專利名稱：Cbct的患者射線照射位置自動(dòng)調(diào)整的系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及CBCT醫(yī)療器械，具體屬于ー種應(yīng)用于CBCT的自動(dòng)調(diào)整患者射線照射位置的系統(tǒng)，以及該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整的方法。
背景技術(shù)：
在CBCT的使用過程中，操作人員一般先通過機(jī)器上的激光燈確定射線照射中心位置，然后再固定患者，最后操作人員進(jìn)入操作室拍攝預(yù)覽片，判斷照射區(qū)域是否為診斷所需區(qū)域，頭部擺位是否到達(dá)理想位置。如果存在偏差，操作 人員需要進(jìn)入射線室重新調(diào)整患者的位置，并再次預(yù)覽拍攝，反復(fù)上述過程直到患者被照射的區(qū)域以及頭部位置達(dá)到理想效果為止。這種方式存在以下缺陷第一，在反復(fù)拍攝預(yù)覽片的過程中，患者無法避免地受到過多的輻射傷害，給患者的身體造成不利的影響；第二，為了使患者被照射的區(qū)域以及頭部位置達(dá)到最佳理想效果，操作人員通常需要反復(fù)多次進(jìn)出射線室以調(diào)整患者的位置，這樣就使得診斷時(shí)間較長、效率低下，不但浪費(fèi)時(shí)間，而且浪費(fèi)人力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供ー種CBCT的患者射線照射位置自動(dòng)調(diào)整的系統(tǒng)及方法，可以自動(dòng)調(diào)整患者照射區(qū)域與頭部位置，不但可以減少患者受到的輻射，還可以提聞診斷效率。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的CBCT的患者射線照射位置自動(dòng)調(diào)整的系統(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)，其裝有圖像識(shí)別處理模塊；前置攝像頭，位于CBCT機(jī)架的前部上并在患者頭部的正前方；側(cè)位攝像頭，位于CBCT機(jī)架的側(cè)部上并在患者頭部的側(cè)方；控制裝置，與計(jì)算機(jī)電性連接；頜托，固定在CBCT機(jī)架上，其在患者下頜位置支撐患者頭部；所述頜托與ー個(gè)可上下移動(dòng)的升降機(jī)構(gòu)連接；機(jī)械裝置，由控制裝置驅(qū)動(dòng)，使位于座椅上的患者前后、左右和上下運(yùn)動(dòng)。 所述機(jī)械裝置位于座椅內(nèi)。所述控制裝置包括四個(gè)電機(jī)，其中一個(gè)電機(jī)控制升降機(jī)構(gòu)上下運(yùn)動(dòng)，其余三個(gè)電機(jī)位于座椅底部，控制機(jī)械裝置帶動(dòng)座椅前后運(yùn)動(dòng)、左右運(yùn)動(dòng)和上下運(yùn)動(dòng)。所述前置攝像頭和側(cè)位攝像頭的視角對(duì)準(zhǔn)CBCT機(jī)架的旋轉(zhuǎn)中心位置，且兩個(gè)攝像頭視野的中心線互相垂直且相交于CBCT機(jī)架的旋轉(zhuǎn)中心。所述系統(tǒng)還包括使患者與操作者實(shí)時(shí)交流的語言通訊端ロ。本發(fā)明還提供ー種CBCT的患者射線照射位置自動(dòng)調(diào)整的方法，包括以下步驟I)將患者頭部固定并擺正患者位置，確保頭部朝向正前方；2)通過前置攝像頭和側(cè)位攝像頭分別獲取患者正面圖像和側(cè)面圖像，并使兩種圖像同時(shí)顯示在計(jì)算機(jī)中圖像識(shí)別處理模塊的界面上；3)利用圖像識(shí)別處理模塊進(jìn)行人臉識(shí)別，確定患者頭部正面及側(cè)面的中心位置，計(jì)算機(jī)向控制裝置發(fā)出指令，控制裝置驅(qū)動(dòng)機(jī)械裝置運(yùn)動(dòng)，使患者頭部的正面中心位置調(diào)整到前置攝像頭的影像中心位置，側(cè)面中心位置調(diào)整到側(cè)位攝像頭的影像中心位置；4)在前置攝像頭獲取的正面圖像上選擇射線照射區(qū)域的正面中心位置，在側(cè)位攝像頭獲取的側(cè)面圖像上選擇射線照射區(qū)域的側(cè)面中心位置，通過ニ維的正面中心位置和側(cè)面中心位置計(jì)算出一個(gè)三維的中心位置；5)計(jì)算機(jī)向控制裝置發(fā)出指令，通過機(jī)械裝置帶動(dòng)患者頭部移動(dòng)，使頭部的前述中心位置處移動(dòng)至CBCT機(jī)架的旋轉(zhuǎn)中心位置；6)在側(cè)位攝像頭獲取的側(cè)面圖像上劃線確定頭部前傾或者后仰角度； 7)通過升降機(jī)構(gòu)控制頜托上下運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)患者頭部前傾或后仰。本發(fā)明利用人臉識(shí)別技術(shù)識(shí)別出頭部的中心位置，并利用機(jī)電控制技術(shù)，通過控制裝置和機(jī)械裝置相結(jié)合使患者移動(dòng)到理想照射位置，實(shí)現(xiàn)患者照射區(qū)域與頭部位置的自動(dòng)調(diào)整，操作人員只需進(jìn)入射線室一次就可以在操作室里對(duì)控制裝置發(fā)出指令以驅(qū)動(dòng)機(jī)械裝置調(diào)整患者位置與姿勢(shì)，不但避免了讓患者接受多余的輻射，而且提高了操作效率。


