束位置，并将其发送给扫描床的运动控制系统，实现扫描床的定位。本发明实现了自动定位，在摆位过程中不发生医患接触，避免了医患交叉感染的发生，减少了患者受到的辐射剂量。

Description

一种CT可视化定位系统及定位方法

技术领域

本发明涉及一种CT系统，具体涉及一种用于CT系统的可视化定位系统，以及采用该系统实现可视化定位的方法。

背景技术

CT(Computed Tomography)，即电子计算机断层扫描，是使用X射线对人体的指定部位进行扫描，由探测器探接收穿过人体后的X射线信号，由于人体不同的组织结构对X射线的衰减系数不一样，因此X射线在穿过不同的组织后由探测器接收到的信号也是不同的，探测器系统将接收到的光信号转换为电信号之后，再由计算机对数据进行处理，形成了所扫描部位的断层图像。

现有技术中，CT系统的扫描过程是：CT系统安装分布在一个扫描室和一个操作室，其中扫描室是放置包括X射线源的CT旋转机架以及扫描床的房间，操作室是医生操作机器、接收断层图像的房间。病人躺到扫描室的扫描床上，医生进入扫描室进行摆位，摆位的含义是医生根据患者所需扫描部位，通过调整扫描床与CT旋转机架之间的相对位置的方式，使所需扫描部位在CT系统可扫描范围以内的操作。医生离开扫描室后进入操作室操作系统扫描定位像，获取定位像之后，医生根据扫描部位设置扫描参数和病人的扫描起始位置和扫描结束位置，控制扫描床移动，扫描床到达病人的扫描起始位置时系统开始扫描，扫描床到达扫描结束位置时系统结束扫描。

在上述过程中，为了确保病人扫描部位在扫描范围以内，需要医生与患者进行接触完成摆位操作，这就导致存在医患交叉感染风险，同时摆位后的传统定位像采集也会使患者受到更多剂量的辐射。

因此，如何在CT诊断过程中避免医护人员因为摆位而和患者接触造成交叉感染是首要解决的问题；同时，应当尽可能降低在CT诊断过程中患者受到的辐射剂量。

发明内容

本发明的发明目的是提供一种CT可视化定位系统，辅助CT系统实现摆位，使得医生在CT摆位时不需要接触患者，避免交叉感染。本发明的另一发明目的是提供一种用于CT摆位的定位方法。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种CT可视化定位系统，用于CT系统中的待扫描物体定位，所述CT系统包括扫描床，所述扫描床具有运动控制装置，所述定位系统包括：

实时拍摄装置：用于对待扫描物体拍摄动态或静态影像，并发送影像；

定位识别系统：主要由控制装置、输入装置、接收实时拍摄装置发出的影像的接收装置、显示影像的显示装置、与扫描床的运动控制装置连接的通信装置构成，所述输入装置、接收装置分别连接在控制装置的输入端口上，所述通信装置、显示装置分别连接在所述控制装置的输出端口上；

标定单元：用于标定实时拍摄装置拍摄视野的起始位置和结束位置。

上述技术方案中，所述实时拍摄装置为至少一个摄像头，所述实时拍摄装置的安装位置使其可以观测到待扫描物体的至少一部分。

上文中，待扫描物体通常是指需要接受检查的患者。由于采用实时拍摄装置，因此在摆位过程中患者不会受到X射线辐射。

上述技术方案中，所述标定单元至少包括一个可移动的标定物。

上述技术方案中，所述定位识别系统根据所述标定单元对拍摄视野的起始位置和结束位置进行标定。

优选的技术方案，所述实时拍摄装置设置在扫描室内，所述定位识别系统设置在操作室内。

为实现本发明的另一发明目的，本发明提供的技术方案是：

一种CT可视化定位方法，采用上述CT可视化定位系统实现，包括以下步骤：

(1) 利用标定单元，对实时拍摄装置的拍摄视野的起始位置D1和结束位置D2进行标定；

(2) 待扫描物体位于扫描床上时，实时拍摄装置获取待扫描物体的影像并发送；

(3) 定位识别系统实时接收影像并将其显示在显示装置上；

(4) 操作者通过定位识别系统控制扫描床运动并同时观测实时影像，在观测到含有感兴趣区域的影像时，停止扫描床的运动；

(5) 操作者在定位识别系统显示的影像上标注扫描起始位置和扫描结束位置；

(6) 定位识别系统根据步骤(1)标定过程中获取的参数及步骤(5)中标注的位置，计算出扫描时扫描床的运动开始位置和运动结束位置，并将其发送给扫描床的运动控制系统，实现扫描床的定位。

