专利名称：体外冲击波碎石机定位控制系统和方法
技术领域：
本发明属于一种体外冲击波碎石机定位控制系统和方法。
目前，X光体外冲击波碎石机(见图1)定位方式为手动方式，其操作步骤是首先将大C臂转到与床垂直状态(简称正面)并通过人工开启X光监视人体内结石的X光影象，手动控制床移动直到人体结石的X光影像移到碎石机在X-Z平面的第二焦点的影像位置F为止，然后关闭X光，完成X-Z平面的定位；然后将大C臂转到左或右侧面(简称侧面)重复上述的操作，完成人体结石在Y轴的定位。此种方法不仅要求操作人员有熟练的操作经验，而且操作繁锁，并且X光长时间的照射，对人体造成伤害。例如专利93112128.0多功能肾结石排石机、专利95110616.3人体结石排石治疗仪、专利99101562.2结石排石仪等虽然能使人体结石排出，但临床排石治疗不能自动控制，不够科学化，也不能提高排石效果与结石的治愈率。
本发明的目的是提供一种体外冲击波碎石机定位控制系统和方法，配合X光体外冲击波碎石机，通过计算机计算正面和侧面的X光影象中人体结石影象的虚拟结石中心与第二焦点在该平面的坐标的偏差量实现该面的自动控制；不但使定位操作方便简单、定位速度快、准确度高，而且大大减少X光机的开机时间，减少X射线对病人的伤害、并且延长X光机的使用寿命。
本发明由X光定位体外冲击波碎石机、定位控制系统组成，是利用X光影象中目标结石影象与实际人体内结石的影射关系，通过锁定目标结石时建立的虚拟结石中心在影象中的位移关系反映实际结石的位移关系，利用虚拟结石中心S与第二焦点F的坐标偏差来控制床的移动，实现自动定位。
采用步骤如下(1)、操作员指令计算机抓获一帧正面含人体结石的X光影象；在该过程中，由计算机执行指令控制完成检测并控制大C臂转到正面状态→开启X光→抓获影象→关闭X光→显示并保存抓获影象；(2)、操作员按下鼠标左键或右键并在该X光影象的人体结石影象上拖曳，用鼠标拖曳画出的锁定框对目标结石进行锁定，使目标结石影象被包含在锁定框B内；计算机计算出锁定框B的中心坐标值作为影象中目标结石的虚拟中心S坐标值。(3)、操作员指令计算机开始自动定位过程，计算机接到该指令后通过计算目标结石的虚拟中心S与第二焦点F在x、y坐标轴上的偏差值，控制床移动，检测床的位移量并且按影射关系取得虚拟结石中心S的位移量，确定虚拟结石中心S的新坐标使床上患者体内结石映射在X光映象上的目标结石的虚拟中心S作趋向于第二焦点F运动，同时不断计算S与F的x、y坐标的偏差量作为继续控制的依据，当S与F的坐标偏差量小于允许的误差值时，即完成正面的自动定位控制。(4)、完成正面定位后，由计算机执行指令控制完成开启X光→抓获影象→关闭X光→显示并保存抓获影象。(5)、左或右侧面的定位与上述步骤相同。
本发明设计合理，使临床排石治疗自动控制和更加科学化，提高了排石效果与治愈率，很有推广应用价值。
图1是本发明体外冲击波碎石机示意图；图2是本发明正面含有人体结石X光影象3是本发明目标结石影象被包含在锁定框B内图；图4是本发明目标结石的虚拟中心S作趋向于第二焦点F运动图；图5是本发明自动定位后的图；图6是本发明主要流程图。
达到技术效果的实施方式根据设计构思，本自动定位方法适用于带有下列功能的计算机系统A、图象采集和图象显示功能；B、数据采集功能；C、直接I/O控制功能或与下位机I/O控制通信功能。
图象采集和显示功能用于抓获X光影象并显示在屏幕上，以便操作员可以正确地锁定目标结石。数据采集功能用于采集床的三维坐标数据以及大C臂的角度位置，计算机需要使用这些数据计算出目标实体与X光影象中目标影象的映射关系。直接I/O控制功能是指计算机内带有开关量输入输出卡，控制继点器驱动床的移动。与下位机通讯控制I/O功能是指如果不选择直接I/O控制卡驱动设备时，可选择与下位机(PLC或DDC)通过串行口通讯方式，将控制命令通过编码形式发送到下位机，由下位机I/O控制继点器驱动碎石机床的移动。
主要流程图；(见图6)在流程图的初始条件中，第二焦点F的坐标是冲击波聚焦点X光投影在屏幕上所得对于碎石机，一旦安装调试好，F的坐标就是固定值；自动定位开始时F的坐标随程序一起加载。虚拟结石中心S坐标与第二焦点F坐标的允许误差Δt由操作员预先设置。流程图的控制流程如下①、操作员指令计算机开始正(或左、右侧)面定位后，计算机检测大C臂当前的位置并将其转到正确的位置，其后的开启X光、抓获影象、关闭X光和显示并保存抓获影象是为锁定目标结石影象作准备。
②、操作员按下鼠标左键或右键并在该X光影象的人体结石影象上拖曳，用鼠标拖曳画出的锁定框对目标结石进行锁定，使目标结石影象被包含在锁定框B内(见图3)；然后检取目标锁定框的位置和宽高。计算出锁定框的中点坐标。用锁定框的中点坐标作为虚拟结石中心的坐标。此时已为该平面上的定位作好准备。
