放射成像的控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及放射成像的控制系統(tǒng)。一種放射成像的控制系統(tǒng)，包括：運動傳感器，其經(jīng)配置以檢測目標對象的動作并生成檢測信號；控制器，其經(jīng)配置以評估所述檢測信號，并當評估結(jié)果指示所述目標對象的動作不影響成像質(zhì)量時使得一放射成像系統(tǒng)能夠?qū)λ瞿繕藢ο髨?zhí)行放射成像。采用本實用新型中的方案，可以有效地減少甚至杜絕由目標對象的動作、承載平臺的移動、或平板探測器的移動導致的不成功的放射成像，從而從統(tǒng)計平均的角度降低了針對每個目標對象的放射劑量和傷害風險。
【專利說明】放射成像的控制系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型大體上涉及放射成像的控制。

【背景技術(shù)】
[0002]X射線波長短(約0.1?10納米)，能量大，照在物質(zhì)上時，僅一部分被物質(zhì)所吸收，大部分經(jīng)由原子間隙而透過，表現(xiàn)出很強的穿透能力。X射線的穿透力與物質(zhì)密度有關(guān)，放射成像技術(shù)利用差別吸收這種性質(zhì)可以把密度不同的物質(zhì)(例如骨骼和肌肉)區(qū)分開來。自從X射線被發(fā)現(xiàn)之后，放射成像技術(shù)被廣泛地應用于醫(yī)學領(lǐng)域。
[0003]大劑量的X射線放射會對人體產(chǎn)生傷害。放射技師完成對患者的擺位,走到機房夕卜，調(diào)節(jié)曝光參數(shù)并按動曝光按鈕，完成X射線曝光的過程需要數(shù)分鐘的時間，患者移動身體或者咳嗽等，會導致投照區(qū)域不在正確的位置上。除此以外，一次電性的放射成像的時長約在I?50毫秒(視放射強度和單次放射計量而變化)。在放射成像期間，諸如移動或者由咳嗽導致的抖動等人體的動作將在最終的影像中留下運動偽影，從而導致成像質(zhì)量不合格(不適合醫(yī)學診斷的影像質(zhì)量要求)，進而需要額外的放射劑量重新成像，增加了對人體帶來傷害的風險。
[0004]


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，人體的可察覺動作狀態(tài)(例如抖動狀態(tài)或靜止狀態(tài))的持續(xù)時間通常大于一次放射成像的放射時長，從而使得檢測人體動作以控制放射定時成為可能。
[0006]一個實施例揭示了一種放射成像的控制系統(tǒng)，包括:運動傳感器，其經(jīng)配置以檢測目標對象的動作并生成檢測信號；控制器，其經(jīng)配置以評估所述檢測信號，并當評估結(jié)果指示所述目標對象的動作不影響成像質(zhì)量時使得一放射成像系統(tǒng)能夠?qū)λ瞿繕藢ο髨?zhí)行放射成像。
[0007]另一個實施例揭示了一種放射成像的控制方法，包括:經(jīng)由運動傳感器檢測目標對象的動作并生成檢測信號；評估所述檢測信號，并當評估結(jié)果指示所述目標對象的動作不影響成像質(zhì)量時使得一放射成像系統(tǒng)能夠?qū)λ瞿繕藢ο髨?zhí)行放射成像。
[0008]在一個實施例中，評估運動傳感器的檢測信號包括對所述檢測信號低通濾波。
[0009]在一個實施例中，評估運動傳感器的檢測信號還包括對所述檢測信號進行溫度漂移補償。
[0010]在一個實施例中，所述檢測信號包括目標對象的動作在多個方向上的加速度信號。
[0011]在一個實施例中，評估所述檢測信號包括識別所述目標對象的動作、且確定所述動作的位移，當所述動作的位移小于預定門限值時，評估結(jié)果指示了所述目標對象的動作不影響成像質(zhì)量。
[0012]在一個實施例中，確定所述動作的位移包括確定所述動作在所述多個方向上的位移，當所述動作在所述多個方向上的位移均小于相應的預定門限值時，評估結(jié)果指示了所述目標對象的動作不影響成像質(zhì)量。
[0013]在一個實施例中，所述放射成像包括X射線放射成像。
[0014]在一個實施例中，所述運動傳感器包括MEMS加速度傳感器。