上述技术方案中，步骤(1)中的标定过程包括以下步骤：

a. 安装实时拍摄装置；

b. 调整实时拍摄装置，使其可以拍摄到扫描床的一部分；

c. 实时拍摄装置实时获取扫描床的影像并发送；定位识别系统接收并显示影像；

d. 将标定物摆放在扫描床上，调整标定物位置，使标定物位置恰好位于所述影像靠近CT旋转部件一侧的边缘；

e. 测量标定物距离CT旋转中心的距离D1，D1对应拍摄装置的拍摄视野的起始位置；

f. 将标定物摆放在扫描床上，调整标定物位置，使标定物位置恰好位于所述影像远离CT旋转部件一侧的边缘；

g. 测量标定物距离CT旋转中心的距离D2，D2对应拍摄装置的拍摄视野的结束位置。

步骤(6)中，计算运动开始位置和运动结束位置的方法为：

已知所述影像从拍摄视野起始位置到拍摄视野结束位置的像素总数Np；

计算所述影像中每个像素点的实际宽度W=( D2-D1)/Np；

测量操作者设定的扫描起始位置距离所述拍摄视野起始位置的像素点个数N1；

运动开始位置=像素点个数N1×像素点的宽度W+D1；

测量操作者设定的扫描结束位置距离所述拍摄视野起始位置的像素点个数N2；

运动结束位置=像素点个数N2×像素点的宽度W+D1。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

1、本发明通过获取实时影像，利用对影像中起始位置和结束位置的标定，巧妙地将影像中的位置点转换成扫描床的运动距离，使得操作者可以直观地标注扫描区域，由定位识别系统自动转换成扫描床的运动参数，实现了自动定位；

2、本发明的影像处理分成标定和定位两个步骤，标定只在安装时进行，而定位时则不再需要操作者进入扫描室，在摆位过程中不发生医患接触，避免了医患交叉感染的发生；

3、由于只需要在影像上进行标注即可自动实现摆位，因此整个摆位过程时间短，也不需要再进行定位像采集，减少了患者受到的辐射剂量。

4.本发明内容适合任何扫描床运动方向的摆位。

附图说明

图1是本发明实施例一中的系统布置示意图；

图2是本发明实施例一中的CT系统的俯视图；

图3是本发明实施例一中的视野标定时获取的影像示意图；

图4是本发明实施例一中定位识别系统计算运动起始位置和运动结束位置的示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例一：图1是安装了可视化定位系统的CT系统100的示意图，图2是其中CT系统的俯视状态示意图，结合图1到图2可以看出，CT系统包括旋转机架部分110、扫描床120。O点为机架旋转部分110的CT旋转中心，扫描床120包括扫描床的硬件和运动控制系统，运动控制系统可以控制扫描床120进行运动，运动可以是扫描床120允许的任何方向，本实施例中为水平运动。

参见图1，可视化定位系统由实时拍摄装置130及定位识别系统140构成，实时拍摄装置130是一种具有录制视频功能并可以发送传输的设备，可以安装在任何可以拍摄到部分扫描床120的位置，本实施例的附图中实时拍摄装置安装在扫描床上方。定位识别系统140主要由控制装置、输入装置、接收实时拍摄装置发出的影像的接收装置、显示影像的显示装置、与扫描床的运动控制装置连接的通信装置构成，所述输入装置、接收装置分别连接在控制装置的输入端口上，所述通信装置、显示装置分别连接在所述控制装置的输出端口上。

基于以上系统，本发明提供了一种CT系统可视化定位的方法。

首先，安装人员在所述CT系统安装过程中，对实时拍摄装置130进行视野标定，标定过程中会用到一个标定物160，标定物160可以是任何一个或多个较小的物体，凡是能被实施拍摄装置130拍摄到清晰的影像的物体均可。例如，附图3中，本实施例使用的标定物160为一个小钢珠。所述视野标定的步骤包括：

安装实时拍摄装置130；

调整实时拍摄装置130，使其可以拍摄到扫描床120的一部分；

确保实时拍摄装置130可以实时获取的影像并发送，定位识别系统140可以实时接收并显示影像；

将标定物160摆放在扫描床120上，调整标定物位置，参见附图3，使标定物160中心位置恰好位于影像150中靠近CT旋转部件一侧的边缘；

测量标定物160距离机架旋转部分110中心的距离D1，D1即为拍摄装置的拍摄视野的起始位置；

将标定物160摆放在扫描床上，调整标定物位置，使标定物位置恰好位于影像150中远离CT旋转部件一侧的边缘；

测量标定物160距离机架旋转部分110中心的距离D2，D2即为拍摄装置的拍摄视野的结束位置。

然后，参见附图4，将待扫描物体放置到扫描床120上，所述待扫描物体可以是任何需要扫描的物体，通常，所述待扫描物体为患者；实时拍摄装置130实时获取患者的影像170并发送；定位识别系统140实时显示并接收到影像170；操作者在定位识别系统140上控制扫描床120运动；操作者在观测到含有感兴趣区域的影像时，主动停止扫描床120运动。

