專(zhuān)利名稱：一種防止產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醫(yī)用x射線診斷和/或治療技術(shù)，特別涉及一種在醫(yī)用x射 線診斷和/或治療中防止產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉的裝置和方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，在醫(yī)學(xué)上，當(dāng)需要對(duì)患者進(jìn)行診斷和/或治療時(shí)，通常采用圖1
所示醫(yī)用X射線診斷和/或治療裝置。如圖l所示，該裝置包括一個(gè)用于支 撐待檢查患者的病人支撐系統(tǒng)11,可水平或垂直移動(dòng)；相對(duì)于病人支撐系 統(tǒng)11作旋轉(zhuǎn)移動(dòng)的X射線檢查裝置。其中，X射線檢測(cè)裝置具體包括L 型臂121和C型臂122, C型臂122通過(guò)安裝在L型臂121上的C型臂支架 125連接到L型臂121上，C型臂支架125能夠支撐C型臂122進(jìn)行R軸旋 轉(zhuǎn)；同時(shí)，C型臂122還可相對(duì)于L型臂121作縱向旋轉(zhuǎn)，即C軸旋轉(zhuǎn)；C 型臂122的一端安裝有X射線源123,另一端安裝有可相對(duì)于病人支撐系統(tǒng) 11做向心或離心運(yùn)動(dòng)，或者說(shuō)以C型臂122兩端作軸向運(yùn)動(dòng)的X射線探測(cè) 器124。
當(dāng)采用上述裝置對(duì)患者進(jìn)行診斷和/或治療時(shí)，病人支撐系統(tǒng)11支撐待 檢測(cè)患者進(jìn)行水平或垂直方向運(yùn)動(dòng)、X射線探測(cè)器124作向心或離心運(yùn)動(dòng)， 以及C型臂122進(jìn)行C軸旋轉(zhuǎn)或R軸旋轉(zhuǎn)等情況下，都可能產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉， 也就是說(shuō)，各組成部分之間或各組成部分與患者之間均可能發(fā)生碰撞。同時(shí)， 外部入侵物體、障礙物或操作者也可能和前述幾種運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉。而一 旦發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉，則可能會(huì)對(duì)裝置造成損壞，甚至對(duì)患者或操作者造成傷害。 所以，防止運(yùn)動(dòng)干涉的發(fā)生是本領(lǐng)域一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。
為此，現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)提出了一些解決方案。比如1、 在圖1所示醫(yī)用X射線診斷和/或治療裝置的基礎(chǔ)上設(shè)置一帶測(cè)試電 極的電磁目標(biāo)檢測(cè)器，通過(guò)該電,茲目標(biāo)檢測(cè)器來(lái)檢測(cè)裝置各組成部分的運(yùn)動(dòng) 情況，以防止產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉。但是，該解決方案在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)存在一定問(wèn) 題，比如，在臨床射頻消融術(shù)中，射頻的輻射作用可能會(huì)對(duì)電磁信號(hào)產(chǎn)生干
擾，從而造成電磁目標(biāo)探測(cè)器的誤信號(hào)輸出；另外，電磁目標(biāo)探測(cè)器僅對(duì)金 屬和半導(dǎo)體等物體具有高敏度反應(yīng)，而對(duì)高頻介質(zhì)物體，如有機(jī)玻璃支撐架 等反應(yīng)很不靈敏，從而可能檢測(cè)不到這些物體引起的運(yùn)動(dòng)干涉，造成碰撞的 發(fā)生。也就是說(shuō)，這種方案的檢測(cè)準(zhǔn)確度難以保證。
2、 采用接觸式防撞原理當(dāng)C型臂與患者、病人支撐系統(tǒng)或其它障礙 物等發(fā)生接觸時(shí)，通過(guò)測(cè)力計(jì)測(cè)量接觸碰撞力的大小，如果超過(guò)規(guī)定，則停 止或反向控制C型臂的運(yùn)動(dòng)。但是，該方案只有在接觸發(fā)生時(shí)才適用，防碰 撞安全性較差。
可見(jiàn)，現(xiàn)有技術(shù)中雖然給出了一些防止在醫(yī)用X射線診斷和/或治療裝 置中產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉的方案，但這些方案均有其各自的缺陷，所以均不是解決 問(wèn)題的理想方式。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種防止產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉的裝置， 能夠準(zhǔn)確安全地防止可能產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)干涉。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種防止產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉的方法，能夠準(zhǔn)確安 全地防止可能產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)干涉。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的
一種防止產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉的裝置，該裝置適用于醫(yī)用X射線診斷和/或治 療領(lǐng)域，包4舌
