CN113384289A - 一种膝关节侧位x射线自动检测床及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种膝关节侧位X射线自动检测床及其检测方法，属于医学影像服务技术领域，自动检测床包括X射线发射装置和检测床板，检测床板内嵌X射线成像接收装置，其特征在于：检测床板安装在角度控制底座上；角度控制底座、X射线成像接收装置和X射线发射装置分别与处理器电连接。检测方法包括以下步骤：输入或者获取患者膝关节特征数据；预拍摄患者膝关节侧位影像；通过图像处理获得偏差角度；根据偏差角度调整检测床板角度进行修正；拍摄获得患者膝关节标准侧位影像。本发明公开的膝关节侧位X射线自动检测方法，能够自动快速地计算出患者膝关节拍摄的偏差角度，并进行拍摄角度修正，从而高效率地拍摄出标准膝关节侧位X照片。

Description

一种膝关节侧位X射线自动检测床及其检测方法

技术领域

本发明属于医学影像服务技术领域，具体涉及一种膝关节侧位X射线自动检测床及其检测方法。

背景技术

膝关节是人体最大的关节，也是最常发生损伤的关节之一，一旦出了问题，除了医生的手法检查外，影像学检查是确定损伤部位、判断损伤程度、制定治疗方案以及预测和评价治疗效果的必不可少的方法。

膝关节的影像学检查最常用的是X射线检查。然而X射线膝关节检查对于膝关节拍摄的角度有非常高的要求。特别是标准侧位X片要求：1.股骨内侧髁后缘与外侧髁后缘重叠，且投射管球与内外侧后髁的重叠缘垂直；2.能够清楚的显示胫股关节间隙与髌股关节间隙。

在实际操作时，管球从膝关节内侧向外侧投照，在X光透视下调整冠状位的投射角度，使内外侧后髁的轮廓线大体一致且两者的最凸点在一个水平；然后再根据具体情况让病人将其大腿(股骨)内旋或外旋，从而使内外侧后髁完全重叠。在定位的过程中，医护人员需要通过语音引导患者不断调整姿态，而患者则要一直接受X射线的照射。许多患者与医护人员配合不默契，就会导致拍摄的照片不标准或者浪费大量的时间调整姿态。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明目的在于提供一种膝关节侧位X射线自动检测床及其检测方法，通过自动识别患者膝关节侧位摆放的偏差角度，然后自动控制检测床板的角度，进而实现对患者膝盖拍摄角度的自动调节，可以避免医护人员与患者之间语言沟通障碍以及患者身体自控能力差导致的拍摄困难，极大提高膝关节X射线检测的效率和准确性。

本发明的第一目的是为了公开一种膝关节侧位X射线自动检测床，包括X射线发射装置和检测床板，所述检测床板内嵌X射线成像接收装置，所述检测床板安装在角度控制底座上；所述角度控制底座、X射线成像接收装置和X射线发射装置分别与处理器电连接。

优选的，所述角度控制底座包括第一底座和第二底座，所述第一底座的左侧边与第二底座的左侧边铰接，第一底座与第二底座之间通过伸缩杆连接；所述检测床板安装在第二底座上。

优选的，所述角度控制底座还包括第三底座，所述第三底座位于所述第二底座和检测床板之间；所述第三底座的前侧边与第二底座的前侧边铰接，第三底座与第二底座之间通过第二伸缩杆连接；所述检测床板安装在第三底座上。

进一步的，所述伸缩杆的两端分别与第一底座和第二底座铰接；所述第二伸缩杆连接分别与第三底座和第二底座铰接。

进一步的，所述检测床板的边缘设有凸起的床沿。

优选的，所述检测床板上表面设置有防滑垫。

本发明的第二目的是为了公开采用上述检测床的检测方法，包括以下步骤：

输入或者获取患者膝关节特征数据；

预拍摄患者膝关节侧位影像；

通过图像处理获得偏差角度；

根据所述偏差角度调整检测床板角度进行修正；

拍摄获得患者膝关节标准侧位影像。

优选的，所述获取患者膝关节特征数据的方法包括以下步骤：

第一次拍摄患者膝关节侧位影像，获得影像A；

控制检测床板旋转a’，第二次拍摄患者膝关节侧位影像，获得影像B；

通过影像A、影像B和a’分析获得膝关节特征数据。

优选的，所述第二次拍摄作为预拍摄。

进一步的，拍摄获得患者膝关节标准侧位影像后，控制检测床板旋转至水平位。

本发明的有益效果为：

本发明公开的一种膝关节侧位X射线自动检测床可自动调整角度，躺在床板上的患者可随着检测床板角度的调整改变膝关节与X射线检测的角度，自动进行标准照片的拍摄。使用本装置可避免医护人员与患者之间语言沟通障碍以及患者身体自控能力差导致的拍摄困难，极大提高膝关节X射线检测的效率和准确性。