[0015]在一個實施例中，所述運動傳感器集成于可穿戴式設備、承載平臺、或平板探測器。
[0016]采用本實用新型中的系統(tǒng)及方法，可以有效地減少甚至杜絕由目標對象的動作、承載平臺的移動、或平板探測器的移動導致的不成功的放射成像，從而從統(tǒng)計平均的角度降低了針對每個目標對象的放射劑量和傷害風險。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]結(jié)合附圖，以下關(guān)于本揭示的優(yōu)選實施例的詳細說明將更易于理解。本揭示以舉例的方式予以說明，并非受限于附圖，附圖中類似的附圖標記指示相似的元件。
[0018]圖1示出了一個實施例的放射成像控制系統(tǒng)的示意性系統(tǒng)框圖；
[0019]圖2示出了一個實施例的運動傳感器的檢測信號波形圖；
[0020]圖3示出了圖2的信號波形經(jīng)低通濾波后的曲線圖；
[0021]圖4示出了一個實施例的放射成像的控制方法400的流程圖。
[0022]附圖的詳細說明意在作為本實用新型的當前優(yōu)選實施例的說明，而非意在代表本實用新型能夠得以實現(xiàn)的僅有形式。應理解的是，相同或等同的功能可以由意在包含于本實用新型的精神和范圍之內(nèi)的不同實施例完成。

【具體實施方式】
[0023]圖1示出了一個實施例的放射成像控制系統(tǒng)100的示意性框圖。該放射成像控制系統(tǒng)100包括一個放射成像子系統(tǒng)和一個控制子系統(tǒng)。放射成像子系統(tǒng)包括放射器111、臥式承載臺112?？刂谱酉到y(tǒng)包括運動傳感器121和控制器123。控制器123與運動傳感器121以及放射器111之間可通信地連接。在放射成像時，目標對象130平臥于臥式承載臺112之上，運動傳感器附著于目標對象130。放射器111例如但不限于X射線放射器。
[0024]圖2示出了一個實施例的運動傳感器的檢測信號波形圖。該實施例中的運動傳感器例如但不限于MEMS加速度傳感器，其包括加速度傳感器和陀螺儀，能夠檢測在空間中三個方向上的加速度，而加速度信號隨時間變化的序列(曲線)又能夠反映該信號加速度的頻率。如圖2中所顯示的脈沖是物體往返移動時的加速度信號隨時間變化的波形圖。運動傳感器121的輸出數(shù)據(jù)率例如但不限于500Hz?2000Hz范圍之內(nèi)，既能夠保證足夠的采樣精度和足夠小的遲滯，又可避免過高的運算量帶來的負擔。運動傳感器121和控制器123之間的數(shù)據(jù)傳輸接口例如但不限于串行外設接口(Serial Peripheral Interface, SPI)、I2C接口等。串行外設接口的數(shù)據(jù)率高于2Mbps ;I2C接口的數(shù)據(jù)率可選為100kbps、400kbps或
3.4Mbpsο
[0025]經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，人體常見運動過程中存在噪聲，這些噪聲的加速度頻率較高但不產(chǎn)生位移，基本上不影響放射成像的質(zhì)量。人體常見的產(chǎn)生位移的動作——例如挪動、擺動、抖動——的加速度頻率則集中在1Hz以下，可能影響放射成像的質(zhì)量。
[0026]高頻噪聲不產(chǎn)生位移，而產(chǎn)生位移的動作的加速度頻率在1Hz以下。因此，運動傳感器檢測生成的加速度信號序列可經(jīng)由截止頻率約為1Hz (1Hz±10%或者10Hz±5%范圍內(nèi))的低通濾波處理以濾除噪聲。這一低通濾波操作可以憑借數(shù)字信號處理器以數(shù)字濾波方式實現(xiàn)。視檢測精度要求和具體器件或設備的特性而定，還可以對運動傳感器檢測生成的加速度信號序列進行溫度漂移補償。
[0027]圖3示出了圖2中X軸加速度變化曲線經(jīng)低通濾波處理后的曲線。一個單方向動作的起始和結(jié)束均處于靜止狀態(tài)，而在加速、減速過程中的加速度的矢量幅度正負相反。因此，如圖3中所示的時間段tl或t2內(nèi)的包含兩個零值端點以及一個(正值)波峰和一個(負值)波谷的波形可以作為一個單方向動作(起始和結(jié)束)的標識。波峰和波谷的前后順序可以作為判斷動作方向(沿著一個箭頭方向還是逆著箭頭方向)的標識。