可水平和垂直移動(dòng)的用于支撐待檢測(cè)患者的病人支撐系統(tǒng)； 相對(duì)于病人支撐系統(tǒng)做旋轉(zhuǎn)移動(dòng)的X射線檢查裝置，包括L型臂以及 在L型臂的支撐下可進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的C型臂，所述C型臂的一端安裝有X射線源，另一端安裝有可相對(duì)于病人支撐系統(tǒng)做向心或離心運(yùn)動(dòng)的X射線^罙測(cè)
器；
該裝置還包括
安裝在所述X射線源或所述X射線探測(cè)器，或所述X射線源和所述X 射線探測(cè)器上的超聲目標(biāo)檢測(cè)器，所述超聲目標(biāo)檢測(cè)器中包括N個(gè)超聲發(fā) 射和接收傳感器，所述N為正整數(shù)，所述N個(gè)超聲發(fā)射和接收傳感器按所 述X射線探測(cè)器或X射線源，或所述X射線探測(cè)器和X射線源的外圍周長(zhǎng) 進(jìn)行均勻分布，且所述N個(gè)超聲發(fā)射和接收傳感器的發(fā)射和接收面與所述C 型臂的運(yùn)動(dòng)軸線之間呈預(yù)先設(shè)定的角度；
所述超聲目標(biāo)檢測(cè)器，用于按照分時(shí)掃描驅(qū)動(dòng)和分時(shí)掃描接收的工作模 式控制所述N個(gè)超聲發(fā)射和接收傳感器分別進(jìn)行超聲發(fā)射和回波信號(hào)接收， 并依據(jù)所述接收到的回波信號(hào)以及依據(jù)分時(shí)掃描時(shí)超聲發(fā)射和接收傳感器 的位置而確定的運(yùn)動(dòng)干涉方位信息控制所述防止產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉的裝置中各 組成部分的運(yùn)動(dòng)。
一種防止產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉的方法，該方法基于上述防止產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉的裝 置實(shí)現(xiàn)，包括
A、按照分時(shí)掃描驅(qū)動(dòng)和分時(shí)掃描接收的工作模式控制N個(gè)超聲發(fā)射和 接收傳感器分別進(jìn)行超聲發(fā)射和回波信號(hào)接收；
B 、依據(jù)所述接收到的回波信號(hào)以及依據(jù)分時(shí)掃描時(shí)超聲發(fā)射和接收傳 感器的位置而確定的運(yùn)動(dòng)干涉方位信息控制所述防止產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉的裝置 中各組成部分的運(yùn)動(dòng)。
可見(jiàn)，采用本發(fā)明的技術(shù)方案，在X射線檢查裝置上安裝超聲目標(biāo)檢 測(cè)器，該超聲目標(biāo)檢測(cè)器中包括N個(gè)超聲發(fā)射和接收傳感器，且這N個(gè)超 聲發(fā)射和接收傳感器按照本發(fā)明所設(shè)定的特殊方式進(jìn)行分布；在工作過(guò)程 中，超聲目標(biāo)檢測(cè)器按照分時(shí)掃描驅(qū)動(dòng)和分時(shí)掃描接收的工作模式控制這N
到的回波信號(hào)以及依據(jù)分時(shí)掃描時(shí)超聲發(fā)射和接收傳感器的位置而確定的運(yùn)動(dòng)干涉方位信息控制本發(fā)明所述防止產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉的裝置中各組成部分 的運(yùn)動(dòng)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述方案不但可以實(shí)現(xiàn)非接觸式防撞，而
且該方案的實(shí)現(xiàn)不會(huì)受射頻影響，保證了檢測(cè)信號(hào)的準(zhǔn)確度；另外，由于超 聲波僅對(duì)干涉物體的形狀產(chǎn)生作用，不存在材質(zhì)選擇性，所以不會(huì)存在漏檢 某些物體引起的運(yùn)動(dòng)干涉的現(xiàn)象。總之，本發(fā)明所述方案能夠準(zhǔn)確安全地檢 測(cè)到可能引起運(yùn)動(dòng)干涉的物體，從而防止運(yùn)動(dòng)干涉的產(chǎn)生。


圖1為現(xiàn)有醫(yī)用X射線診斷和/或治療裝置的組成結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明防止產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉的裝置實(shí)施例的組成結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本發(fā)明實(shí)施例中超聲目標(biāo)檢測(cè)器的組成結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為本發(fā)明實(shí)施例中N個(gè)超聲發(fā)射和接收傳感器的排列方式示意圖。
圖5為圖4的仰視圖。
圖7為本發(fā)明實(shí)施例中分時(shí)掃描工作模式對(duì)應(yīng)的波形示意圖。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉實(shí) 施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說(shuō)明。