圖I是本發(fā)明的系統(tǒng)組成示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例的示意圖；圖3是本發(fā)明的方法流程圖。圖中附圖標(biāo)記說明I是座椅；2是前置攝像頭；3是側(cè)位攝像頭；4是頜托；5是語言通訊端ロ。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)ー步詳細(xì)的說明。如圖I、圖2所示，本發(fā)明提供的ー種應(yīng)用于CBCT的自動(dòng)調(diào)整患者射線照射位置的系統(tǒng)，包括ー計(jì)算機(jī)，所述計(jì)算機(jī)內(nèi)裝有圖像識(shí)別處理模塊；一前置攝像頭2，該前置攝像頭2位于CBCT機(jī)架的前部上，其在患者頭部的正前方以監(jiān)控患者的正面圖像；ー側(cè)位攝像頭3，該側(cè)位攝像頭3位于CBCT機(jī)架的側(cè)部上，其在患者頭部的側(cè)方以監(jiān)控患者的側(cè)面圖像；ー控制裝置，所述控制裝置與計(jì)算機(jī)電性連接；ー頜托4，固定在CBCT機(jī)架上，其用于從患者下頜位置支撐患者頭部；頜托4與一升降機(jī)構(gòu)連接，所述升降機(jī)構(gòu)可帶動(dòng)頜托上下運(yùn)動(dòng)；機(jī)械裝置，其位于座椅I內(nèi)，所述機(jī)械裝置由控制裝置驅(qū)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)患者前后、左右和上下運(yùn)動(dòng)。所述系統(tǒng)還包括語言通訊端ロ 5，操作人員和患者可以通過該語言通訊端ロ 5進(jìn)行實(shí)時(shí)交流。
所述前置攝像頭2和側(cè)位攝像頭3的視角對(duì)準(zhǔn)CBCT機(jī)架的旋轉(zhuǎn)中心位置，兩個(gè)攝像頭視野的中心線互相垂直且相交于口腔CT機(jī)架的旋轉(zhuǎn)中心。在本實(shí)施例中，控制裝置為四個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，其中ー個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)與頜托4的升降機(jī)構(gòu)相連，該驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)升降機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)ー步帶動(dòng)頜托上下運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)患者頭部位置的變化。其余三個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)裝于座椅I底部，分別控制機(jī)械裝置實(shí)現(xiàn)上下、左右和前后三種運(yùn)動(dòng)，該機(jī)械裝置可以為上下、左右、前后三組移動(dòng)機(jī)構(gòu)，也可以為ー個(gè)組合式機(jī)構(gòu)。所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)為直線電機(jī)，其與升降機(jī)構(gòu)及機(jī)械裝置配合，本發(fā)明中的升降機(jī)構(gòu)和機(jī)械裝置為常見的直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，如滑塊導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)、移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)等，可根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置，在此不作贅述。
如圖3所示，本發(fā)明進(jìn)行該系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整的方法如下I)操作人員將患者頭部固定(如使用頭帶等)，并擺正患者位置，確保頭部不偏向任ー側(cè)；2)通過前置攝像頭2和側(cè)位攝像頭3分別獲取患者正面圖像和側(cè)面圖像，所述兩種圖像同時(shí)顯示在計(jì)算機(jī)中圖像識(shí)別處理模塊的界面上；3)所述圖像識(shí)別處理模塊進(jìn)行人臉識(shí)別，確定患者頭部正面及側(cè)面的中心位置，計(jì)算機(jī)向控制裝置發(fā)出指令，控制裝置(座椅底部的驅(qū)動(dòng)電機(jī))驅(qū)動(dòng)機(jī)械裝置做前后、左右、上下運(yùn)動(dòng)，將患者頭部正面及側(cè)面的中心位置分別調(diào)整到前置攝像頭2及側(cè)位攝像頭3的影像中心位置，即通過調(diào)整患者位置，使攝像頭中的圖像居中；4)在前