CN113317809B - 基于ct定位片的ct扫描机防碰撞方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于医学影像技术领域，具体涉及基于CT定位片的CT扫描机防碰撞方法。包括如下步骤：利用定位片扫描计算出实际扫描的患者体型轮廓；结合诊断床高以及诊断床几何模型，模拟出空间中实际扫描的患者体型轮廓的位置以及范围；增加一个安全余量，获得增加安全余量后的实际扫描的患者体型轮廓的位置以及范围，并计算诊断床倾斜运动曲线和安全边界的临界值；根据诊断床几何模型，诊断床倾斜运动曲线以及增加安全余量后的实际扫描的患者体型轮廓的位置以及范围，计算出诊断床允许的运动范围。本发明具有能够准确计算出允许CT扫描机扫描的范围，防止CT扫描机与患者发生碰撞的特点。

Description

基于CT定位片的CT扫描机防碰撞方法

技术领域

本发明属于医学影像技术领域，具体涉及基于CT定位片的CT扫描机防碰撞方法。

背景技术

计算机X射线断层扫描仪(computed tomography，CT)是利用X射线旋转照射被测物体，然后通过计算机处理获得物体断层图像的设备。因为部分人体组织的空间位置不与扫描平面平行，所以有时候为了获得更加清晰且利于临床分析的图像需要借助扫描架倾斜扫描技术。但是额外的扫描架倾斜操作极大提高了患者与扫描架碰撞的几率。因此系统会预估一个可能的人体覆盖范围加上一定的保护余量尽量防止碰撞发生。但是这个预估的范围很难充分考虑到每个人每次扫描的个体差异，导致有些情况下系统仍然允许扫描但是实际发生碰撞，或实际仍然有足够的空间支持扫描但是系统已经拒绝继续运动。

因此，设计一种能够根据每一次扫描的实际情况计算扫描范围，尽可能避免患者与扫描架发生碰撞，且能够尽可能多地获得安全的扫描范围的防碰撞方法，就显得十分必要。

例如，申请号为CN202010894724.0的中国发明专利所述的防碰撞装置和方法以及计算机可读存储介质，一种用于医疗设备的防碰撞装置包括：图像控制系统，被配置为提供与医疗设备的机架扫描孔相关的预定数据；TOF传感器，被配置为获取被检者身体以及医疗设备扫描床的局部区域的感测数据；以及控制器，包括：硬件解码模块，被配置为对感测数据进行硬件解码以获得图像数据；计算模块，被配置从图像数据计算图像矩阵；数据获取模块，被配置为从图像控制系统获取预定数据；比较模块，被配置为将图像矩阵中矩阵元素的极值与预定数据进行比较，以获得比较结果；以及发送模块，被配置为将比较结果发送至图像控制系统，图像控制系统根据比较结果，在确定被检者会与机架会发生碰撞时，发出警告。虽然可以以低的软件复杂性和低的材料成本防止CT、MR、分子影像(MI)等医疗设备检查过程中的碰撞事件，但是其缺点在于，很难充分考虑到每个人每次扫描的个体差异，导致有些情况下系统仍然允许扫描但是实际发生碰撞，或实际仍然有足够的空间支持扫描但是系统已经拒绝继续运动。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中，现有的CT扫描机防撞措施，难以充分考虑到每个人每次扫描的个体差异，导致出现系统仍然允许扫描但是实际发生碰撞，或实际仍然有足够的空间支持扫描但是系统已经拒绝继续运动的问题，提供了一种能够准确计算出CT扫描机允许扫描的范围，防止CT扫描机与患者发生碰撞的基于CT定位片的CT扫描机防碰撞方法。

为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

基于CT定位片的CT扫描机防碰撞方法，包括定位片、诊断床、扫描架和探测器；包括如下步骤：

S1，利用定位片扫描计算出实际扫描的患者体型轮廓；

S2，结合诊断床高以及预先设定好的诊断床几何模型，模拟出空间中实际扫描的患者体型轮廓的位置以及范围；

S3，在模拟出空间中实际扫描的患者体型轮廓的位置以及范围的基础上，增加一个安全余量，获得增加安全余量后的实际扫描的患者体型轮廓的位置以及范围，并计算诊断床倾斜运动曲线和安全边界的临界值；