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明中提出 一種防止產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉的方 案，該方案適用于醫(yī)用X射線診斷和/或治療領(lǐng)域。具體實(shí)現(xiàn)包括在現(xiàn)有 醫(yī)用X射線診斷和/或治療裝置的基礎(chǔ)上，在X射線源或X射線探測(cè)器，或 X射線源和X射線探測(cè)器上安裝超聲目標(biāo)檢測(cè)器，該超聲目標(biāo)檢測(cè)器中包括 N個(gè)超聲發(fā)射和接收傳感器，其中N為正整數(shù)。N個(gè)超聲發(fā)射和接收傳感器 按X射線探測(cè)器或X射線源，或X射線探測(cè)器和X射線源的外圍周長(zhǎng)進(jìn)行 均勻分布，且這N個(gè)超聲發(fā)射和接收傳感器的發(fā)射和接收面與C型臂的運(yùn) 動(dòng)軸線之間呈預(yù)先設(shè)定的角度，比如135°。超聲目標(biāo)檢測(cè)器按照分時(shí)掃描驅(qū)動(dòng)和分時(shí)掃描接收的工作模式控制這N個(gè)超聲發(fā)射和接收傳感器分別進(jìn)行 超聲發(fā)射和回波信號(hào)接收，并依據(jù)超聲發(fā)射時(shí)的基波信號(hào)相位以及接收到的 回波信號(hào)相位確定測(cè)距值，依據(jù)分時(shí)掃描時(shí)超聲發(fā)射和接收傳感器的位置確 定運(yùn)動(dòng)干涉方位信息，根據(jù)測(cè)距值大小及運(yùn)動(dòng)干涉方位信息控制整個(gè)裝置中 各組成部分的運(yùn)動(dòng)，從而能夠在一定安全距離之內(nèi)中止可能產(chǎn)生碰撞的相向 運(yùn)動(dòng)，即防止運(yùn)動(dòng)干涉的產(chǎn)生。
另外，還可以依據(jù)測(cè)距值及運(yùn)功干涉方位信息進(jìn)行指示和告警，即連
置的整體組成結(jié)構(gòu)的三維模擬圖像，并根據(jù)運(yùn)動(dòng)干涉方位信息及測(cè)距值在適 當(dāng)?shù)奈恢蔑@示一模擬障礙物(本發(fā)明中，將可能引起運(yùn)動(dòng)干涉的物體統(tǒng)稱為 障礙物)，同時(shí)，該障礙物將進(jìn)行指示和報(bào)警，比如可將該障礙物設(shè)置為閃 爍形式并發(fā)出聲音，從而使操作者可以直觀地觀察障礙物的方位和距離，提 醒操作者注意安全。
下面通過(guò)具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明所述方案作進(jìn)一 步地詳細(xì)說(shuō)明
圖2為本發(fā)明防止產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉的裝置實(shí)施例的組成結(jié)構(gòu)示意圖。如圖 2所示，該裝置包括
可水平和垂直移動(dòng)的用于支撐待檢測(cè)患者的病人支撐系統(tǒng)21;
相對(duì)于病人支撐系統(tǒng)做旋轉(zhuǎn)移動(dòng)的X射線檢查裝置，具體包括L型臂 221以及在L型臂的支撐下可進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的C型臂222， C型臂222的一端安 裝有X射線源223,另一端安裝有可相對(duì)于病人支撐系統(tǒng)21做向心或離心 運(yùn)動(dòng)的X射線探測(cè)器224;
安裝在X射線源223或X射線探測(cè)器224，或X射線源223和X射線 探測(cè)器224上的超聲目標(biāo)檢測(cè)器23 (圖中所示表示在兩個(gè)位置均安裝)。
在實(shí)際應(yīng)用中，超聲目標(biāo)檢測(cè)器23的具體安裝位置可根據(jù)需要確定， 但無(wú)論安裝在哪里，其工作原理都是一樣的。如果按照?qǐng)D2所示，在X射 線源223和X射線探測(cè)器224上均安裝超聲目標(biāo)檢測(cè)器23,那么這兩個(gè)超 聲目標(biāo)檢測(cè)器23的工作是彼此獨(dú)立的，各自按照本發(fā)明所述方式進(jìn)行工作。超聲目標(biāo)檢測(cè)器23與圖2所示防止產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉的裝置一起上電工作， 其具體結(jié)構(gòu)如下
圖3為本發(fā)明實(shí)施例中超聲目標(biāo)檢測(cè)器23的組成結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3 所示，包括
N ( )個(gè)超聲發(fā)射和接收傳感器231,這N個(gè)超聲發(fā)射和接收傳感
器231按編號(hào)從1到N的順序，在X射線探測(cè)器224或X射線源223，或 X射線探測(cè)器224和X射線源223的外圍周長(zhǎng)進(jìn)行均勻分布，且這N個(gè)超 聲發(fā)射和接收傳感器231的發(fā)射和接收面與C型臂222的運(yùn)動(dòng)軸線之間呈 135°角，如圖4和5所示。其中，圖4為N個(gè)超聲發(fā)射和接收傳感器的排列 方式示意圖，圖5為圖4的仰視圖。當(dāng)然，這里所提到的角度的具體取值僅 為舉例說(shuō)明，并不用于限制本發(fā)明的技術(shù)方案。
此外，超聲目標(biāo)檢測(cè)器23中進(jìn)一步包括信號(hào)處理器232,用于按照 分時(shí)掃描驅(qū)動(dòng)和分時(shí)掃描接收的工作模式控制N個(gè)超聲發(fā)射和接收傳感器 231分別進(jìn)行超聲發(fā)射和回波信號(hào)接收，并依據(jù)超聲發(fā)射時(shí)的基波信號(hào)相位 以及接收到的回波信號(hào)相位確定測(cè)距值，將測(cè)距值與預(yù)先設(shè)定的安全閥值進(jìn) 行比較，如果測(cè)距值小于安全閥值，則依據(jù)分時(shí)掃描時(shí)的超聲發(fā)射和接收傳 感器231位置確定運(yùn)動(dòng)千涉方位信息并發(fā)送給運(yùn)動(dòng)控制器233;
運(yùn)動(dòng)控制器233,用于依據(jù)接收到運(yùn)動(dòng)干涉方位信息控制圖2所示裝置 中各組成部分的運(yùn)動(dòng)，如病人支撐系統(tǒng)21的水平或垂直方向移動(dòng)、C型臂 222的C軸或R軸旋轉(zhuǎn)以及X射線探測(cè)器224的向心或離心運(yùn)動(dòng)等。當(dāng)然， 在實(shí)際應(yīng)用中，如果裝置中還有其它組成部分可以運(yùn)動(dòng)，本發(fā)明所述方案將 同樣適用。
