CN113180716B - 一种可以实现智能摆位的医用数字化x射线*** - Google Patents

一种可以实现智能摆位的医用数字化x射线*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可以实现智能摆位的医用数字化X射线***包括智能摆位处理单元和X射线拍摄设备；智能摆位处理单元包括计算机、数据库服务器、人体特征处理装置、控制器、分析模块，计算机通过互联网与数据库服务器进行连接，计算机与人体特征处理器进行输入连接，计算机与分析模块进行双向连接，计算机与控制器进行输出连接；智能摆位处理单元通过控制器与X射线拍摄设备连接；X射线拍摄设备包括球管悬吊装置、胸片架和升降床，球管悬吊装置与胸片架配合使用或者球管悬吊装置与升降床配合使用。本发明能够在悬吊式医用数字化X射线***上实现智能摆位，这种智能摆位不会为操作者或患者带来多余的操作步骤。

Description

一种可以实现智能摆位的医用数字化X射线***
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种可以实现智能摆位的医用数字化X射线***。
背景技术
目前市场上少量的高端产品有自动摆位功能。自动摆位减少了操作者的操作步骤。但由于自动摆位采用的是***内闭环的控制方式，无法获取外界信息，所以自动摆位的每一套预设值都是固定不变的。而实际操作时，患者的身高、体型各不相同，预设值只能与部分人群的情况相匹配，大多数情况下，操作者在完成自动摆位后，还需要再手动调整***。
个别的产品有另外的解决方案：患者首先在特定的区域接受身高体型的信息采集，然后再到***中接受检查。这样***在自动摆位时，会读取该患者的信息，自动调整相应的参数，达到智能摆位的目的。这样虽然减少了操作者再调整***的步骤，但是却增加了患者身高体型信息采集的流程。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的旨在提供一种可以实现智能摆位的医用数字化X射线***。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种可以实现智能摆位的医用数字化X射线***，包括智能摆位处理单元和X射线拍摄设备；
所述智能摆位处理单元包括计算机、数据库服务器、人体特征处理装置、控制器、分析模块，所述计算机通过互联网与数据库服务器进行连接，所述计算机与所述人体特征处理器进行连接，所述计算机与分析模块进行数据连接，所述计算机与控制器进行连接
所述X射线拍摄设备通过所述控制器与所述智能摆位处理单元连接；
进一步地，所述人体特征处理装置包括人体特征识别器和特征采集器，所述特征采集器通过数据线与所述人体特征识别器连接，所述特征采集通过无线方式与所述计算机连接，所述特征采集器通过所述特征采集器用于获取患者的体态特征图像或视频，所述人体特征识别器用于从所述患者的体态特征图像或视频中识别出所述患者体态特征数据。
进一步地，所述控制器包括机架姿态控制组件、光野控制组件和曝光控制组件，所述机架姿态控制组件用于调整X射线拍摄设备的机架姿态，所述光野控制组件用于调整X射线光野的形状和大小，所述曝光控制组件用于调整X射线的曝光参数。
进一步地，，所述特征采集器为摄像头，所述球管悬吊装置包括X射线球管，所述X射线球管，所述X射线球管上的X射线口上安装有束光筒，所述摄像头安装在束光筒外边缘上。
一种用于采用权利要求1所述的医用数字化X射线***进行智能摆位的方法包括以下步骤：
S1、根据患者所需的拍摄类型，操作者使用计算机从数据库中获取该拍摄类型的患者特定拍摄姿势以及预设值；
S2、操作者根据预设值在计算机上生成第一调整值，并根据第一调整值生成第一调整指令，计算机将第一调整指令传输至控制器对X射线拍摄设备进行第一次调整；
S3、患者进入X射线拍摄设备的拍摄区域，操作者根据所述特定拍摄姿势引导患者调整拍摄姿势，患者摆好姿势后，特征采集器自动采集患者的体态特征图像或视频；