S4，根据诊断床几何模型，诊断床倾斜运动曲线以及增加安全余量后的实际扫描的患者体型轮廓的位置以及范围，计算出诊断床允许的运动范围。

作为优选，步骤S1包括如下步骤：

S11，选取侧位定位片，获取预先设定的每个Z位置的Y方向的所有像素信息数据；

S12，根据预设的空气值等于A，沿Y方向由正到负顺序读取像素值；同时，设定阈值B为检测到存在物体的阈值，当所述像素值达到B时记录为物体；

其中，设定物体的上下边界分别为C1，C2。

作为优选，步骤S2包括如下步骤：

S21，将所有标记为物体的像素值根据定位片未使用的探测器通道数D1和D2，探测器总通道E和定位片像素F，得出物体边界G对应的通道分别为

S22，根据步骤S21中每个探测器通道对应的探测角度H、焦点到旋转中心距离I、诊断床板宽度J以及球管焦点通过旋转中心对应通道K，得出物体上边界和下边界到旋转中心对应的距离分别为

其中，所述旋转中心为转子旋转中心且在X方向等于诊断床板中心；

S23，根据当前诊断床高和实际诊断床板的几何尺寸得出诊断床板下边界M，旋转中心到地面的高度N，并得出所述Z位置Y方向的占位为上边界O＝L1+N，下边界P＝Min(M，N-L2)；

S24，以预先设定的预设值补充定位片没有扫描到的部分，根据模拟人体高度Q得出上边界为O_Z0-Z1＝Q+M，O_z1-z2＝L1_z1-z2+N，O_z2-zmax＝Q+M，下边界为P_Z0-Z1＝M，P_z1-z2＝Min(M，N-L2_z1-z2)，P_z2-zmax＝M。

作为优选，步骤S3包括如下步骤：

S31，为所述上边界提供冗余空间R，为所述下边界提供冗余空间S，添加冗余空间后的诊断床上边界运动曲线和诊断床下边界运动曲线分别为OR_z0-zmax＝O_z0-zmax+R，PS_z0-zmax＝P_z0-zmax-S。

作为优选，步骤S4包括如下步骤：

S41，根据步骤S31中得到的OR和PS曲线和已知的扫描架倾斜运动曲线T，最终获得诊断床允许的运动范围。

作为优选，本发明还包括如下步骤：

S5，重复步骤S1至步骤S4，获得连续不同诊断床位各自的允许运动范围；

S6，在用户指定倾斜扫描计划时，根据所处诊断床对应的允许运动范围，提前提醒用户可能存在的危险区域。

本发明与现有技术相比，有益效果是：(1)本发明利用CT扫描定位片以及实际诊断床高根据每一次扫描的实际情况计算扫描范围，避免患者与扫描架发生碰撞，且能够获得更大的安全扫描范围；(2)本发明使用了定位片信息数据，能够提供更加精确的人体范围数据；(3)本发明根据实际扫描发生的位置判断实际安全的运动范围，使扫描架允许的运动范围更加合理，避免出现本可以进行的检查因为不合适的安全限制导致无法正常进行。

附图说明

图1为本发明基于CT定位片的CT扫描机防碰撞方法的一种流程图；

图2为实施例1中步骤S1过程的一种原理示意图；

图3为实施例1中步骤S21过程的一种原理示意图；

图4为实施例1中步骤S22过程的一种原理示意图；

图5为实施例1中步骤S23过程的一种原理示意图；

图6为实施例1中步骤S24、步骤S31和步骤S41过程的一种原理示意图。

图中：定位片1、探测器2、诊断床3、被扫物体4。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。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他的附图，并获得其他的实施方式。