其中，信號(hào)處理器232中進(jìn)一步包括方位編碼器l、電子掃描發(fā)生器 2、收發(fā)轉(zhuǎn)換器3、發(fā)射驅(qū)動(dòng)器4、模擬轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)5、存儲(chǔ)單元6、回波接收 器7、測(cè)距處理器8、運(yùn)動(dòng)阻礙比較器9、方位處理器10以及電子掃描開(kāi)關(guān) 11;當(dāng)然，在實(shí)際應(yīng)用中，這些組成部分的具體功能均需要在微處理器中的程序產(chǎn)品的控制下實(shí)現(xiàn)。
當(dāng)整個(gè)裝置上電工作后，方位編碼器10將當(dāng)前需要進(jìn)行掃描的超聲發(fā)
射和接收傳感器231的方位標(biāo)識(shí)號(hào)提供給電子掃描發(fā)生器2;這里所提到的 方位標(biāo)識(shí)號(hào)通常是指各超聲發(fā)射和接收傳感器231的編號(hào)，比如1到N中 的一個(gè)數(shù)，按照編號(hào)從1到N的順序?qū)Ω鞒暟l(fā)射和接收傳感器231進(jìn)行 掃描。電子掃描發(fā)生器2根據(jù)接收到的方位標(biāo)識(shí)號(hào)，控制與當(dāng)前需要進(jìn)行掃 描的超聲發(fā)射和接收傳感器231對(duì)應(yīng)的電子掃描開(kāi)關(guān)11關(guān)閉，并在當(dāng)前需 要進(jìn)行掃描的超聲發(fā)射和接收傳感器231對(duì)應(yīng)的掃描位置啟動(dòng)一個(gè)占空比 為50 %的收發(fā)脈沖。在實(shí)際應(yīng)用中，可為該收發(fā)脈沖設(shè)置一定保護(hù)時(shí)間間 隔。這樣處理的好處在于可以使超聲發(fā)射和接收傳感器231在由發(fā)射狀態(tài) 轉(zhuǎn)換為接收狀態(tài)時(shí)，能夠有一定的恢復(fù)時(shí)間；另外還可以防止將發(fā)射的基波 信號(hào)震蕩誤認(rèn)為是回波信號(hào)進(jìn)行接收。收發(fā)轉(zhuǎn)換器3用于控制模擬轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān) 5來(lái)完成對(duì)超聲發(fā)射和接收傳感器231的雙工切換；在收發(fā)脈沖啟動(dòng)的同時(shí)， 收發(fā)轉(zhuǎn)換器3控制模擬轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)5處于發(fā)射狀態(tài)，如圖3所示，發(fā)射驅(qū)動(dòng)器 4產(chǎn)生固有基頻的基波信號(hào)，通過(guò)處于發(fā)射狀態(tài)的模擬轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)5以及與當(dāng) 前需要進(jìn)行掃描的超聲發(fā)射和接收傳感器231對(duì)應(yīng)的處于關(guān)閉狀態(tài)的電子 掃描開(kāi)關(guān)11發(fā)射到當(dāng)前需要進(jìn)行掃描的超聲發(fā)射和接收傳感器231，進(jìn)而 由超聲發(fā)射和接收傳感器231將該基波信號(hào)發(fā)射出去；在將發(fā)射驅(qū)動(dòng)器4中 產(chǎn)生的基波信號(hào)發(fā)射出去的同時(shí)，模擬轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)5將該基波信號(hào)的相位保存 在存儲(chǔ)單元6中；在收發(fā)脈沖的占時(shí)區(qū)結(jié)束后，收發(fā)轉(zhuǎn)換器3控制模擬轉(zhuǎn)換 開(kāi)關(guān)5處于接收狀態(tài)，將通過(guò)當(dāng)前需要進(jìn)行掃描的超聲發(fā)射和接收傳感器對(duì) 應(yīng)的處于關(guān)閉狀態(tài)的電子掃描開(kāi)關(guān)11接收到的回波信號(hào)發(fā)送給回波接收器 7。之后，測(cè)距處理器8計(jì)算存儲(chǔ)單元6中保存的基波相位與回波接收器7 中接收到的回波信號(hào)的相位的差值，并根據(jù)該差值計(jì)算測(cè)距值，發(fā)送給運(yùn)動(dòng) 阻礙比較器9。其中，測(cè)距值的計(jì)算方式為d = 340w〃xAp, d表示測(cè)距 值，Ap表示相位差值，340m〃為聲速。運(yùn)動(dòng)阻礙比較器9將接收到的測(cè)距值與預(yù)先設(shè)定的安全閥值進(jìn)行比較，如果測(cè)距值小于安全閥值，則通知方位
處理器10向運(yùn)動(dòng)控制器233發(fā)送運(yùn)動(dòng)干涉方位信息。安全閥值的具體取值 可根據(jù)實(shí)際需要或根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)置。方位處理器IO在接收到運(yùn)動(dòng)阻礙比 較器9的通知后，根據(jù)接收自方位編碼器1的方位標(biāo)識(shí)號(hào)確定當(dāng)前進(jìn)行掃描 的超聲發(fā)射和接收傳感器231的位置，并根據(jù)所述位置確定運(yùn)動(dòng)干涉方位信 息，將確定出的運(yùn)動(dòng)干涉方位信息發(fā)送給運(yùn)動(dòng)控制器233。由于各超聲發(fā)射 和接收傳感器的分布情況是預(yù)先可知的，所以知道了方位標(biāo)識(shí)號(hào)，也就等于 知道了超聲發(fā)射和接收傳感器231的位置信息，進(jìn)而能夠知道障礙物所在的 方位信息，即運(yùn)動(dòng)干涉方位信息。
運(yùn)動(dòng)控制器233中進(jìn)一步包括狀態(tài)標(biāo)識(shí)器12、運(yùn)動(dòng)相向分析器13和 程序控制開(kāi)關(guān)組14。