置攝像頭2獲取的正面圖像上選擇射線照射區(qū)域的正面中心位置，在側(cè)位攝像頭3獲取的側(cè)面圖像上選擇射線照射區(qū)域的側(cè)面中心位置，通過ニ維的正面中心位置和側(cè)面中心位置計(jì)算出一個(gè)三維中心位置；所述三維中心位置的計(jì)算方法是假設(shè)前置攝像頭2獲取的正面圖像位于X-Z平面，側(cè)位攝像頭3獲取的側(cè)面圖像位于Y-Z平面，射線照射區(qū)域正面中心位置的坐標(biāo)為(a，b)，側(cè)面中心位置的坐標(biāo)為レ，(1)，其中13與(1不相等，則中心位置的三維坐標(biāo)為(a, c, (b+d)/2)；5)計(jì)算機(jī)向控制裝置(座椅底部的驅(qū)動(dòng)電機(jī))發(fā)出指令，通過機(jī)械裝置帶動(dòng)患者頭部移動(dòng)，使頭部的中心位置處(上一步得到的中心位置)移動(dòng)至CBCT機(jī)架的旋轉(zhuǎn)中心位置，CBCT機(jī)架的旋轉(zhuǎn)中心位于CBCT成像探測(cè)器和射線源焦點(diǎn)之間連線與CBCT機(jī)架旋轉(zhuǎn)軸相交之處；6)在側(cè)位攝像頭3獲取的側(cè)面圖像上劃線，該線與經(jīng)過側(cè)位攝像頭影像中心的水平線成一角度，所述角度即為頭部前傾或者后仰角度，后續(xù)CBCT影像重建后得到的橫斷面圖像平行于該線；7)計(jì)算機(jī)向與升降機(jī)構(gòu)連接的驅(qū)動(dòng)電機(jī)發(fā)出指令，控制頜托上下運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)患者頭部前傾/后仰，保證6)中直線標(biāo)記的面部點(diǎn)位于水平位置。其中，前置攝像頭2和側(cè)位攝像頭3在使用前需要進(jìn)行標(biāo)定，確定攝像頭的內(nèi)部參數(shù)與外部參數(shù)，其中內(nèi)部參數(shù)包括焦點(diǎn)位置、變形量、縮放比例等，外部參數(shù)主要包括攝像頭的位置和方向等。在整個(gè)調(diào)整過程中，操作人員可以通過語言通訊端ロ 5與患者保持實(shí)時(shí)的交流。本發(fā)明利用人臉識(shí)別技術(shù)識(shí)別出頭部的中心位置，并利用機(jī)電控制技術(shù)，通過控制裝置和機(jī)械裝置相結(jié)合使患者移動(dòng)到理想照射位置，實(shí)現(xiàn)患者照射區(qū)域與頭部位置的自動(dòng)調(diào)整，操作人員只需進(jìn)入射線室一次就可以在操作室里對(duì)控制裝置發(fā)出指令以驅(qū)動(dòng)機(jī)械裝置調(diào)整患者位置與姿勢(shì)，不但避免了讓患者接受多余的輻射，而且提高了操作效率。 以上通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所述實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，其并非對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制。在不脫離本發(fā)明原理的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員對(duì)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(包括升降機(jī)構(gòu)和機(jī)械裝置)的具體結(jié)構(gòu)等做出的等效置換和改進(jìn)，均應(yīng)視為在本發(fā)明所保護(hù)的技術(shù)范疇內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種CBCT的患者射線照射位置自動(dòng)調(diào)整的系統(tǒng)，其特征在于，包括 計(jì)算機(jī)，其裝有圖像識(shí)別處理模塊； 前置攝像頭，位于CBCT機(jī)架的前部上并在患者頭部的正前方； 側(cè)位攝像頭，位于CBCT機(jī)架的側(cè)部上并在患者頭部的側(cè)方； 控制裝置，與計(jì)算機(jī)電性連接； 頜托，固定在CBCT機(jī)架上，其在患者下頜位置支撐患者頭部；所述頜托與一個(gè)可上下移動(dòng)的升降機(jī)構(gòu)連接； 機(jī)械裝置，由控制裝置驅(qū)動(dòng)，使位于座椅上的患者前后、左右和上下運(yùn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的CBCT的患者射線照射位置自動(dòng)調(diào)整的系統(tǒng)，其特征在于，所述機(jī)械裝置位于座椅內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的CBCT的患者射線照射位置自動(dòng)調(diào)整的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制裝置包括四個(gè)電機(jī)，其中一個(gè)電機(jī)控制升降機(jī)構(gòu)上下運(yùn)動(dòng)，其余三個(gè)電機(jī)位于座椅底部，控制機(jī)械裝置帶動(dòng)座椅前后運(yùn)動(dòng)、左右運(yùn)動(dòng)和上下運(yùn)動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的CBCT的患者射線照射位置自動(dòng)調(diào)整的系統(tǒng)，其特征在于，所述前置攝像頭和側(cè)位攝像頭的視角對(duì)準(zhǔn)CBCT機(jī)架的旋轉(zhuǎn)中心位置，且兩個(gè)攝像頭視野的中心線互相垂直且相交于CBCT機(jī)架的旋轉(zhuǎn)中心。