实施例1：

如图1所示的基于CT定位片的CT扫描机防碰撞方法，包括如下步骤：

S1，利用定位片1扫描计算出实际扫描的患者体型轮廓；

S2，结合诊断床3高以及预先设定好的诊断床几何模型，模拟出空间中实际扫描的患者体型轮廓的位置以及范围；

S3，在模拟出空间中实际扫描的患者体型轮廓的位置以及范围的基础上，增加一个安全余量，获得增加安全余量后的实际扫描的患者体型轮廓的位置以及范围，并计算诊断床倾斜运动曲线和安全边界的临界值；

S4，根据诊断床几何模型，诊断床倾斜运动曲线以及增加安全余量后的实际扫描的患者体型轮廓的位置以及范围，计算出诊断床允许的运动范围；

S5，重复步骤S1至步骤S4，获得连续不同诊断床位各自的允许运动范围；

S6，在用户指定倾斜扫描计划时，根据所处诊断床对应的允许运动范围，提前提醒用户可能存在的危险区域。

进一步的，如图2所示，步骤S1包括如下步骤：

S11，选取侧位定位片，获取图2中每个Z位置的Y方向的所有像素信息数据；

S12，根据预设的空气值等于A，沿Y方向由正到负顺序读取像素值；同时，设定阈值B为检测到存在物体的阈值，当所述像素值达到B时记录为物体；

其中，设定物体的上下边界分别为C1，C2。

进一步的，步骤S2包括如下步骤：

S21，如图3所示，将所有标记为物体的像素值根据定位片未使用的探测器2通道数D1和D2，探测器总通道E和定位片像素F，得出物体边界G对应的通道分别为

S22，如图4所示，根据步骤S21中每个探测器通道对应的探测角度H、焦点(图4中所示)到旋转中心距离I、诊断床板宽度J以及球管焦点通过旋转中心对应通道K，得出物体上边界和下边界到旋转中心对应的距离分别为

其中，所述旋转中心为转子旋转中心且在X方向等于诊断床板中心，参数L1和L2具体指代的距离如图4中所示；所述转子位于诊断床板内部，用于带动诊断床板旋转。

S23，如图5所示，根据当前诊断床高和实际诊断床板的几何尺寸得出诊断床板下边界M，旋转中心到地面的高度N，并得出所述Z位置Y方向的占位为上边界O＝L1+N，下边界P＝Min(M，N-L2)；

S24，如图6所示，以预先设定的预设值补充定位片没有扫描到的部分，根据模拟人体高度Q得出上边界为O_Z0-Z1＝Q+M，O_z1-z2＝L1_z1-z2+N，O_z2-zmax＝Q+M，下边界为P_Z0-Z1＝M，P_z1-z2＝Min(M，N-L2_z1-z2)，P_z2-zmax＝M。

其中，所述上边界即图6中的f(O)，所述下边界即图6中的f(P)，图6中的阴影部分为被扫物体4(人体体型轮廓)。

进一步的，步骤S3包括如下步骤：

S31，又如图6所示，为所述上边界提供冗余空间R，为所述下边界提供冗余空间S，添加冗余空间后的诊断床上边界运动曲线和诊断床下边界运动曲线分别为OR_z0-zmax＝O_z0-zmax+R，PS_z0-zmax＝P_z0-zmax-S。

其中，所述诊断床上边界运动曲线即图6中的f(OR)，所述诊断床下边界运动曲线即图6中的f(PS)。

进一步的，步骤S4包括如下步骤：

S41，根据步骤S31中得到的OR和PS曲线和已知的扫描架倾斜运动曲线T，最终获得诊断床允许的运动范围。

其中，所述扫描架倾斜运动曲线T无需通过计算获得，可根据实际扫描架运动的范围和设定程序中获得。

本发明利用定位片来获得人体实际的体型大小，使得本发明能够根据不同的扫描设置获得每次诊断床动作特有的安全范围。

本发明利用CT扫描定位片以及实际诊断床高根据每一次扫描的实际情况计算扫描范围，避免患者与扫描架发生碰撞，且能够获得更大的安全扫描范围；本发明使用了定位片信息数据，能够提供更加精确的人体范围数据；本发明根据实际扫描发生的位置判断实际安全的运动范围，使扫描架允许的运动范围更加合理，避免出现本可以进行的检查因为不合适的安全限制导致无法正常进行。

