本申請(qǐng)是于2013年02月21日提交中國專利局、申請(qǐng)?zhí)枮?01310055278.4、發(fā)明名稱為“在醫(yī)療設(shè)備中定位患者的方法和系統(tǒng)”的中國專利申請(qǐng)的分案。

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明是有關(guān)一種在醫(yī)療設(shè)備中定位患者的方法和系統(tǒng)。

【技術(shù)背景】

在現(xiàn)有的醫(yī)療設(shè)備中定位患者的系統(tǒng)一般通過在醫(yī)療設(shè)備上設(shè)置觀察孔，操作人員通過觀察孔來手動(dòng)的定位患者。此種系統(tǒng)需要耗時(shí)的操作，不利于操作人員的操作。當(dāng)采用激光觀察器來定位患者時(shí)，由于激光定位器發(fā)出的激光束可能損害眼睛，所以在定位時(shí)，醫(yī)生需要告知患者閉上眼睛。對(duì)于特殊患者，需要進(jìn)行眼部的遮擋，如此增加了醫(yī)生的操作時(shí)間。

中國專利公告第cn100556365c號(hào)專利揭示了一種在醫(yī)療設(shè)備中定位患者的系統(tǒng)，操作人員通過遙控掃描床，并在顯示器上觀察患者的位置，來將患者的掃描部位移動(dòng)到目標(biāo)位置。此種定位患者的系統(tǒng)需要人的操作才能將掃描部位移動(dòng)到目標(biāo)位置，如此增加了操作人員的操作過程。

因此，確有必要提供一種改進(jìn)的在醫(yī)療設(shè)備中定位患者的方法和系統(tǒng)，以克服上述在醫(yī)療設(shè)備中定位患者的方法和系統(tǒng)存在的缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種可以減少操作人員的操作步驟并降低操作時(shí)間的在醫(yī)療設(shè)備中定位患者的方法和系統(tǒng)。

本發(fā)明的在醫(yī)療設(shè)備中定位患者的方法是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種在醫(yī)療設(shè)備中定位患者的方法，其包括：

輸入患者的個(gè)人信息以獲取與患者相匹配的人體模型；

計(jì)算患者掃描部位的位置信息；

確定目標(biāo)位置的位置信息；

通過控制系統(tǒng)控制掃描床移動(dòng)從而將掃描部位移動(dòng)到目標(biāo)位置；

所述計(jì)算患者掃描部位的位置信息是通過如下方式得到的：

將患者移入醫(yī)療設(shè)備的掃描腔；

確定掃描床相對(duì)所述目標(biāo)位置的位置信息；

將患者放在掃描床上，確定患者在掃描床上的位置信息；

通過設(shè)置在醫(yī)療設(shè)備的掃描腔內(nèi)壁上的若干個(gè)距離探測(cè)器，計(jì)算出患者身體的圍徑，并優(yōu)化對(duì)應(yīng)的人體模型，根據(jù)所述優(yōu)化后人體模型并結(jié)合掃描床的位置信息及患者在掃描床上的位置信息計(jì)算出患者掃描部位的位置信息。

在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述距離探測(cè)器設(shè)置在醫(yī)療設(shè)備的掃描腔的內(nèi)壁上，所述距離探測(cè)器包括位于x或y方向上的第一距離探測(cè)器和第二距離探測(cè)器，所述距離探測(cè)器還包括位于與第一距離探測(cè)器與第二距離探測(cè)器的連線的中垂線上的第三距離探測(cè)器。

在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述距離探測(cè)器的信號(hào)源是紅外、超聲或者激光。

在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述目標(biāo)位置為磁共振設(shè)備的等中心點(diǎn)。

在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述人體模型包括軀干長(zhǎng)、頭徑圍以及說明擺位姿勢(shì)的參數(shù)。

本發(fā)明的在醫(yī)療設(shè)備中定位患者的系統(tǒng)是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種在醫(yī)療設(shè)備中定位患者的系統(tǒng)，其特征在于，其包括：