狀態(tài)標(biāo)識(shí)器12用于記錄圖2所示防止產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉的裝置中各組成部 分的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。運(yùn)動(dòng)相向分析器13接收到來(lái)自方位處理器10的運(yùn)動(dòng)干涉方 位信息后，根據(jù)狀態(tài)標(biāo)識(shí)器12中記錄的信息確定在運(yùn)動(dòng)干涉方位上存在運(yùn) 動(dòng)的組成部分，并向與存在運(yùn)動(dòng)的組成部分對(duì)應(yīng)的程序控制開(kāi)關(guān)發(fā)送中止命 令。由于預(yù)先已經(jīng)確定了障礙物所在方位信息，那么運(yùn)動(dòng)相向分析器13要 作的就是分析出在該方位上存在哪些運(yùn)動(dòng)，比如，病人支撐系統(tǒng)21是不是 在向障礙物作相向運(yùn)動(dòng)，如果是，則中止病人支撐系統(tǒng)21的運(yùn)動(dòng)，從而避 免碰撞的發(fā)生。程序控制開(kāi)關(guān)組14由M個(gè)程序控制開(kāi)關(guān)組成，每個(gè)程序控 制開(kāi)關(guān)分別串聯(lián)在用于控制圖2所示防止產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉的裝置中各組成部 分的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的運(yùn)動(dòng)控制電路中；每個(gè)程序控制開(kāi)關(guān)在接收到來(lái)自運(yùn)動(dòng)相向 分析器13的中止命令后，由關(guān)閉狀態(tài)轉(zhuǎn)換為打開(kāi)狀態(tài)。也就是說(shuō)，通常狀 態(tài)下，各程序控制開(kāi)關(guān)設(shè)置為關(guān)閉狀態(tài)，從而保證其對(duì)應(yīng)的各組成部分能夠 正常工作。
另外，本發(fā)明實(shí)施例中，對(duì)于可能造成運(yùn)動(dòng)干涉的組成部分，采用的是 中止其運(yùn)動(dòng)的方式。但在實(shí)際應(yīng)用中，也可以采用其它的控制方式來(lái)達(dá)到同 樣的防止產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉的目的。比如，在運(yùn)動(dòng)控制器233中設(shè)置一減速裝置15,用于接收來(lái)自運(yùn)動(dòng)相向分析器13的調(diào)速命令，根據(jù)該命令降低與在運(yùn)
以設(shè)置多個(gè)不同的安全閥值，將計(jì)算得到的測(cè)距值分別與不同的安全閥值進(jìn) 行比較，不同的安全閥值對(duì)應(yīng)不同的運(yùn)動(dòng)執(zhí)行電機(jī)轉(zhuǎn)速。也就是說(shuō)，安全閥 值越大時(shí)，轉(zhuǎn)速可相應(yīng)越快，安全閥值越小時(shí)，轉(zhuǎn)速越低，以防止碰撞發(fā)生。
需要說(shuō)明的是，當(dāng)超聲發(fā)射和接收傳感器231未接收到回波信號(hào)(在掃 描位置無(wú)運(yùn)動(dòng)干涉)或接收到回波信號(hào)但計(jì)算出的測(cè)距值大于安全閥值時(shí)， 信號(hào)處理器232中的電子掃描發(fā)生器2將繼續(xù)掃描下一掃描位置上的超聲發(fā)
另外，電子掃描發(fā)生器2對(duì)N個(gè)超聲發(fā)射和接收傳感器231按照編號(hào)從1 到N的順序進(jìn)行掃描這一過(guò)程的執(zhí)行時(shí)間將會(huì)被限定在一定范圍內(nèi)，以防 止未被掃描到的位置發(fā)生碰撞而不能及時(shí)檢測(cè)到。這一時(shí)間的具體設(shè)置需要 根據(jù)圖2所示裝置中各組成部分的運(yùn)動(dòng)速度來(lái)確定。
基于上述介紹，圖6為本發(fā)明防止產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉的方法實(shí)施例的流程 圖。如圖6所示，包括以下步驟
步驟601:按照分時(shí)掃描驅(qū)動(dòng)和分時(shí)掃描接收的工作模式控制N個(gè)超聲 發(fā)射和接收傳感器分別進(jìn)行超聲發(fā)射和回波信號(hào)接收。
圖7即為本發(fā)明實(shí)施例中分時(shí)掃描工作模式對(duì)應(yīng)的波形示意圖。參照?qǐng)D 7所示，為N個(gè)超聲發(fā)射和接收傳感器分別進(jìn)行編號(hào)，如從1到N,按照編 號(hào)順序，在每個(gè)超聲發(fā)射和接收傳感器對(duì)應(yīng)的掃描位置啟動(dòng)一個(gè)占空比為 50%的收發(fā)脈沖，在該收發(fā)脈沖的占時(shí)區(qū)，通過(guò)超聲發(fā)射和接收傳感器發(fā)送 基波信號(hào)并保存基波信號(hào)的相位，在收發(fā)脈沖的空時(shí)區(qū)，掃描并接收回波信 號(hào)。其中，收發(fā)脈沖設(shè)置為具有一定保護(hù)時(shí)間間隔tl。
步驟602:依據(jù)接收到的回波信號(hào)以及依據(jù)分時(shí)掃描時(shí)超聲發(fā)射和接收 傳感器的位置而確定的運(yùn)動(dòng)干涉方位信息控制所述防止產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉的裝 置中各組成部分的運(yùn)動(dòng)。
本步驟的具體實(shí)現(xiàn)包括計(jì)算保存的基波信號(hào)的相位與接收到的回波信號(hào)的相位的差值，即圖7中的Ap,并根據(jù)該差值計(jì)算測(cè)距值，即計(jì)算差值 與聲速的乘積，得到的結(jié)果即為測(cè)距值；將測(cè)距值與預(yù)先設(shè)定的安全閥值進(jìn) 行比較，如果測(cè)距值小于安全閥值，則將依據(jù)分時(shí)掃描時(shí)超聲發(fā)射和接收傳 感器的位置而確定的運(yùn)動(dòng)干涉方位信息與預(yù)先記錄的防止產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉的 裝置中各組成部分的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行比較，確定在運(yùn)動(dòng)干涉方位上存在運(yùn)動(dòng)的 組成部分，并中止其運(yùn)動(dòng)。