本发明公开的膝关节侧位X射线自动检测方法，能够自动快速地计算出患者膝关节拍摄的偏差角度，并进行拍摄角度修正，从而高效率地拍摄出标准膝关节侧位X照片。

更多有益效果参见具体实施方式进行详细展开。

附图说明

图1是本发明实施例1的结构示意图；

图2是实施例1原理示意图；

图3是本发明实施例2的结构示意图；

图4是实施例2原理示意图；

图5是本发明实施例3的结构示意图；

图6是实施例3原理示意图；

图7是人体膝关节三维建模示意图；

图8是人体膝关节内外侧远髁错位拍摄示意图；

图9是人体膝关节内外侧后髁错位拍摄示意图；

图10是偏差角度a和b的三角函数关系示意图；

图11是人体膝关节内外侧远髁错位且后髁错位拍摄示意图；

图12是实施例5计算偏差角度a的三角函数关系示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后等)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

实施例1：

如图1所示，本实施例展示的膝关节侧位X射线自动检测床，包括X射线发射装置100和检测床板200，检测床板200内嵌X射线成像接收装置。人体躺在检测床板200上，将膝盖置于X射线发射装置100与X射线成像接收装置之间即可实施拍摄。检测床板200安装在角度控制底座300上，角度控制底座300可以控制检测床板200的角度。角度控制底座300、X射线成像接收装置和X射线发射装置100分别与处理器电连接。处理器可以控制X射线发射装置100发出光源进行拍摄，可以通过X射线成像接收装置传回的信号进行图像处理分析，还可以根据分析结果控制角度控制底座300调整角度。

具体的，如图1所示，展示的是具备一个维度旋转功能的自动检测床，图中展示的是能够绕y轴旋转的自动检测床。角度控制底座300包括第一底座301和第二底座302，第一底座301的左侧边与第二底座302的左侧边铰接(铰接轴沿图示的y轴方向)。当然，第一底座301的右侧边与第二底座302的右侧边铰接，同意可以实现功能，也在本专利的保护范围内，在此不进行图示和复述。第一底座301与第二底座302之间通过伸缩杆304连接，利用伸缩杆304的长短来控制第一底座301与第二底座302之间的夹角。伸缩杆304可以采用现有的具备伸缩功能的杆，如液压缸、气压缸或者电动螺杆。检测床板200安装在第二底座302上，第一底座301安装在地面即可。

如图2所示，检测床板200初始状态位于水平面，人体沿x轴方向侧躺在检测床板200上，预拍摄患者膝关节侧位影像，通过图像分析计算出膝关节内外侧远髁错位L1，如图8所示。患者膝关节内外侧远髁最突出边缘的距离为A1，如图7所示。A1可以作为提前输入的患者膝关节特征数据获得，也可以通过其他方式获得(后文将进行详细介绍)。通过三角函数关系即可计算得到偏差角度a，如图10所示，a＝arcsin(L1/A1)。得到偏差角度a后，控制伸缩杆304调整第一底座301与第二底座302之间的夹角进行修正，即可使患者膝关节内外侧远髁重合，拍摄后即可得到标准照片。为了使a可以为正角度也可以为负角度，特别设计第一底座301和第二底座302的纵切面为三角形，如图1所示，伸缩杆304可以伸长也可以缩短。

实施例2：

如图3所示，本实施例与实施例1的不同仅在于：自动检测床能够绕x轴旋转。角度控制底座300包括第一底座301和第二底座302，第一底座301的前侧边与第二底座302的前侧边铰接(铰接轴沿图示的x轴方向)。当然第一底座301的后侧边与第二底座302的后侧边铰接也是可以实现功能的，均在本专利保护范围内，在此不进行图示和复述。