構(gòu)建模塊，用于構(gòu)建與患者匹配的人體模型；

計(jì)算模塊，用于根據(jù)人體模型計(jì)算患者掃描部位的位置信息；

確定模塊，用于確定目標(biāo)位置的位置信息；

移動(dòng)模塊，用于通過控制系統(tǒng)控制掃描床移動(dòng)從而將掃描部位移動(dòng)到目標(biāo)位置；

所述計(jì)算患者掃描部位的位置信息是通過如下方式得到的：

將患者移入醫(yī)療設(shè)備的掃描腔；

確定掃描床相對(duì)所述目標(biāo)位置的位置信息；

將患者放在掃描床上，確定患者在掃描床上的位置信息；

通過設(shè)置在醫(yī)療設(shè)備的掃描腔內(nèi)壁上的若干個(gè)距離探測(cè)器，計(jì)算出患者身體的圍徑，并優(yōu)化對(duì)應(yīng)的人體模型，根據(jù)所述優(yōu)化后人體模型并結(jié)合掃描床的位置信息及患者在掃描床上的位置信息計(jì)算出患者掃描部位的位置信息。

在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述目標(biāo)位置為磁共振設(shè)備的等中心點(diǎn)。

在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述人體模型包括軀干長(zhǎng)、頭徑圍以及說明擺位姿勢(shì)的參數(shù)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的在醫(yī)療設(shè)備中定位患者的方法和系統(tǒng)通過與患者等效的人體模型獲取患者的位置信息，計(jì)算出掃描部位到目標(biāo)位置的距離，通過掃描床移動(dòng)將掃描部位移動(dòng)到目標(biāo)位置，如此減少操作步驟，并降低操作時(shí)間；且通過人體模型獲取患者各部分的圍徑，可保證掃描床移動(dòng)距離有效，不會(huì)造成患者的擠壓。

【附圖說明】

圖1是磁共振系統(tǒng)的示意圖。

圖2是本發(fā)明在醫(yī)療設(shè)備中定位患者的方法的流程圖。

圖3是本發(fā)明在醫(yī)療設(shè)備中定位患者的方法的第一實(shí)施例的流程圖。

圖4是本發(fā)明在醫(yī)療設(shè)備中定位患者的方法的第二實(shí)施例的流程圖。

圖5是本發(fā)明第二實(shí)施例的床板上布置壓力傳感器的示意圖。

圖6是本發(fā)明在醫(yī)療設(shè)備中定位患者的方法的第三實(shí)施例的流程圖。

圖7是本發(fā)明第三實(shí)施例的距離探測(cè)器布置的示意圖。

圖8是本發(fā)明在醫(yī)療設(shè)備中定位患者的系統(tǒng)的示意圖。

【具體實(shí)施方式】

請(qǐng)參考圖1所示，圖1展示了包含本發(fā)明的磁共振系統(tǒng)10的主要部件，該系統(tǒng)是通過操作員控制臺(tái)12進(jìn)行控制，控制臺(tái)12包括鍵盤和/或其他輸入設(shè)備13、控制面板14以及顯示屏16?？刂婆_(tái)12通過連接部件18與一臺(tái)獨(dú)立的電腦系統(tǒng)20相連，電腦系統(tǒng)20可以使操作員能在顯示屏16上控制圖像的生成和顯示。該電腦系統(tǒng)20包括通過背板20a進(jìn)行互相溝通的若干模組，這些模組包括有圖像處理器模組22、cpu模組24及內(nèi)存模組26，內(nèi)存模組26可以是業(yè)界熟知的用于存儲(chǔ)圖像數(shù)據(jù)組的幀緩沖器。電腦系統(tǒng)20與硬盤28和磁碟30連接，存儲(chǔ)圖像數(shù)據(jù)和程序，而且通過高速串行連接34與一獨(dú)立控制系統(tǒng)32相連。