圖6所示方法的具體工作流程請(qǐng)參照?qǐng)D2~ 5所示裝置實(shí)施例中的相應(yīng) 說(shuō)明，此處不再贅述。
總之，采用本發(fā)明的技術(shù)方案，不但可以實(shí)現(xiàn)非接觸式防撞，而且該方 案的實(shí)現(xiàn)不會(huì)受射頻影響，保證了檢測(cè)信號(hào)的準(zhǔn)確度；另外，由于超聲波僅 對(duì)干涉物體的形狀產(chǎn)生作用，不存在材質(zhì)選擇性，所以不會(huì)存在漏檢某些物 體引起的運(yùn)動(dòng)干涉的現(xiàn)象。也就是說(shuō)，本發(fā)明所述方案能夠準(zhǔn)確安全地檢測(cè) 到可能引起運(yùn)動(dòng)干涉的物體，從而防止運(yùn)動(dòng)干涉的產(chǎn)生。
綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的 保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改 進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種防止產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉的裝置，該裝置適用于醫(yī)用X射線診斷和/或治療領(lǐng)域，包括可水平和垂直移動(dòng)的用于支撐待檢測(cè)患者的病人支撐系統(tǒng)；相對(duì)于病人支撐系統(tǒng)做旋轉(zhuǎn)移動(dòng)的X射線檢查裝置，包括L型臂以及在L型臂的支撐下可進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的C型臂，所述C型臂的一端安裝有X射線源，另一端安裝有可相對(duì)于病人支撐系統(tǒng)做向心或離心運(yùn)動(dòng)的X射線探測(cè)器；其特征在于，該裝置還包括安裝在所述X射線源或所述X射線探測(cè)器，或所述X射線源和所述X射線探測(cè)器上的超聲目標(biāo)檢測(cè)器，所述超聲目標(biāo)檢測(cè)器中包括N個(gè)超聲發(fā)射和接收傳感器，所述N為正整數(shù)，所述N個(gè)超聲發(fā)射和接收傳感器按所述X射線探測(cè)器或X射線源，或所述X射線探測(cè)器和X射線源的外圍周長(zhǎng)進(jìn)行均勻分布，且所述N個(gè)超聲發(fā)射和接收傳感器的發(fā)射和接收面與所述C型臂的運(yùn)動(dòng)軸線之間呈預(yù)先設(shè)定的角度；所述超聲目標(biāo)檢測(cè)器，用于按照分時(shí)掃描驅(qū)動(dòng)和分時(shí)掃描接收的工作模式控制所述N個(gè)超聲發(fā)射和接收傳感器分別進(jìn)行超聲發(fā)射和回波信號(hào)接收，并依據(jù)所述接收到的回波信號(hào)以及依據(jù)分時(shí)掃描時(shí)超聲發(fā)射和接收傳感器的位置而確定的運(yùn)動(dòng)干涉方位信息控制所述防止產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉的裝置中各組成部分的運(yùn)動(dòng)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的防止產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉的裝置，其特征在于，所述預(yù)先設(shè)定的角度為135度。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的防止產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉的裝置，其特征在于，所述超聲目標(biāo)檢測(cè)器中進(jìn)一步包括信號(hào)處理器，用于按照分時(shí)掃描驅(qū)動(dòng)和分時(shí)掃描接收的工作模式控制所述N個(gè)超聲發(fā)射和接收傳感器分別進(jìn)行超聲發(fā)射和回波信號(hào)接收，并依據(jù)超聲發(fā)射時(shí)的基波信號(hào)相位和接收到的回波信號(hào)相位確定測(cè)距值，將所述測(cè)距值與預(yù)先設(shè)定的安全閥值進(jìn)行比較，如果所述測(cè)距值小于所述安全閥值，則依據(jù)分時(shí)掃描時(shí)的超聲發(fā)射和接收傳感器位置確定運(yùn)動(dòng)干涉方位信息并發(fā)送給運(yùn)動(dòng)控制器；所述運(yùn)動(dòng)控制器，用于依據(jù)所述接收到的運(yùn)動(dòng)干涉方位信息控制所述防止產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉的裝置中各組成部分的運(yùn)動(dòng)。
4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的防止產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉的裝置，其特征在于，所述信號(hào)處理器包括方位編碼器，用于按預(yù)定順序?yàn)殡娮訏呙璋l(fā)生器以及方位處理器提供當(dāng)前需要進(jìn)行掃描的超聲發(fā)射和接收傳感器的方位標(biāo)識(shí)號(hào)；所述電子掃描發(fā)生器，用于根據(jù)所述方位標(biāo)識(shí)號(hào)，控制與所述當(dāng)前需要進(jìn)行掃描的超聲發(fā)射和接收傳感器對(duì)應(yīng)的電子掃描開(kāi)關(guān)關(guān)閉，并在所述當(dāng)前需要進(jìn)行掃描的超聲發(fā)射和接收傳感器對(duì)應(yīng)的掃描位置啟動(dòng)一個(gè)占空比為50%的收發(fā)脈沖；收發(fā)轉(zhuǎn)換器，用于在所述收發(fā)脈沖啟動(dòng)的同時(shí)，控制模擬轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)處于發(fā)射狀態(tài)，并在所述收發(fā)脈沖的占時(shí)區(qū)結(jié)束后，控制所述模擬轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