[0028]在動作沿某一方向(例如X軸)的加速度隨時間變化的數(shù)據(jù)和動作的持續(xù)時間已知的情況下，可以得到這一動作沿這一方向(例如X軸)的位移。在已知動作沿著三個方向的位移絕對值和三個方向的相互夾角的情況下，通過數(shù)學運算很容易得到動作的總位移(絕對值)。將得到的總位移值的與一個預定門限值比較以判斷這一動作是否會影響放射成像的質(zhì)量?？偽灰浦蹈哂陬A定門限值(的評估結(jié)果)指示了該動作可能會造成擺位或運動尾影從而影響放射成像的質(zhì)量，位移值低于預定門限值(的評估結(jié)果)指示了該動作不會影響放射成像的質(zhì)量。預定門限值可以通過對所使用的放射成像系統(tǒng)的預先實驗統(tǒng)計來獲取。
[0029]當運動傳感器的檢測數(shù)據(jù)包括三個方向上(通常是三個相互垂直的方向)的加速度序列，也可以將三個方向的位移(絕對值)分別與相應門限值比較以判斷這一動作是否會影響放射成像的質(zhì)量。分別針對三個方向的位移預定門限值可以彼此不同。通常的放射成像系統(tǒng)中，放射線的方向大體上垂直于成像平面(靶面)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應能理解，目標對象在沿著放射線方向(垂直于放射平面)上的位移對成像質(zhì)量影響較小，相應的位移預定門限值的可取范圍較大、且可取值可以較大；而目標對象在平行于放射平面的方向(垂直于放射線方向)上的位移對成像質(zhì)量影響較大，相應的位移預定門限值可取范圍較小、且可取值通常也較小。當三個方向上的位移絕對值均小于相應的門限值時，評估結(jié)果指示了該動作不會影響放射成像的質(zhì)量。而當三個方向上的位移絕對值中的至少一者高于高于相應的門限值時，評估結(jié)果指示了該動作可能會造成擺位或運動尾影從而影響放射成像的質(zhì)量。
[0030]位移的計算有多種可選的方式。一種直接的方式是在動作的持續(xù)時間段上(例如圖3所示tl或t2)計算加速度的二重積分。加速度的一重積分的結(jié)果是速度，二重積分的結(jié)果就是位移。
[0031]為了降低計算復雜度和操作延時，可以采用簡化的公式來計算位移。可以將一個動作的位移等效為初始速度為零的勻加速直線運動，預先對類似動作不同大小加速度對應的勻加速度值進行統(tǒng)計，以得到加速度峰峰值和平均加速度之間的轉(zhuǎn)移因子，并將轉(zhuǎn)移因子保存。例如對圖3中所示時間段tl計算位移時，可以根據(jù)加速度峰峰值和轉(zhuǎn)移因子得到平均加速度α，則位移可以采用公式= 來計算。
[0032]當評估結(jié)果指示了目標對象130的動作不影響成像質(zhì)量時，控制器123產(chǎn)生一個使能信號，該使能信號使得放射器111能夠?qū)δ繕藢ο?30執(zhí)行放射從而經(jīng)由成像靶面成像。
[0033]系統(tǒng)中還可以包括由操作員輸入的控制放射功能開關(guān)的定時信號。這一定時信號和控制器123產(chǎn)生的使能信號可以經(jīng)由‘與’邏輯而產(chǎn)生放射器111的控制信號。
[0034]承載平臺112的不期望的移動也可能造成在最終的影像中留下運動偽影。在圖1所示實施例的一個變化例中，運動傳感器121集成于臥式承載臺112，從而可以有效地減少甚至杜絕由承載臺112的移動導致的不成功的放射成像。
[0035]在另一個實施例中，系統(tǒng)中的運動傳感器的檢測輸出信號包括至少兩個方向上的加速度數(shù)據(jù)以及角速度數(shù)據(jù)。檢測信號的評估依然包括低通濾波(以及視檢測精度要求和具體器件或設備的特性而定的溫度漂移補償)、根據(jù)加速度和動作的持續(xù)時間確定動作的位移、根據(jù)位移與相應門限值比較以判斷動作是否影響放射成像的質(zhì)量。
[0036]在另一個實施例中，控制器與運動傳感器和/或放射器之間采用無線數(shù)據(jù)連接，使用例如但不限于藍牙接口。
