CN113907772A - 一种基于液压传动的跨模态运动成像性能测试模体及成像测试系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于液压传动的跨模态运动成像性能测试模体及成像测试系统,包括主体结构单元、驱动单元以及控制单元;所述主体结构单元包括填充有介质填充物的模体外壳、形成于模体外壳内被介质填充物包裹的运动腔,运动腔内设有贴合运动腔内壁运动的运动组件;所述驱动单元包括导管和驱动组件,驱动组件通过驱动导管内传动液控制运动组件在运动腔内运动;所述控制单元控制驱动组件工作。该测试模体和成像测试系统能够实现跨模态的运动和对运动靶区的位置测量以及测试多种模态的成像装置对运动物体的成像能力。
Description
技术领域
本发明属于医学成像和放射治疗技术领域,具体涉及一种基于液压传动的跨模态运动成像性能测试模体及成像测试系统。
背景技术
在用于活体成像的医学成像系统中,活体的呼吸运动会对图像的质量产生影响。呼吸运动会使得肺部以及肺部周边的脏器如胰腺、肝脏以及肺部及周边脏器部位的肿瘤产生位移,以人类为例,呼吸运动幅度可高达3cm。呼吸运动会使得图像的质量受到影响,在图像中造成运动伪影也会影响后续治疗的治疗精度。因此需要提升医学成像装置对于运动物体成像的性能。
现有的医学成像系统,如锥束CT、磁共振的成像方式扫描时间较长,成像质量受扫描物体运动的影像较大。除此之外,其他的成像模态如PET和荧光成像等,也会由于扫描物体的运动使得图像中含有运动模糊。多模态成像装置,即同时进行CT、磁共振、PET、荧光成像等模态的扫描,逐渐成为各科研院所研发的重点。由于不同成像模态对于扫描物体的要求不同,如磁共振扫描时不能有金属物体,因此针对不同模态的运动成像性能测试,常需要多种运动模体。在多模态成像装置开发中,使用相同的运动模体进行性能测试,是客观评价该装置综合性能的必要方法。
现有运动模体多针对单一模态或双模态应用,如申请公布号为CN103157192A的发明专利公开的一种医用三维模拟运动平台。再如申请公布号CN107744624A的发明专利公开的一种放射治疗质量控制用运动模体。这类运动模体一般都是铁系元素的电机驱动,这类电机会对磁共振造成影响,不是能够实现同时用于测量CT和磁共振的运动成像性能。该类模体结构相对封闭,更难以在PET或荧光成像这种需要示踪剂或荧光剂的成像场景下使用。
发明内容
鉴于上述,本发明的目的是提供一种基于液压传动的跨模态运动成像性能测试模体及成像测试系统,能够实现跨模态的运动和对运动靶区的位置测量以及测试多种模体的成像装置对运动物体的成像能力。
为实现上述发明目的,本发明提供的技术方案为:
第一方面,实施例提供了一种基于液压传动的跨模态运动成像性能测试模体,包括主体结构单元、驱动单元以及控制单元;
所述主体结构单元包括填充有介质填充物的模体外壳、形成于模体外壳内被介质填充物包裹的运动腔,运动腔内设有贴合运动腔内壁运动的运动组件;
所述驱动单元包括导管和驱动组件,驱动组件通过驱动导管内传动液控制运动组件在运动腔内运动;
所述控制单元控制驱动组件工作。
优选地,所述运动组件包括第一活塞与可开口活塞,第一活塞靠近可开口活塞一侧连接有开放式目标容器,目标容器内根据成像需求放置目标填充物;第一活塞与可开口活塞之间的空间填充有运动填充物,第一活塞受驱动组件驱动带动运动组件在运动腔内贴合运动腔内壁运动;
其中,运动填充物与介质填充物为不同材料;运动填充物与目标填充物为不同材料;或,运动填充物、介质填充物以及目标填充物采用不同浓度的同一材料。
优选地,所述运动填充物、介质填充物以及目标填充物根据不同的模体成像需求,采用液体、固体或者胶体材料;
优选地,所述第一活塞和可开口活塞采用橡胶材料。
优选地,所述目标容器具有明确的几何外形,且具有用于注入目标填充物的开口。
优选地,所述导管一端与运动腔连通,另一端与驱动组件连接,导管内设有传动液,驱动组件驱动传动液在导管内运动,以进入运动腔推动第一活塞流动。