S4、体态特征图像或视频传输至人体特征识别器，经人体特征识别器处理得出患者体态特征数据；
S5、体态特征数据传输至计算机，计算机将预设值和患者体态特征数据传输至分析模块；
S6、分析模块将患者体态特征数据与预设值做对比分析，得出差值；
S7、计算机根据差值生成第二调整值，并根据第二调整值生成第二调整指令，计算机将第二调整指令传输至控制器；
S8、所控制器接收到第二调整指令后，控制X射线拍摄设备进行第二次调整，完成医用数字化X射线***智能摆位工作。
进一步地，所述预设值和患者体态特征数据为人体体态轮廓点以及关节点在坐标系中的坐标位置。
进一步地所述第一调整值和所述第二调整值均包括光野参数、曝光参数及X射线拍摄设备机架姿态调整参数。
进一步地，所述步骤S4还包括：所述人体特征识别器基于OpenPose进行人体姿态估算，得到患者体态轮廓点以及关节点在坐标系中的坐标位置，即患者体态特征数据。
进一步地，所述步骤S6还包括：所述分析模块将患者体态特征数据与预设值的轮廓点以及关节点坐标值进行对比，得到的差值为轮廓点以及关节点坐标差值。
本发明的有益效果在于：
1、本发明能够在悬吊式医用数字化X射线***上实现智能摆位，本发明由于能够针对不同患者体型自适应摆位，彻底免除了操作者摆位的繁杂步骤。
2、本发明能够快速帮助操作者摆位，大大节省检查时间，缓解医患压力。
3、本发明不需要事先单独采集患者体型信息，不给患者增加操作步骤。
4、本发明能够自动调整光野能够在确保曝光正常进行的情况下尽量减少X射线照射范围，更加安全健康。
附图说明
附图1为本发明一种可以实现智能摆位的医用数字化X射线***结构示意图；
附图2为本发明一种用于医用数字化X射线***智能摆位方法的流程框架示意图；
附图3为本发明由人体特征识别器处理得出患者体态特征数据中关节点标注示意图；
附图4为本发明球管悬吊装置调整方法示意图图；
附图5为本发明胸片架调整方法示意图图；
附图6为本发明升降床调整方法示意图图。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：
本实施例应用在悬吊式医用数字X射线***上，悬吊式医用数字X射线***是一种将X射线发射端(X射线球管)通过天轨吊装，并可以沿横向和纵向天轨以及垂向伸缩筒***的医用数字X射线***。由于X射线发射端固定于天轨，完全不占用地面空间，并且可在三维空间任意移动旋转，为操作者带来很大便利。
本实施例的自动摆位(APR)是指根据不同的临床诊断需要，X射线***需要使用不同的曝光参数、设定以及从不同的角度，距离配合患者不同的身体姿态进行摄片。这些需求，可预设为若干摄片种类，每一种摄片对应各自的曝光参数，设定以及机架姿态。***能够根据特定的摄片种类，一次性将各项参数自动调整到预设的状态(有的机型能够调整机架姿态)，即为智能摆位、AI摆位、自适应摆位。
如图1所示，一种可以实现智能摆位的医用数字化X射线***，包括智能摆位处理单元和X射线拍摄设备；
智能摆位处理单元包括计算机、数据库服务器、人体特征处理装置、控制器、分析模块，计算机通过互联网与数据库服务器进行连接，计算机与人体特征处理器进行连接，计算机与分析模块进行数据连接，计算机与控制器进行连接；
X射线拍摄设备通过控制器与智能摆位处理单元连接。
数据库中存储有若干种X射线拍摄类型数据，X射线拍摄类型数据包括特定设定好的拍摄姿势数据以及预设值，预设值为人体体态轮廓点以及关节点在坐标系中的坐标位置，坐标系的原点为人体头部。若一位患者需要拍摄胸部透视图时，操作者通过计算机发送提取用于拍摄胸部透视图的X射线拍摄类型数据中的预设值和拍摄姿势设定数据，X射线拍摄设备可根据预设值做第一次调整，操作者根据设定好的拍摄姿势数据指引患者进入X射线拍摄设备的拍摄区域进行获取患者的体态特征图像或视频。