控制系統(tǒng)32包括通過一背板32a相互連接在一起的一組模組，所述模組包括cpu模組36、通過串行連接(seriallink)40與控制臺(tái)12連接的脈沖發(fā)生器模組38。控制系統(tǒng)32通過串行連接40接收來自操作員的需要執(zhí)行的掃描序列(scansequence)的指令。脈沖發(fā)生器模組38運(yùn)行系統(tǒng)組件，執(zhí)行指定的掃描序列，輸出數(shù)據(jù)，例如：射頻發(fā)射的射頻脈沖的計(jì)時(shí)、強(qiáng)度、形狀，射頻接收的計(jì)時(shí)和數(shù)據(jù)采集窗口的長(zhǎng)度。脈沖發(fā)生器模組38連接到一系列梯度放大器系統(tǒng)42，用于控制(indicate)掃描過程中產(chǎn)生的梯度脈沖的時(shí)長(zhǎng)和形狀。脈沖發(fā)生器模組38能夠從生理采集控制器44接收病人信息，所述生理采集控制器44通過連接到病人的若干不同的傳感器采集信號(hào)，例如通過安裝在病人身上的電極獲取心電圖信號(hào)。脈沖發(fā)生器模組38最終連接到掃描室接口電路46，掃描室接口電路46接收與病情和磁共振成像系統(tǒng)相關(guān)的傳感器產(chǎn)生的信號(hào)。通過掃描室接口電路46，病人定位系統(tǒng)48接收指令，移動(dòng)病人到指定位置進(jìn)行掃描。

脈沖發(fā)生器模組38產(chǎn)生的梯度波形被運(yùn)用到具有g(shù)x、gy、gz的梯度放大器系統(tǒng)42，每個(gè)梯度放大器激發(fā)梯度線圈組50中對(duì)應(yīng)的一個(gè)梯度線圈，產(chǎn)生用于生成相應(yīng)空間編碼信號(hào)的磁場(chǎng)梯度。梯度線圈組50為磁組件52的一部分，磁組件52還包括有極化磁體54和體射頻線圈56?？刂葡到y(tǒng)32中的收發(fā)器模組58產(chǎn)生的脈沖被射頻放大器60放大，通過發(fā)送/接收開關(guān)62與射頻線圈56進(jìn)行耦合。病人體內(nèi)被激發(fā)的原子核發(fā)出的信號(hào)被射頻線圈56感知到，然后通過發(fā)送/接收開關(guān)62傳輸?shù)角爸梅糯笃?4，放大的磁共振信號(hào)經(jīng)過收發(fā)器模組58的接收部進(jìn)行解調(diào)、過濾、數(shù)字化處理。發(fā)送/接收開關(guān)62可以被脈沖發(fā)生器模組38的信號(hào)控制，從而在發(fā)射模式下電性連接射頻放大器60和射頻線圈56，在接收模式下，電性連接前置放大器64和射頻線圈56。發(fā)送/接收開關(guān)62能夠使單獨(dú)的射頻線圈(例如表面線圈)在發(fā)射和接收的模式下使用。

射頻線圈56收集的磁共振信號(hào)經(jīng)過收發(fā)器模組58進(jìn)行數(shù)字化處理，然后傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)32中的存儲(chǔ)模組66。當(dāng)存儲(chǔ)模組66獲取一組原始的k-空間數(shù)據(jù)后，掃描結(jié)束。原始的k-空間數(shù)據(jù)被重新整理成與每個(gè)將被重建的圖像對(duì)應(yīng)的單獨(dú)的k-空間數(shù)據(jù)組，每個(gè)k-空間數(shù)據(jù)組被輸入到陣列處理器68，進(jìn)行圖像重建后結(jié)合磁共振信號(hào)，形成一組圖像數(shù)據(jù),圖像數(shù)據(jù)通過串行連接34傳輸?shù)诫娔X系統(tǒng)20，并保存在存儲(chǔ)裝置例如硬盤28中。與控制臺(tái)12發(fā)出的指令相對(duì)應(yīng)，所述圖像數(shù)據(jù)可以長(zhǎng)期存儲(chǔ)起來，例如存儲(chǔ)在磁碟30上，或者通過圖像處理器22進(jìn)行進(jìn)一步處理并傳送到控制臺(tái)12，并在顯示屏16上顯示。