优选地,所述驱动组件包括驱动电机、活塞杆、带有第二活塞的活塞瓶,活塞瓶的一端与导管连通,另一端通过第二活塞与活塞杆连接,驱动电机驱动活塞杆运动,以推动第二活塞运动,进而推动传动液在导管内流动。
优选地,所述驱动电机为伺服电机或步进电机,采用正弦性运动;或,所述驱动电机为直线电机,采用直线运动。
优选地,所述控制单元包括上位机、单片机、电机控制器,上位机获取用户设置的运动曲线,并进行解码,翻译成电机的速度和时间曲线,并发送给单片机,单片机根据上位机的指令,在设定的时间发送不同的控制命令给电机控制器,电机控制器依据接收的控制命令驱动和控制驱动组件内驱动电机工作。
第二方面,实施例提供了一种成像测试系统,包括:
第一方面所述的基于液压传动的跨模态运动成像性能测试模体;
成像单元,用于对跨模态运动成像性能测试模体进行成像。
上述实施例提供的技术方案,具有的有益效果至少包括:
采用开放式物理结构的测试模体,可以方便更换目标物体以及其运动填充物的成分,进行多种场景的运动成像测试。采用液体的传动液作为驱动力,该液体可以为水,对于电磁波没有影响,使得该测试模体同时适用于多种成像模态的运动成像测试场景,避免了现有技术中驱动所引入的金属材料使得运动模体难于用于磁共振扫描的工况。由于采用传动液和直线运动机构,具有部件简单,成本低的优势。
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,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单地介绍,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前提下,还可以根据这些附图获得其他附图。
图1是一实施例提供的基于液压传动的跨模态运动成像性能测试模体的结构示意图;
图2是一实施例提供的成像测试系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例对本发明进行进一步的详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明,并不限定本发明的保护范围。
图1是一实施例提供的基于液压传动的跨模态运动成像性能测试模体的结构示意图。如图1所示,实施例提供的基于液压传动的跨模态运动成像性能测试模体包括主体结构单元、驱动单元以及控制单元,其中,主体结构单元包括模体外壳1、运动腔7、介质填充物2以及运动组件,其中,运动腔7形成于模体外壳1内,成长方形,且被模体外壳1内的介质填充物3包裹着,介质填充物用于在图像中提供不同强度的信号。运动组件设于运动腔7内,贴合运动腔7内壁沿着运动腔7的长度方向运动。
实施例中,运动组件包括第一活塞6、可开口活塞12、目标容器4、运动填充物3,这个四个部件形成宽度与运动腔宽度相等的长方形组件,其中,第一活塞6靠近可开口活塞12一侧连接有开放式的目标容器4,目标容器4内根据成像需求放置目标填充物5;第一活塞6与可开口活塞12、运动腔7内壁以及目标容器4外壁形成的空间填充有运动填充物3,第一活塞6受驱动组件驱动带动运动组件在运动腔7内贴合运动腔7内壁运动。可开口活塞12的开口用于注射运动填充物并封闭,以及抽空两个活塞间的空气等。
实施例中,运动填充物3用于在图像中提供一个背景信号,目标填充物5用于在图像中提供一个相对于背景信号有高度对比的强度信号,方便进行运动检测。运动填充物3与介质填充物2为不同材料以产生区分;运动填充物3与目标填充物5为不同材料以产生区分。针对不同的成像场景和需求,可以在三种填充物之间的信号强度之间设置梯度,以测试成像单元对于不同对比度物体的区分能力。具体地,在测试CT运动成像性能时,可以放置不同浓度的碘海醇溶液,以测试成像系统在目标运动时,对于相似信号的分辨能力。
实施例中,运动填充物3、介质填充物以2及目标填充物5根据不同的模体成像需求,采用液体、固体或者胶体材料.