如图4所示，检测床板200初始状态位于水平面，人体沿x轴方向侧躺在检测床板200上，预拍摄患者膝关节侧位影像，通过图像分析计算出膝关节内外侧后髁错位L2，如图9所示。患者膝关节内外侧后髁最突出边缘的距离为A2，如图7所示。A2可以作为提前输入的患者膝关节特征数据获得，也可以通过其他方式获得(后文将进行详细介绍)。通过三角函数关系即可计算得到偏差角度b，如图10所示，b＝arcsin(L2/A2)。得到偏差角度b后，控制伸缩杆304调整第一底座301与第二底座302之间的夹角进行修正，即可使患者膝关节内外侧后髁重合，拍摄后即可得到标准照片。为了使b可以为正角度也可以为负角度，特别设计第一底座301和第二底座302的纵切面为三角形，如图3所示，伸缩杆304可以伸长也可以缩短。

实施例3：

实施例1和实施例2都是只具备一个维度旋转功能的自动检测床，使用范围较窄，其中一个维度可以通过自动检测床进行调节，而剩下的一个维度就还是得靠患者自己控制进行调整。虽然实施例1和实施例2在技术效果上还不够完善，但是这两个实施例也是运用了本发明的发明构思，且能够解决一定的技术问题，因此作为扩展方案纳入本发明的保护范围内。为了让自动检测床智能化程度更高，实施例3实际上是实施例1与实施例2技术方案的结合，使得检测床板200既能够绕x轴旋转同时也能够绕y轴旋转，如图6所示，即可实现检测床板200任意角度的调整。

具体的，如图5所示，在实施例1的基础上，角度控制底座300还包括第三底座303，第三底座303位于第二底座302和检测床板200之间；第三底座303的前侧边与第二底座302的前侧边铰接(铰接轴沿图示的x轴方向)，第三底座303与第二底座302之间通过第二伸缩杆连接；检测床板200安装在第三底座303上。伸缩杆304的两端分别与第一底座301和第二底座302铰接；第二伸缩杆连接分别与第三底座303和第二底座302铰接。

如图6所示，虽然本实施例的自动检测床可以实现平面任意角度的调节，但是在实际操作时，还是将任意平面分解成相对于水平面x轴和y轴的两个夹角。通过两个维度的旋转进行修正。具体的，检测床板200初始状态位于水平面，人体沿x轴方向侧躺在检测床板200上，预拍摄患者膝关节侧位影像，通过图像分析计算出膝关节内外侧远髁错位L1和膝关节内外侧后髁错位L2，如图11所示。通过三角函数关系即可计算得到偏差角度a和b，如图10所示，a＝arcsin(L1/A1)；b＝arcsin(L2/A2)。得到偏差角度a后，控制伸缩杆304调整第一底座301与第二底座302之间的夹角进行修正，即可使患者膝关节内外侧远髁重合；得到偏差角度b后，控制第二伸缩杆调整第三底座303与第二底座302之间的夹角进行修正，即可使患者膝关节内外侧后髁重合，拍摄后即可得到标准照片。

由于在拍摄过程中，检测床板200可能会发生倾斜，为了降低躺在上面的患者滑落的风险，在检测床板200的边缘设有凸起的床沿201，如图1、3和5所示。为了进一步避免患者在检测床板200上表面滑动，进而改变照射位置，在检测床板200的上表面设置有防滑垫202，增大患者与床板之间的摩擦力。

实施例4：

本实施例将详细阐述采用上述检测床的检测方法，主要包括以下步骤：

第一步：输入患者膝关节特征数据。最主要的两项数据就是患者膝关节内外侧远髁最突出边缘的距离A1以及患者膝关节内外侧后髁最突出边缘的距离为A2，如图7所示。在进行膝关节侧位X射线检测之前，如果有做过其他检测，如CT等可进行三维建模，那么就可以从三维模型中量取A1和A2，如图7所示。如果在检测时没有这两项数据，可以通过实施例5的方式操作。

第二步：预拍摄患者膝关节侧位影像。如果患者姿势不标准就可能获得类似图8、图9或图11的图样。

第三步：通过图像处理获得偏差角度。图8实际上就是膝关节内外侧后髁重合，也就是L2＝0的情况；图9实际上就是膝关节内外侧远髁重合，也就是L1＝0的情况；而图11就是L1≠0且L2≠0的情况。根据实际测得的L1和L2，结合第一步中输入的A1和A2，就可以计算出a和b。如图10所示，a＝arcsin(L1/A1)；b＝arcsin(L2/A2)。