)處于接收狀態(tài)；發(fā)射驅(qū)動(dòng)器，用于產(chǎn)生基波信號(hào)并通過(guò)所述處于發(fā)射狀態(tài)的模擬轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)以及與所述當(dāng)前需要進(jìn)行掃描的超聲發(fā)射和接收傳感器對(duì)應(yīng)的處于關(guān)閉狀態(tài)的電子掃描開(kāi)關(guān)發(fā)射到所述當(dāng)前需要進(jìn)行掃描的超聲發(fā)射和接收傳感器；所述模擬轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，用于當(dāng)處于發(fā)射狀態(tài)時(shí)，將所述發(fā)射驅(qū)動(dòng)器內(nèi)產(chǎn)生的基波信號(hào)發(fā)射給所述當(dāng)前需要進(jìn)行掃描的超聲發(fā)射和接收傳感器，并將所述基波信號(hào)的發(fā)射相位保存在存儲(chǔ)單元中；當(dāng)處于接收狀態(tài)時(shí)，將接收自所述當(dāng)前需要進(jìn)行掃描的超聲發(fā)射和接收傳感器的回波信號(hào)發(fā)送給回波接收器；所述存 單元，用于保存所述基波信號(hào)的發(fā)射相位；所述回波接收器，用于接收來(lái)自所述模擬轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的回波信號(hào)；測(cè)距處理器，用于計(jì)算所述存儲(chǔ)單元中保存的基波相位與所述回波接收器中接收到的回波信號(hào)的相位的差值，并根據(jù)所述差值計(jì)算測(cè)距值，將計(jì)算出的測(cè)距值發(fā)送給運(yùn)動(dòng)阻礙比較器；所述運(yùn)動(dòng)阻礙比較器，用于將所述測(cè)距值與預(yù)先設(shè)定的安全閥值進(jìn)行比較，如果所述測(cè)距值小于所述安全閥值，則通知所述方位處理器向所述運(yùn)動(dòng)控制器發(fā)送運(yùn)動(dòng)干涉方位信息；所述方位處理器，用于在接收到所述運(yùn)動(dòng)阻礙比較器的通知后，根據(jù)接收自所述方位編碼器的方位標(biāo)識(shí)號(hào)確定當(dāng)前進(jìn)行掃描的超聲發(fā)射和接收傳感器的位置，并根據(jù)所述位置確定運(yùn)動(dòng)干涉方位信息，將所述確定出的運(yùn)動(dòng)干涉方位信息發(fā)送給所述運(yùn)動(dòng)控制器。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的防止產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉的裝置，其特征在于，所述收發(fā)脈沖為具有一定保護(hù)時(shí)間間隔的收發(fā)脈沖。
6、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的防止產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉的裝置，其特征在于，所述運(yùn)動(dòng)控制器包括狀態(tài)標(biāo)識(shí)器，用于記錄所述防止產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉的裝置中各組成部分的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；運(yùn)動(dòng)相向分析器，用于接收來(lái)自所述方位處理器的運(yùn)動(dòng)干涉方位信息，根據(jù)所述狀態(tài)標(biāo)識(shí)器中記錄的所述防止產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉的裝置中各組成部分的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息，確定在所述運(yùn)動(dòng)干涉方位上存在運(yùn)動(dòng)的組成部分，并向與所述存在運(yùn)動(dòng)的組成部分對(duì)應(yīng)的程序控制開(kāi)關(guān)發(fā)送中止命令；程序控制開(kāi)關(guān)組，由M個(gè)程序控制開(kāi)關(guān)組成，每個(gè)程序控制開(kāi)關(guān)分別串聯(lián)在用于控制所述防止產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉的裝置中各組成部分的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的運(yùn)動(dòng)控制電路中；每個(gè)程序控制開(kāi)關(guān)在接收到來(lái)自所述運(yùn)動(dòng)相向分析器的中止命令后，由關(guān)閉狀態(tài)轉(zhuǎn)換為打開(kāi)狀態(tài)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的防止產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉的裝置，其特征在于，所述運(yùn)動(dòng)控制器中進(jìn)一步包括調(diào)速裝置，用于接收來(lái)自所述運(yùn)動(dòng)相向分析器的調(diào)速命令，降低用于控制在所述運(yùn)動(dòng)干涉方位上存在運(yùn)動(dòng)的所述防止產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉的裝置中各組成部分對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)纟丸4于電4兒的轉(zhuǎn)速。