圖2為本發(fā)明一種在磁共振設(shè)備中定位患者的方法，其包括：

s201，輸入患者的個(gè)人信息以獲取與患者相匹配的人體模型。

在本步驟中，患者的個(gè)人信息通過鍵盤和/或其他輸入設(shè)備13輸入到電腦系統(tǒng)20內(nèi)，并在顯示屏16上顯示。其中，患者的個(gè)人信息包括患者的身高、體重、年齡、掃描部位及患者在醫(yī)療設(shè)備的掃描腔內(nèi)的方向等。通過所輸入的患者的個(gè)人信息，在電腦系統(tǒng)20內(nèi)匹配出一個(gè)適合該患者的人體模型數(shù)據(jù)。其中，患者在醫(yī)療設(shè)備的掃描腔內(nèi)的方向包括患者頭朝前或腳朝前、俯臥或仰臥、左側(cè)臥或右側(cè)臥。

人體模型是醫(yī)療設(shè)備中的測(cè)量程序?？梢詽M足使用要求的人體模型主要包括下列參數(shù)：軀干長(zhǎng)、頭徑圍以及說明擺位姿勢(shì)的參數(shù)。

s202，計(jì)算患者掃描部位的位置信息。

s203，確定目標(biāo)位置的位置信息。

在本步驟中，該目標(biāo)位置可以通過鍵盤和/或其他輸入設(shè)備13輸入該目標(biāo)位置的位置信息，并在顯示屏16上顯示。在本實(shí)施方式中，所述目標(biāo)位置為磁共振設(shè)備的等中心點(diǎn)。在其他實(shí)施方式中，該目標(biāo)位置也可以是系統(tǒng)在剛出廠時(shí)已經(jīng)設(shè)定好的位置。

s204，通過控制系統(tǒng)控制掃描床移動(dòng)從而將掃描部位移動(dòng)到目標(biāo)位置。

在本步驟中，目標(biāo)位置為磁共振設(shè)備的等中心點(diǎn)。掃描床可以獲取在三個(gè)方向上的當(dāng)前位置，同時(shí)根據(jù)計(jì)算出的掃描部位到等中心點(diǎn)的距離，通過掃描床將待掃描部位移動(dòng)到等中心點(diǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中，本發(fā)明所述的技術(shù)方案有三種具體實(shí)施方式。

實(shí)施例1

請(qǐng)進(jìn)一步參閱圖3所示，其為本發(fā)明的第一實(shí)施例，一種在磁共振設(shè)備中定位患者的方法，其包括：

s301，輸入患者的個(gè)人信息以獲取與患者相匹配的人體模型。

本步驟已在上文描述，在此就不再描述。

s302，將患者移入醫(yī)療設(shè)備的掃描腔。

在本步驟中，可以通過鍵盤和/或其他輸入設(shè)備13將掃描床移入醫(yī)療設(shè)備的掃描腔的位置輸入到電腦系統(tǒng)20內(nèi)。在移動(dòng)患者時(shí)，掃描床自動(dòng)地移動(dòng)到所輸入的位置。在其他實(shí)施方式中，也可以通過手動(dòng)的方式將患者移入醫(yī)療設(shè)備的掃描腔。

s303，通過定位像掃描獲取患者的定位像，通過定位像來確定患者的位置信息。

在本步驟中，通過掃描定位像獲得。在掃描成像序列前，先用特定的序列掃描，產(chǎn)生患者的橫斷面、冠狀面及矢狀面的標(biāo)準(zhǔn)參考圖像，并計(jì)算出掃描部位的位置信息。

對(duì)于某些特定部位，可以使用圖像處理的方法獲得待掃描部位的標(biāo)志性區(qū)域，并以該標(biāo)志性區(qū)域的位置信息作為掃描部位的位置信息。例如，在對(duì)頭部進(jìn)行掃描時(shí)，以胼胝體或腦裂的位置為準(zhǔn)，從而計(jì)算出待掃描部位到目標(biāo)位置的距離。在對(duì)脊柱進(jìn)行掃描時(shí)，以腦脊液的位置看作脊柱；在對(duì)胸腹部進(jìn)行掃描時(shí)，以肺與膈肌的位置看作胸腹部的位置。