第四步：根据第三步计算出的偏差角度反向旋转检测床板200的角度进行修正，如图6所示。

第五步：拍摄获得患者膝关节标准侧位影像。经过角度修正后，膝关节内外侧后髁重合且膝关节内外侧远髁重合，即L1＝0且L2＝0，得到标准影像。

实施例5：

本实施例阐述的检测方法与实施例4相比，区别主要在于利用本检测床检测之前没有获得患者膝关节特征数据。需要利用本检测床直接测量并进行修正。具体的，如图12所示，获取患者膝关节特征数据的方法包括以下步骤：

第一步：第一次拍摄患者膝关节侧位影像，获得影像A。从影像A中量取L1’。此时A1和a均为未知数，L1’为已知数。

第二步：控制检测床板200旋转a’(相应的，患者的膝关节也旋转了a’)，第二次拍摄患者膝关节侧位影像，获得影像B。从影像B中量取L1”。此时A1和a均为未知数，L1”为已知数。

第三步：通过影像L1’、L1”和a’获得a。参见以下计算公式：

第四步：获得a后，反向旋转检测床板200的角度进行修正，如图2所示。当然，也可以把第二次拍摄作为预拍摄，直接反向旋转a+a’即可达到标准位。

第五步：拍摄获得患者膝关节标准侧位影像。经过角度修正后，膝关节内外侧后髁重合且膝关节内外侧远髁重合，即L1＝0且L2＝0，得到标准影像。

本实施例展示的只是a角度的获得方式，实际上b角度的获得方式与a实质相同。如果同时有a和b两个角度的偏差可以同时通过上述方式获得，只不过需要注意的是在第二步主动旋转检测床板200时，绕y轴旋转的a’和绕x轴旋转的b’均不为零。

虽然第五步已经完成了标准照片的拍摄，但是为了方便患者起身，拍摄获得患者膝关节标准侧位影像后，控制检测床板200旋转至水平位。

本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种膝关节侧位X射线自动检测床，包括X射线发射装置(100)和检测床板(200)，所述检测床板(200)内嵌X射线成像接收装置，其特征在于：所述检测床板(200)安装在角度控制底座(300)上；所述角度控制底座(300)、X射线成像接收装置和X射线发射装置(100)分别与处理器电连接。

2.根据权利要求1所述的一种膝关节侧位X射线自动检测床，其特征在于：所述角度控制底座(300)包括第一底座(301)和第二底座(302)，所述第一底座(301)的左侧边与第二底座(302)的左侧边铰接，第一底座(301)与第二底座(302)之间通过伸缩杆(304)连接；所述检测床板(200)安装在第二底座(302)上。

3.根据权利要求2所述的一种膝关节侧位X射线自动检测床，其特征在于：所述角度控制底座(300)还包括第三底座(303)，所述第三底座(303)位于所述第二底座(302)和检测床板(200)之间；所述第三底座(303)的前侧边与第二底座(302)的前侧边铰接，第三底座(303)与第二底座(302)之间通过第二伸缩杆连接；所述检测床板(200)安装在第三底座(303)上。

4.根据权利要求3所述的一种膝关节侧位X射线自动检测床，其特征在于：所述伸缩杆(304)的两端分别与第一底座(301)和第二底座(302)铰接；所述第二伸缩杆连接分别与第三底座(303)和第二底座(302)铰接。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种膝关节侧位X射线自动检测床，其特征在于：所述检测床板(200)的边缘设有凸起的床沿(201)。

6.根据权利要求5所述的一种膝关节侧位X射线自动检测床，其特征在于：所述检测床板(200)上表面设置有防滑垫(202)。

7.采用如权利要求1-6任意一项所述检测床的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

输入或者获取患者膝关节特征数据；

预拍摄患者膝关节侧位影像；

通过图像处理获得偏差角度；

根据所述偏差角度调整检测床板(200)角度进行修正；

拍摄获得患者膝关节标准侧位影像。

8.根据权利要求7所述的检测方法，其特征在于：所述获取患者膝关节特征数据的方法包括以下步骤：

第一次拍摄患者膝关节侧位影像，获得影像A；

控制检测床板(200)旋转a’，第二次拍摄患者膝关节侧位影像，获得影像B；

通过影像A、影像B和a’分析获得膝关节特征数据。

9.根据权利要求8所述的检测方法，其特征在于：所述第二次拍摄作为预拍摄。

10.根据权利要求7所述的检测方法，其特征在于：拍摄获得患者膝关节标准侧位影像后，控制检测床板(200)旋转至水平位。

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