8、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的防止產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉的裝置，其特征在于，所述防止產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉的裝置中進(jìn)一步包括顯示裝置，用于接收來(lái)自所述超聲目標(biāo)檢測(cè)器的運(yùn)動(dòng)干涉方位信息和測(cè)距值，并根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)干涉方位信息和測(cè)距值進(jìn)行指示和告警。
9、 一種防止產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉的方法，該方法基于權(quán)利要求1所述防止產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉的裝置實(shí)現(xiàn)，其特征在于，該方法包括A、按照分時(shí)掃描驅(qū)動(dòng)和分時(shí)掃描接收的工作模式控制N個(gè)超聲發(fā)射和接收傳感器分別進(jìn)行超聲發(fā)射和回波信號(hào)接收；B 、依據(jù)所述接收到的回波信號(hào)以及依據(jù)分時(shí)掃描時(shí)超聲發(fā)射和接收傳感器的位置而確定的運(yùn)動(dòng)干涉方位信息控制所述防止產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉的裝置中各組成部分的運(yùn)動(dòng)。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的防止產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉的方法，其特征在于，所述步驟A包括為所述N個(gè)超聲發(fā)射和接收傳感器分別進(jìn)行編號(hào)，按照編號(hào)順序，在每個(gè)超聲發(fā)射和接收傳感器對(duì)應(yīng)的掃描位置啟動(dòng)一個(gè)占空比為50%的收發(fā)脈沖，在所述收發(fā)脈沖的占時(shí)區(qū)，通過(guò)超聲發(fā)射和接收傳感器發(fā)送基波信號(hào)并保存所述基波信號(hào)的相位，在所述收發(fā)脈沖的空時(shí)區(qū)，掃描并接收回波信
11、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的防止產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉的方法，其特征在于，所述收發(fā)脈沖為具有一定保護(hù)時(shí)間間隔的收發(fā)脈沖。
12、根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的防止產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉的方法，其特征在于，所述步驟B包括計(jì)算所述保存的基波信號(hào)的相位與所述接收到的回波信號(hào)的相位的差值，并根據(jù)所述差值計(jì)算測(cè)距值；將所述測(cè)距值與預(yù)先設(shè)定的安全閥值進(jìn)行比較，如果所述測(cè)距值小于所 述安全閥值，則將依據(jù)分時(shí)掃描時(shí)超聲發(fā)射和接收傳感器的位置而確定的運(yùn) 動(dòng)干涉方位信息與預(yù)先記錄的所述防止產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉的裝置中各組成部分的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行比4交，確定在所述運(yùn)動(dòng)干涉方位上存在運(yùn)動(dòng)的組成部分，并 中止其運(yùn)動(dòng)。
13、根據(jù)權(quán)利要求12所述的防止產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉的方法，其特征在于， 所述根據(jù)所述差值計(jì)算測(cè)距值包括計(jì)算所述差值與聲速的乘積，得到的結(jié)果即為測(cè)距值。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種防止產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉的裝置，適用于醫(yī)用X射線診斷和/或治療領(lǐng)域，在現(xiàn)有醫(yī)用X射線診斷和/或治療裝置的基礎(chǔ)上，本發(fā)明所述裝置中進(jìn)一步包括安裝在X射線源和/或X射線探測(cè)器上的超聲目標(biāo)檢測(cè)器，用于按照分時(shí)掃描驅(qū)動(dòng)和分時(shí)掃描接收的工作模式控制自身N(正整數(shù))個(gè)超聲發(fā)射和接收傳感器分別進(jìn)行超聲發(fā)射和回波信號(hào)接收，并依據(jù)接收到的回波信號(hào)以及依據(jù)分時(shí)掃描時(shí)超聲發(fā)射和接收傳感器的位置而確定的運(yùn)動(dòng)干涉方位信息控制所述防止產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉的裝置中各組成部分的運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明同時(shí)公開(kāi)了一種防止產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉的方法。應(yīng)用本發(fā)明所述的裝置和方法，能夠準(zhǔn)確安全地防止可能產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)干涉。
文檔編號(hào)A61B6/02GK101632590SQ20081011700
公開(kāi)日2010年1月27日 申請(qǐng)日期2008年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月22日
發(fā)明者劉春日, 杜洛山, 英 黃 申請(qǐng)人:北京東方逸騰數(shù)碼醫(yī)療設(shè)備技術(shù)有限公司