实施例中,目标容器4具有精确的几何外形,例如球体、椭球体等。再者,当成像目标为目标容器4的内含物时,目标容器4应具有开口,以通过注射或放置方式将目标物体或液体送入目标容器4。
实施例中,驱动单元包括导管8和驱动组件,驱动组件通过驱动导管8内传动液9控制运动组件在运动腔7内运动;具体而言,导管8一端与运动腔7连通,另一端与驱动组件连接,导管8内设有传动液9,驱动组件驱动传动液9在导管8内流动,以进入运动腔7推动第一活塞6运动。
实施例中,驱动组件包括驱动电机10、活塞杆11、带有第二活塞13的活塞瓶14,活塞瓶14的一端与导管8连通,另一端通过第二活塞13与活塞杆11连接,驱动电机10驱动活塞杆11运动,以推动第二活塞13运动,进而推动传动液9在导管8内流动。
实施例中,驱动电机10为伺服电机或步进电机,采用正弦性运动,当然,驱动电机10元可以采用直线电机,采用直线运动方式驱动活塞杆11运动。
实施例中,控制单元15包括上位机、单片机、电机控制器,上位机获取用户设置的运动曲线,并进行解码,翻译成电机的速度和时间曲线,并发送给单片机,单片机根据上位机的指令,在设定的时间发送不同的控制命令给电机控制器,电机控制器依据接收的控制命令驱动和控制驱动组件内驱动电机10工作。
实施例中,为了更好的测试多模态影像的运动成像性能,第一活塞、可开口活塞以及第二活塞可以采用橡胶材料制备。模体外壳1、运动腔7以及目标容器4均可以采用聚乙烯材料加工而成。
上述实施例提供的基于液压传动的跨模态运动成像性能测试模体,
图2是一实施例提供的成像测试系统的结构示意图。如图2所示,实施例提供的成像测试系统200包括测试模体201和成像单元202,其中,测试模体201采用上述的基于液压传动的跨模态运动成像性能测试模体,成像单元202对跨模态运动成像性能测试模体201进行成像。
实施例提供成像测试系统,采用开放式物理结构的测试模体,可以方便更换目标物体以及其运动填充物的成分,进行多种场景的运动成像测试。
实施例提供成像测试系统,采用液体的传动液作为驱动力,该液体可以为水,对于电磁波没有影响,使得该测试模体同时适用于多种成像模态的运动成像测试场景,避免了现有技术中驱动所引入的金属材料使得运动模体难于用于磁共振扫描的工况。
实施例提供成像测试系统,由于采用传动液和直线运动机构,具有部件简单,成本低的优势。
以上所述的具体实施方式对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明,应理解的是以上所述仅为本发明的最优选实施例,并不用于限制本发明,凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于液压传动的跨模态运动成像性能测试模体,其特征在于,包括主体结构单元、驱动单元以及控制单元;
所述主体结构单元包括填充有介质填充物的模体外壳、形成于模体外壳内被介质填充物包裹的运动腔,运动腔内设有贴合运动腔内壁运动的运动组件;
所述驱动单元包括导管和驱动组件,驱动组件通过驱动导管内传动液控制运动组件在运动腔内运动;
所述控制单元控制驱动组件工作。
2.根据权利要求1所述的基于液压传动的跨模态运动成像性能测试模体,其特征在于,所述运动组件包括第一活塞与可开口活塞,第一活塞靠近可开口活塞一侧连接有开放式目标容器,目标容器内根据成像需求放置目标填充物;第一活塞与可开口活塞之间的空间填充有运动填充物,第一活塞受驱动组件驱动带动运动组件在运动腔内贴合运动腔内壁运动;
其中,运动填充物与介质填充物为不同材料;运动填充物与目标填充物为不同材料;或,运动填充物、介质填充物以及目标填充物采用不同浓度的同一材料。
3.根据权利要求2所述的基于液压传动的跨模态运动成像性能测试模体,其特征在于,所述运动填充物、介质填充物以及目标填充物根据不同的模态成像需求,采用液体、固体或者胶体材料;
所述第一活塞和可开口活塞采用橡胶材料。
4.根据权利要求2所述的基于液压传动的跨模态运动成像性能测试模体,其特征在于,所述目标容器具有明确的几何外形,且具有用于注入目标填充物的开口。
5.根据权利要求1所述的基于液压传动的跨模态运动成像性能测试模体,其特征在于,所述导管一端与运动腔连通,另一端与驱动组件连接,导管内设有传动液,驱动组件驱动传动液在导管内流动,以进入运动腔推动第一活塞运动。
6.根据权利要求1所述的基于液压传动的跨模态运动成像性能测试模体,其特征在于,所述驱动组件包括驱动电机、活塞杆、带有第二活塞的活塞瓶,活塞瓶的一端与导管连通,另一端通过第二活塞与活塞杆连接,驱动电机驱动活塞杆运动,以推动第二活塞运动,进而推动传动液在导管内流动。
7.根据权利要求6所述的基于液压传动的跨模态运动成像性能测试模体,其特征在于,所述驱动电机为伺服电机或步进电机,采用正弦性运动;或,所述驱动电机为直线电机,采用直线运动。
8.根据权利要求1所述的基于液压传动的跨模态运动成像性能测试模体,其特征在于,所述控制单元包括上位机、单片机、电机控制器,上位机获取用户设置的运动曲线,并进行解码,翻译成电机的速度和时间曲线,并发送给单片机,单片机根据上位机的指令,在设定的时间发送不同的控制命令给电机控制器,电机控制器依据接收的控制命令驱动和控制驱动组件内驱动电机工作。
9.一种成像测试系统,其特征在于,包括:
权利要求1-8任一项所述的基于液压传动的跨模态运动成像性能测试模体;
成像单元,用于对跨模态运动成像性能测试模体进行成像。
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