s304，確定目標(biāo)位置的位置信息。

本步驟已在上文描述，在此就不再描述。

s305，通過控制系統(tǒng)控制掃描床移動(dòng)從而將掃描部位移動(dòng)到目標(biāo)位置。

在本實(shí)施方式中，該目標(biāo)位置可以為磁共振設(shè)備的等中心點(diǎn)。

實(shí)施例2

請(qǐng)進(jìn)一步參閱圖4所示，其為本發(fā)明的第二實(shí)施例，一種在磁共振設(shè)備中定位患者的方法，其包括：

s401，輸入患者的個(gè)人信息以獲取與患者相匹配的人體模型。

本步驟已在上文描述，在此就不再描述。

s402，確定掃描床相對(duì)所述目標(biāo)位置的位置信息。

在本步驟中，由于掃描床是和電腦系統(tǒng)20相連的，所以掃描床的位置由電腦系統(tǒng)20時(shí)刻監(jiān)控著，掃描床的位置信息可以通過電腦系統(tǒng)20得到。

s403，將患者放在掃描床上，確定患者在掃描床上的位置信息。

在本步驟中，掃描床上設(shè)有定位機(jī)構(gòu)，該定位機(jī)構(gòu)可以為頭部線圈，該頭部線圈的位置與掃描床的位置關(guān)系是已知的。當(dāng)患者躺在掃描床上時(shí)，將頭部放入頭部線圈內(nèi)，由于頭部線圈的位置是已知的，所以可以確定患者的頭部在掃描床上的位置。

s404，通過設(shè)置在掃描床上的若干個(gè)壓力傳感器獲取患者身體的質(zhì)量分布，根據(jù)所述患者身體的質(zhì)量分布等效出患者身體的圍徑，優(yōu)化對(duì)應(yīng)的人體模型，根據(jù)所述優(yōu)化后人體模型并結(jié)合掃描床的位置信息及患者在掃描床上的位置信息計(jì)算出患者掃描部位的位置信息。

請(qǐng)進(jìn)一步參閱圖5所示，在本步驟中，壓力傳感器501是均勻分布在掃描床500上。通過壓力傳感器501獲取患者身體的質(zhì)量分布，根據(jù)所述患者身體的質(zhì)量分布等效出患者身體的圍徑，優(yōu)化對(duì)應(yīng)的人體模型。由于患者的掃描部位、身高及醫(yī)療設(shè)備的掃描腔內(nèi)的方向已經(jīng)知道，同時(shí)患者的頭部在掃描床500上的位置及掃描床500的位置已經(jīng)知道，結(jié)合人體模型可以計(jì)算出患者掃描部位的位置信息。在本實(shí)施方式中，由于患者的各部分的圍徑已經(jīng)知道，可保證掃描床移動(dòng)距離有效，不會(huì)造成患者的擠壓。在其它實(shí)施方式中，壓力傳感器501也可以根據(jù)患者與掃描床500接觸的部位分布程度呈非均勻分布，在患者與掃描床500接觸較多的部位分布的較密集些。

通過本步驟獲取的人體模型可以對(duì)輸入患者信息時(shí)獲取的人體模型進(jìn)行了優(yōu)化，如此使計(jì)算出的患者掃描部位的位置信息更加精確，使掃描部位能更精確地移動(dòng)到目標(biāo)位置。