人体特征处理装置包括人体特征识别器和特征采集器。特征采集器通过数据线与人体特征识别器连接，特征采集通过无线方式与计算机连接，特征采集器通过特征采集器用于获取患者的体态特征图像或视频，人体特征识别器用于从患者的体态特征图像或视频中识别出患者体态特征数据。特征采集器用于采集患者的体态特征图像或视频，并将采集到的患者的体态特征图像或视频传输至人体特征识别器。人体特征识别器用于识别人体特征，获得患者体态特征数据。人体特征识别器采用的识别方法为基于OpenPose对人体图片进行人体姿态估算，得到患者体态轮廓点以及关节点在坐标系中的坐标位置，即患者体态特征数据，如图3所示。
控制器包括机架姿态控制组件、光野控制组件以及曝光控制组件。如图4至图6所示，机架姿态控制组件用于控制调整X射线拍摄设备，X射线拍摄设备包括球管悬吊装置、胸片架和升降床。机架姿态控制组件能够控制球管悬吊装置进行悬吊纵移动、悬吊横移动，球管旋转运动、球管升降运动，以及球管翻转运动；光野控制组件能够控制升降床的床体进行升降运动和探测器横移动；光野控制组件能够控制胸片架进行升降运动以及翻转运动。光野控制组件用于调整X射线光野的形状及大小，曝光控制组件用于调整X射线曝光参数
分析模块用于将患者体态特征数据与预设值的轮廓点以及关节点坐标值进行对比，得到的差值为轮廓点以及关节点坐标差值。
X射线拍摄设备包括球管悬吊装置、胸片架和升降床，球管悬吊装置与胸片架配合使用或者球管悬吊装置与升降床配合使用。
进一步地，特征采集器为摄像头，球管悬吊装置包括X射线球管，X射线球管，X射线球管上的X射线口上安装有束光筒，摄像头安装有束光筒外边缘上。
作为本实例的另一优选方案为：人体特征处理装置由距离传感器、力传感器组成，距离传感器可过得患者的身高、体宽和体厚数据，力传感器可获得患者体重数据。
作为本实例的另一优选方案为：人体特征处理装置为手动输入装置，操作者可通过手动输入装置将患者体型数据输入至计算机中。
如图2所示，一种用于采用权利要求1的医用数字化X射线***进行智能摆位的方法，包括以下步骤：
S1、根据患者所需的拍摄类型，操作者使用计算机从数据库中获取该拍摄类型的患者特定拍摄姿势以及预设值；预设值和步骤S4中的患者体态特征数据为人体体态轮廓点以及关节点在坐标系中的坐标位置；
S2、操作者根据预设值在计算机上生成第一调整值，并根据第一调整值生成第一调整指令，计算机将第一调整指令传输至控制器对X射线拍摄设备进行第一次调整；调整值包括光野参数、曝光参数及X射线拍摄设备机架姿态调整参数。光野参数包括光野形状以及大小，由于每位患者的体型不一致，所需要照射部位的面积大小不一致，进而需要调整光野形状及其大小来控制X射线照射范围，若照射范围小，则无法达到拍摄出完整的器官部位；若照射范围过大，则会损害人体其他无需拍摄的部位，对X光源造成过度浪费，因此需要根据患者的体态特征数据调整光野参数。曝光参数依据人体厚度、人体骨质密度进行设置，若曝光不足，则获得清晰的X射线拍摄图像，因此需要根据患者的体态特征数据调整曝光参数。由于患者的拍摄部位不同、患者的体态特征数据各异，X射线拍摄设备的拍摄位置、以角度都需要调整，因此需要根据患者的体态特征数据调整X射线拍摄设备机架姿态。
S3、患者进入X射线拍摄设备的拍摄区域，操作者根据特定拍摄姿势引导患者调整拍摄姿势，患者摆好姿势后，特征采集器自动采集患者的体态特征图像或视频；
S4、体态特征图像或视频传输至人体特征识别器，经人体特征识别器处理得出患者体态特征数据；具体的，本步骤中人体特征识别器基于OpenPose进行人体姿态估算，得到患者体态轮廓点以及关节点在坐标系中的坐标位置，即患者体态特征数据。
S5、体态特征数据传输至计算机，计算机将预设值和患者体态特征数据传输至分析模块；具体的，本步骤中分析模块将患者体态特征数据与预设值的轮廓点以及关节点坐标值进行对比，得到的差值为轮廓点以及关节点坐标差值。
S6、分析模块将患者体态特征数据与预设值做对比分析，得出差值；
S7、计算机根据差值生成第二调整值，并根据第二调整值生成第二调整指令，计算机将第二调整指令传输至控制器。