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的CBCT的患者射線照射位置自動(dòng)調(diào)整的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括使患者與操作者實(shí)時(shí)交流的語言通訊端口。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的CBCT的患者射線照射位置自動(dòng)調(diào)整的方法，其特征在于，包括以下步驟 1)將患者頭部固定并擺正患者位置，確保頭部朝向正前方； 2)通過前置攝像頭和側(cè)位攝像頭分別獲取患者正面圖像和側(cè)面圖像，并使兩種圖像同時(shí)顯示在計(jì)算機(jī)中圖像識(shí)別處理模塊的界面上； 3)利用圖像識(shí)別處理模塊進(jìn)行人臉識(shí)別，確定患者頭部正面及側(cè)面的中心位置，計(jì)算機(jī)向控制裝置發(fā)出指令，控制裝置驅(qū)動(dòng)機(jī)械裝置運(yùn)動(dòng)，使患者頭部的正面中心位置調(diào)整到前置攝像頭的影像中心位置，側(cè)面中心位置調(diào)整到側(cè)位攝像頭的影像中心位置； 4)在前置攝像頭獲取的正面圖像上選擇射線照射區(qū)域的正面中心位置，在側(cè)位攝像頭獲取的側(cè)面圖像上選擇射線照射區(qū)域的側(cè)面中心位置，通過二維的正面中心位置和側(cè)面中心位置計(jì)算出一個(gè)三維的中心位置； 5)計(jì)算機(jī)向控制裝置發(fā)出指令，通過機(jī)械裝置帶動(dòng)患者頭部移動(dòng)，使頭部的前述中心位置處移動(dòng)至CBCT機(jī)架的旋轉(zhuǎn)中心位置； 6)在側(cè)位攝像頭獲取的側(cè)面圖像上劃線確定頭部前傾或者后仰角度； 7)通過升降機(jī)構(gòu)控制頜托上下運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)患者頭部前傾或后仰。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的CBCT的患者射線照射位置自動(dòng)調(diào)整的方法，其特征在于，步驟3)中，所述前置攝像頭和側(cè)位攝像頭的視角對(duì)準(zhǔn)CBCT機(jī)架的旋轉(zhuǎn)中心位置，且兩個(gè)攝像頭視野的中心線互相垂直且相交于CBCT機(jī)架的旋轉(zhuǎn)中心。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的CBCT的患者射線照射位置自動(dòng)調(diào)整的方法，其特征在于，所述頭部前傾或后仰角度為側(cè)面圖像上所劃之線與經(jīng)過側(cè)位攝像頭影像中心的水平線所成角度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種CBCT的患者射線照射位置自動(dòng)調(diào)整的系統(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)，其裝有圖像識(shí)別處理模塊；前置攝像頭，位于CBCT機(jī)架的前部上并在患者頭部的正前方；側(cè)位攝像頭，位于CBCT機(jī)架的側(cè)部上并在患者頭部的側(cè)方；控制裝置，與計(jì)算機(jī)電性連接；頜托，固定在CBCT機(jī)架上，其在患者下頜位置支撐患者頭部；所述頜托與一個(gè)可上下移動(dòng)的升降機(jī)構(gòu)連接；機(jī)械裝置，由控制裝置驅(qū)動(dòng)，使位于座椅上的患者前后、左右和上下運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明還提供所述系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整的方法。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)患者照射區(qū)域與頭部位置的自動(dòng)調(diào)整，操作者只需進(jìn)入射線室一次即可在操作室里調(diào)整患者位置與姿勢(shì)，不但避免了讓患者接受多余的輻射，而且提高了操作效率。
文檔編號(hào)A61B6/04GK102626319SQ20121012650
公開日2012年8月8日 申請(qǐng)日期2012年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月26日
發(fā)明者葉銘, 姚君, 楊進(jìn)糧, 王春慧 申請(qǐng)人:上海優(yōu)益基醫(yī)療器械有限公司