s405，確定目標(biāo)位置的位置信息。

本步驟已在上文描述，在此就不再描述。

s406，通過控制系統(tǒng)控制掃描床移動(dòng)從而將掃描部位移動(dòng)到目標(biāo)位置。

本步驟已在上文描述，在此就不再描述。

實(shí)施例3

請(qǐng)參閱圖6所示，其為本發(fā)明的第三實(shí)施例，一種在醫(yī)療設(shè)備中定位患者的方法，其包括：

s601，輸入患者的個(gè)人信息以獲取與患者相匹配的人體模型。

本步驟已在上文描述，在此就不再描述。

s602，將患者移入醫(yī)療設(shè)備的掃描腔。

在本步驟中，可以通過手動(dòng)或者自動(dòng)的方式將患者移入醫(yī)療設(shè)備的掃描腔。

s603，確定掃描床的位置信息。

本步驟已在上文描述，在此就不再描述。

s604，將患者放在掃描床上，計(jì)算患者在掃描床的位置信息。

本步驟已在上文描述，在此就不再描述。

s605，通過設(shè)置在醫(yī)療設(shè)備的掃描腔內(nèi)壁上的若干個(gè)距離探測(cè)器，計(jì)算出患者身體的圍徑，并優(yōu)化對(duì)應(yīng)的人體模型，根據(jù)所述優(yōu)化后人體模型并結(jié)合掃描床的位置信息及患者在掃描床上的位置信息計(jì)算出患者掃描部位的信息。

請(qǐng)進(jìn)一步參閱圖7所示，在本步驟中，在磁共振設(shè)備的醫(yī)療設(shè)備的掃描腔74的x軸方向上設(shè)有第一距離探測(cè)器71、第二距離探測(cè)器72及在y軸上設(shè)有的第三距離探測(cè)器73。第三距離探測(cè)器73位于第一距離探測(cè)器71與第二距離探測(cè)器72的連線的中垂線上。當(dāng)患者移入醫(yī)療設(shè)備的掃描腔74后，通過距離探測(cè)器71、72及73可以計(jì)算出患者身體的圍徑，并優(yōu)化對(duì)應(yīng)的人體模型。根據(jù)所述人體模型并結(jié)合掃描床的位置信息及患者在掃描床上的位置信息計(jì)算出患者掃描部位的位置信息。

通過本步驟獲取的人體模型可以對(duì)輸入患者信息時(shí)獲取的人體模型進(jìn)行優(yōu)化，如此使計(jì)算出的患者掃描部位的位置信息更加精確，使掃描部位能更精確地移動(dòng)到目標(biāo)位置。

另外，由于患者表面距離醫(yī)療設(shè)備的掃描腔74的內(nèi)表面的距離為已知，可保證在患者移動(dòng)時(shí)，避免患者擠壓到醫(yī)療設(shè)備的掃描腔74的內(nèi)壁上。

距離探測(cè)器71、72及73可以利用光學(xué)或聲學(xué)的反射原理，通過距離探測(cè)器71、72及73的信號(hào)源發(fā)射信號(hào)并經(jīng)過人體表面反射直至接收所經(jīng)歷的時(shí)間，計(jì)算出探測(cè)器到人體表面的距離。距離探測(cè)器71、72及73的信號(hào)源可以是紅外、超聲或者激光等。

s606，確定目標(biāo)位置的位置信息。

本步驟已在上文描述，在此就不再描述。

s607，通過控制系統(tǒng)控制掃描床移動(dòng)從而將掃描部位移動(dòng)到目標(biāo)位置。

本步驟已在上文描述，在此就不再描述。

請(qǐng)參閱圖8所示，一種在醫(yī)療設(shè)備中定位患者的系統(tǒng)，其包括構(gòu)建模塊801、計(jì)算模塊802、確定模塊803和移動(dòng)模塊804。

構(gòu)建模塊801，用于構(gòu)建與患者匹配的人體模型。

人體模型是醫(yī)療設(shè)備中的測(cè)量程序，其由制造商提供。

計(jì)算模塊802，用于根據(jù)人體模型計(jì)算患者掃描部位的位置信息。

確定模塊803，用于確定目標(biāo)位置的位置信息。

移動(dòng)模塊804，用于通過控制系統(tǒng)控制掃描床移動(dòng)從而將掃描部位移動(dòng)到目標(biāo)位置。

本發(fā)明并不局限于磁共振設(shè)備。在其他醫(yī)療設(shè)備中，如計(jì)算機(jī)斷層掃描設(shè)備或者正電子發(fā)射層析攝影設(shè)備也可以應(yīng)用。

以上所述僅為本發(fā)明的一種實(shí)施方式，不是全部或唯一的實(shí)施方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通過閱讀本發(fā)明說明書而對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案采取的任何等效的變化，均為本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。