S8、所控制器接收到第二调整指令后，控制X射线拍摄设备进行第二次调整，完成医用数字化X射线***智能摆位工作。
该发明能够在悬吊式医用数字化X射线***上实现智能摆位。在完成步骤三中“患者进入X射线拍摄设备的拍摄区域，操作者根据特定拍摄姿势引导患者调整拍摄姿势，患者摆好姿势”后，操作者按下“智能摆位”键，***自动完成步骤三中“特征采集器自动采集患者的体态特征图像或视频”以及步骤S4至步骤S8的工作，接着操作者按下“拍摄件”对患者进行X射线拍摄，得到患者人体X射线透视图，完成拍摄工作。
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种采用医用数字化X射线***进行智能摆位的方法，其特征在于，所述医用数字化X射线***包括智能摆位处理单元和X射线拍摄设备；
所述智能摆位处理单元包括计算机、数据库服务器、人体特征处理装置、控制器、分析模块，所述计算机通过互联网与数据库服务器进行连接，所述计算机与所述人体特征处理装置进行连接，所述计算机与分析模块进行数据连接，所述计算机与控制器进行连接；所述X射线拍摄设备通过所述控制器与所述智能摆位处理单元连接；
所述人体特征处理装置包括人体特征识别器和特征采集器，所述特征采集器通过数据线与所述人体特征识别器连接，所述特征采集器通过无线方式与所述计算机连接，所述特征采集器用于获取患者的体态特征图像或视频，所述人体特征识别器用于从所述患者的体态特征图像或视频中识别出患者体态特征数据；
采用所述医用数字化X射线***进行智能摆位的方法包括以下步骤：
S1、根据患者所需的拍摄类型，操作者使用计算机从数据库中获取该拍摄类型的患者拍摄姿势以及预设值；数据库服务器中存储有若干种X射线拍摄类型数据，X射线拍摄类型数据包括设定好的拍摄姿势数据以及预设值，预设值为人体体态轮廓点以及关节点在坐标系中的坐标位置，坐标系的原点为人体头部；
S2、操作者根据预设值在计算机上生成第一调整值，并根据第一调整值生成第一调整指令，计算机将第一调整指令传输至控制器对X射线拍摄设备进行第一次调整；
S3、患者进入X射线拍摄设备的拍摄区域，操作者根据所述拍摄姿势引导患者调整拍摄姿势，患者摆好姿势后，特征采集器自动采集患者的体态特征图像或视频；
S4、体态特征图像或视频传输至人体特征识别器，经人体特征识别器处理得出患者体态特征数据；所述患者体态特征数据为人体体态轮廓点以及关节点在坐标系中的坐标位置；
S5、体态特征数据传输至计算机，计算机将预设值和患者体态特征数据传输至分析模块；
S6、分析模块将患者体态特征数据与预设值的轮廓点以及关节点坐标位置做对比分析，得出差值，其中差值为轮廓点以及关节点坐标差值；
S7、计算机根据差值生成第二调整值，并根据第二调整值生成第二调整指令，计算机将第二调整指令传输至控制器；
S8、所控制器接收到第二调整指令后，控制X射线拍摄设备进行第二次调整，完成医用数字化X射线***智能摆位工作；
所述控制器包括机架姿态控制组件、光野控制组件和曝光控制组件，所述机架姿态控制组件用于调整X射线拍摄设备的机架姿态，所述光野控制组件用于调整X射线光野的形状和大小，所述曝光控制组件用于调整X射线的曝光参数；
所述第一调整值和所述第二调整值均包括光野参数、曝光参数及X射线拍摄设备机架姿态调整参数。
2.根据权利要求1所述一种采用医用数字化X射线***进行智能摆位的方法，其特征在于，所述特征采集器为摄像头，X射线拍摄设备包括球管悬吊装置、胸片架和升降床，球管悬吊装置包括X射线球管，所述X射线球管上的X射线口上安装有束光筒，所述摄像头安装在束光筒外边缘上。
3.根据权利要求1所述的一种采用医用数字化X射线***进行智能摆位的方法，其特征在于，所述步骤S4还包括：所述人体特征识别器基于OpenPose进行人体姿态估算，得到患者体态轮廓点以及关节点在坐标系中的坐标位置，即患者体态特征数据。
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