定位识别系统上显示的影像170中，拍摄视野起始位置为B，拍摄视野结束位置是E，操作者在影像170上设定扫描起始位置C和扫描结束位置D，从影像170的B到E之间的像素总数为NpBE，影像170中每个像素点的实际宽度W=(D2-D1)/NpBE，扫描起始位置C到拍摄视野起始位置B的像素总数为NpBC，扫描结束位置D到拍摄视野起始位置B的像素总数为NpBD，机架旋转部分110的中心位置为A，那么扫描床120运动到运动起始位置所需移动的距离为NpBC×W+D1，扫描床120运动到运动结束位置所需移动的距离为NpBD×W+D1。

定位识别系统140将NpBC×W+D1和NpBD×W+D1发送给扫描床120；扫描床120接收到定位目标位置后，扫描床运动系统控制扫描床120运动到运动起始位置。

CT系统100在扫描床120到达运动起始位置时开始扫描，在扫描床到达运动结束位置时结束扫描。

Claims (8)

1.一种CT可视化定位系统，用于CT系统中的待扫描物体定位，所述CT系统包括扫描床，所述扫描床具有运动控制装置，其特征在于，所述定位系统包括：

实时拍摄装置：用于对待扫描物体拍摄动态或静态影像，并发送影像；

定位识别系统：主要由控制装置、输入装置、接收实时拍摄装置发出的影像的接收装置、显示影像的显示装置、与扫描床的运动控制装置连接的通信装置构成，所述输入装置、接收装置分别连接在控制装置的输入端口上，所述通信装置、显示装置分别连接在所述控制装置的输出端口上；

标定单元：用于标定实时拍摄装置拍摄视野的起始位置和结束位置。

2.根据权利要求1所述的CT可视化定位系统，其特征在于：所述实时拍摄装置为至少一个摄像头，所述实时拍摄装置的安装位置使其可以观测到待扫描物体的至少一部分。

3.根据权利要求1所述的CT可视化定位系统，其特征在于：所述标定单元至少包括一个可移动的标定物。

4.根据权利要求3所述的CT可视化定位系统，其特征在于：所述定位识别系统根据所述标定单元对拍摄视野的起始位置和结束位置进行标定。

5.根据权利要求1所述的CT可视化定位系统，其特征在于：所述实时拍摄装置设置在扫描室内，所述定位识别系统设置在操作室内。

6.一种CT可视化定位方法，采用权利要求1-5中任一CT可视化定位系统实现，其特征在于，包括以下步骤：

(1) 利用标定单元，对实时拍摄装置的拍摄视野的起始位置D1和结束位置D2进行标定；

(2) 待扫描物体位于扫描床上时，实时拍摄装置获取待扫描物体的影像并发送；

(3) 定位识别系统实时接收影像并将其显示在显示装置上；

(4) 操作者通过定位识别系统控制扫描床运动并同时观测实时影像，在观测到含有感兴趣区域的影像时，停止扫描床的运动；

(5) 操作者在定位识别系统显示的影像上标注扫描起始位置和扫描结束位置；

(6) 定位识别系统根据步骤(1)标定过程中获取的参数及步骤(5)中标注的位置，计算出扫描时扫描床的运动开始位置和运动结束位置，并将其发送给扫描床的运动控制系统，实现扫描床的定位。

7.根据权利要求6所述的CT可视化定位方法，其特征在于：步骤(1)中的标定过程包括以下步骤：

a. 安装实时拍摄装置；

b. 调整实时拍摄装置，使其可以拍摄到扫描床的一部分；

c. 实时拍摄装置实时获取扫描床的影像并发送；定位识别系统接收并显示影像；

d. 将标定物摆放在扫描床上，调整标定物位置，使标定物位置恰好位于所述影像靠近CT旋转部件一侧的边缘；

e. 测量标定物距离CT旋转中心的距离D1，D1对应拍摄装置的拍摄视野的起始位置；

f. 将标定物摆放在扫描床上，调整标定物位置，使标定物位置恰好位于所述影像远离CT旋转部件一侧的边缘；

g. 测量标定物距离CT旋转中心的距离D2，D2对应拍摄装置的拍摄视野的结束位置。

8.根据权利要求6所述的CT可视化定位方法，其特征在于：步骤(6)中，计算运动开始位置和运动结束位置的方法为：

已知所述影像从拍摄视野起始位置到拍摄视野结束位置的像素总数Np；

计算所述影像中每个像素点的实际宽度W=( D2-D1)/Np；

测量操作者设定的扫描起始位置距离所述拍摄视野起始位置的像素点个数N1；

运动开始位置=像素点个数N1×像素点的宽度W+D1；

测量操作者设定的扫描结束位置距离所述拍摄视野起始位置的像素点个数N2；

运动结束位置=像素点个数N2×像素点的宽度W+D1。

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