以上所述仅是对本发明的优选实施例及原理进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本发明提供的思想，在具体实施方式上会有改变之处，而这些改变也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.基于CT定位片的CT扫描机防碰撞方法，包括定位片、诊断床、扫描架和探测器；其特征在于，包括如下步骤：

S1，利用定位片扫描计算出实际扫描的患者体型轮廓；

S2，结合诊断床高以及预先设定好的诊断床几何模型，模拟出空间中实际扫描的患者体型轮廓的位置以及范围；

S3，在模拟出空间中实际扫描的患者体型轮廓的位置以及范围的基础上，增加一个安全余量，获得增加安全余量后的实际扫描的患者体型轮廓的位置以及范围，并计算诊断床倾斜运动曲线和安全边界的临界值；

S4，根据诊断床几何模型，诊断床倾斜运动曲线以及增加安全余量后的实际扫描的患者体型轮廓的位置以及范围，计算出诊断床允许的运动范围；

步骤S1包括如下步骤：

S11，选取侧位定位片，获取预先设定的每个Z位置的Y方向的所有像素信息数据；

S12，根据预设的空气值等于A，沿Y方向由正到负顺序读取像素值；同时，设定阈值B为检测到存在患者体型轮廓的阈值，当所述像素值达到B时记录为患者体型轮廓；

其中，设定患者体型轮廓的上下边界分别为C1，C2；

步骤S2包括如下步骤：

S21，将所有标记为患者体型轮廓的像素值根据定位片未使用的探测器通道数D1和D2，探测器总通道E和定位片像素F，得出患者体型轮廓边界G对应的通道分别为参数G1表示被标记为患者体型轮廓上边界的探测器通道，参数G2表示被标记为患者体型轮廓下边界的探测器通道；

S22，根据步骤S21中每个探测器通道对应的探测角度H、焦点到旋转中心距离I、诊断床板宽度J以及球管焦点通过旋转中心对应通道K，得出患者体型轮廓上边界和下边界到旋转中心对应的距离分别为

其中，所述旋转中心为转子旋转中心且在X方向等于诊断床板中心；

S23，根据当前诊断床高和实际诊断床板的几何尺寸得出诊断床板下边界M，旋转中心到地面的高度N，并得出所述Z位置Y方向的占位为上边界O＝L1+N，下边界P＝Min(M，N-L2)；所述上边界指患者体型轮廓的上边界，所述下边界指患者体型轮廓的下边界；

S24，以预先设定的预设值补充定位片没有扫描到的部分，根据模拟患者体型轮廓的高度Q得出患者体型轮廓上边界为O_Z0-Z1＝Q+M，O_z1-z2＝L1_z1-z2+N，O_z2-zmax＝Q+M，患者体型轮廓下边界为P_Z0-Z1＝M，P_z1-z2＝Min(M，N-L2_z1-z2)，P_z2-zmax＝M。

2.根据权利要求1所述的基于CT定位片的CT扫描机防碰撞方法，其特征在于，步骤S3包括如下步骤：

S31，为所述患者体型轮廓上边界提供冗余空间R，为所述患者体型轮廓下边界提供冗余空间S，添加冗余空间后的诊断床上边界运动曲线和诊断床下边界运动曲线分别为OR_z0-zmax＝O_z0-zmax+R，PS_z0-zmax＝P_z0-zmax-S。

3.根据权利要求2所述的基于CT定位片的CT扫描机防碰撞方法，其特征在于，步骤S4包括如下步骤：

S41，根据步骤S31中得到的OR和PS曲线和已知的扫描架倾斜运动曲线T，最终获得诊断床允许的运动范围。

4.根据权利要求1-3任一项所述的基于CT定位片的CT扫描机防碰撞方法，其特征在于，还包括如下步骤：

S5，重复步骤S1至步骤S4，获得连续不同诊断床位各自的允许运动范围；

S6，在用户指定倾斜扫描计划时，根据所处诊断床对应的允许运动范围，提前提醒用户可能存在的危险区域。