[0037]在一個實施例中，放射器、承載設備、成像設備設計為對目標對象執(zhí)行放射成像時目標對象呈坐姿。在另一個實施例中，放射器、成像設備設計為對目標對象執(zhí)行放射成像時目標對象呈站姿。
[0038]在一個實施例中，運動傳感器集成于供目標對象使用的可穿戴式設備。
[0039]在另一個實施例中，X射線放射成像裝置或子系統(tǒng)包括平板探測器。平板探測器的不期望的移動也可能造成在最終的影像中留下運動偽影。運動傳感器集成于平板探測器，從而可以有效地減少甚至杜絕由平板探測器的移動導致的不成功的放射成像。
[0040]圖4示出了一個實施例的放射成像的控制方法400的流程圖。該控制方法400包括步驟410和步驟420。在步驟410中，經(jīng)由運動傳感器檢測目標對象的動作并生成檢測信號。在步驟420中，評估所述檢測信號，并當評估結(jié)果指示所述目標對象的動作不影響成像質(zhì)量時使得一放射成像系統(tǒng)能夠?qū)λ瞿繕藢ο髨?zhí)行放射成像。步驟420可由一與運動傳感器可通信地連接的控制器來執(zhí)行?？刂品椒ǖ母嗉毠?jié)已經(jīng)體現(xiàn)于結(jié)合圖1至圖3所描述的控制系統(tǒng)的實施例中，不再贅述。
[0041]盡管已經(jīng)闡明和描述了本實用新型的不同實施例，本實用新型并不限于這些實施例。僅在某些權(quán)利要求或?qū)嵤├谐霈F(xiàn)的技術(shù)特征并不意味著不能與其他權(quán)利要求或?qū)嵤├械钠渌卣飨嘟Y(jié)合以實現(xiàn)有益的新的技術(shù)方案。在不背離如權(quán)利要求書所描述的本實用新型的精神和范圍的情況下，許多修改、改變、變形、替代以及等同對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是明顯的。
【權(quán)利要求】
1.一種放射成像的控制系統(tǒng)，其特征在于包括: 運動傳感器，其經(jīng)配置以檢測目標對象的動作并生成檢測信號； 控制器，其經(jīng)配置以評估所述檢測信號，并當評估結(jié)果指示所述目標對象的動作不影響成像質(zhì)量時使得一放射成像系統(tǒng)能夠?qū)λ瞿繕藢ο髨?zhí)行放射成像。
2.如權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于評估所述檢測信號包括對所述檢測信號低通濾波。
3.如權(quán)利要求2所述的控制系統(tǒng)，其特征在于評估所述檢測信號還包括對所述檢測信號進行溫度漂移補償。
4.如權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于所述檢測信號包括目標對象的動作在多個方向上的加速度信號。
5.如權(quán)利要求4所述的控制系統(tǒng)，其特征在于評估所述檢測信號包括識別所述目標對象的動作、且確定所述動作的位移，當所述動作的位移小于預定門限值時，評估結(jié)果指示了所述目標對象的動作不影響成像質(zhì)量。
6.如權(quán)利要求5所述的控制系統(tǒng)，其特征在于確定所述動作的位移包括確定所述動作在所述多個方向上的位移，當所述動作在所述多個方向上的位移均小于相應的預定門限值時，評估結(jié)果指示了所述目標對象的動作不影響成像質(zhì)量。
7.如權(quán)利要求1-6中任一項所述的控制系統(tǒng)，其特征在于所述放射成像包括X射線放射成像。
8.如權(quán)利要求1-6中任一項所述的控制系統(tǒng)，其特征在于所述運動傳感器包括MEMS加速度傳感器。
9.如權(quán)利要求1-6中任一項所述的控制系統(tǒng)，其特征在于所述運動傳感器集成于可穿戴式設備、承載平臺、或平板探測器。
【文檔編號】A61B6/00GK203943681SQ201420289327
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月30日
【發(fā)明者】韋杰, 張劍戈 申請人:銳珂（上海）醫(yī)療器材有限公司