③、操作员指令计算机开始该面自动定位，具体说明展开如下符号定义<pre listing-type="program-listing"><![CDATA[stg.x、stg.y-虚拟结石中心坐标f2.x、f2.y-第二焦点坐标 DEVIATE-虚拟结石中心S坐标与第二焦点F坐标的允许误差 Id_Img-当前影象标志变元 ID_C_MIDDLE-C臂在正中的影象标志 ID_C_LEFT-C臂在左侧的影象标志 ID_C_RIGHT-C臂在右侧的影象标志 idCtr-床控制代码变元 ID_BED_LEFT-床左移(Z轴正方向)控制代码 ID_BED_LEFT_FRONT-床左前移(Z轴正方向、X轴负方向)控制代码ID_BED_FRONT-床前移(X负轴方向)控制代码 ID_BED_FRONT_RIGHT-床前右移(X轴负方向、Z轴负方向)控制代码 ID_BED_RIGHT-床右移(Z轴负方向)控制代码 ID_BED_RIGHT_BACK-床右后移(Z轴负方向、X轴正方向)控制代码 ID_BED_BACK-床后移(X轴正方向)控制代码 ID_BED_BACK_LEFT-床后左移(X轴正方向、Z轴正方向)控制代码 x，y，x h，xl，yh，yl-临时变元Bed_Auto(){ xh＝f2.x+DEVIATE；xl＝f2.x-DEVIATE；//建立以第二焦点为 yh＝f2.y+DEVIATE；yl＝f2.y-DEVIATE；//中心的允许误差的边界CtrBedx＝stg.x；y＝stg.y；//虚拟结石中心S的坐标 /*计算虚拟结石中心S坐标与第二焦点F坐标的偏差量，如果偏差在允许 范围内则停止床的移动*/ if(x＜xh && x＞xl && y＜yh && y＞yl) { CtrCommand(IDC_BED_STOP)；//发出停止床移动的命令 return； } switch(id_Img) {case ID_C_MIDDLE//C臂在正中的影象 //根据偏差量确定床的移动方向 if(x＞xh && y＜＝yh && y＞＝yl)idCtr＝ID_BED_LEFT；//床左移 else if(x＞xh && y＜yh)idCtr＝ID_BED_LEFT_FRONT；//床左前移 else if(x＞＝xl&&x＜＝xh&& y＜yl)idCtr＝ID_BED_FRONT；//床前移 else if(x＜xl && y＜yl)idCtr＝ID_BED_FRONT_RIGHT；//床前右移 else if(x＜xl&&y＜＝yb&& y＞＝yl)idCtr＝ID_BED_RIGHT；//床右移 else if(x＜xl &&y＞yh)idCtr＝ID_BED_RIGHT_BACK；//床右后移 else if(x＞＝xl&&x＜＝xh&& y＞yh)idCtr＝ID_BED_BACK；//床后移 else if(x＞xh &&y＞yl)idCtr＝ID_BED_BACK_LEFT；//床后左移 break；case ID_C_LEFT//C臂在左侧的影象 …… break；case ID_C_RIGHT//C臂在右侧的影象 …… break；}CtrCommand(idCtr)；//发出控制床移动的命令CollectBedData()；//采集当前床的位移数据/*将床的位移量影射为虚拟结石中心S的位移量并确定虚拟结石中心S的新坐标*/BedDataToStgData(&stg)； ReDrawStg()；/*清除旧的虚拟结石中心‘+’并在新坐标重画虚拟结石中心‘+’*/ goto CtrBed；//跳转，继续 位移量影射系数由实验所得。]]></pre>执行上面的程序时，将可以看到计算机在控制床移动的时候，同时控制虚拟结石中心‘+’在原‘冻结’显示的X光影象中作趋向于第二焦点‘+’的运动，当虚拟结石中心‘+’与第二焦点‘+’重合或坐标偏差很小时，计算机将控制床停止，从而完成该面的自动定位。在该定位过程，操作人员只需要抓取影象和锁定结石然后指令开始定位即可，其余由计算机完成。因此不仅定位准确度高，而且不需要人工开启X光监视，也不需要人工控制床的移动，所以简化了操作员的操作，同时也减少X射线对病人的伤害并且延长X光机的使用寿命。
权利要求
1.一种体外冲击波碎石机定位控制系统，由X光体外冲击波碎石机、定位控制系统组成，其特征在于利用X光影象中目标结石影象与实际人体内结石的影射关系，通过锁定目标结石时建立的虚拟结石中心在影象中的位移关系反映实际结石的位移关系，利用虚拟结石中心S与第二焦点F的坐标偏差来控制床的移动，实现自动定位。
2.一种体外冲击波碎石机定位控制方法，其特征在于采用下列步骤(1)、操作员指令计算机抓获一帧正面含人体结石的X光影象；在该过程中，由计算机执行指令控制完成检测并控制大C臂转到正面状态→开启X光→抓获影象→关闭X光→显示并保存抓获影象；(2)、操作员按下鼠标左键或右键并在该X光影象的人体结石影象上拖曳，用鼠标拖曳画出的锁定框对目标结石进行锁定，使目标结石影象被包含在锁定框B内；计算机计算出锁定框B的中心坐标值作为影象中目标结石的虚拟中心S坐标值；(3)、操作员指令计算机开始自动定位过程，计算机接到该指令后通过计算目标结石的虚拟中心S与第二焦点F在x、y坐标轴上的偏差值，控制床移动，检测床的位移量并且按影射关系取得虚拟结石中心S的位移量，确定虚拟结石中心S的新坐标使床上患者体内结石映射在X光映象上的目标结石的虚拟中心S作趋向于第二焦点F运动，同时不断计算S与F的x、y坐标的偏差量作为继续控制的依据，当S与F的坐标偏差量小于允许的误差值时，即完成正面的自动定位控制；(4)、完成正面定位后，由计算机执行指令控制完成开启X光→抓获影象→关闭X光→显示并保存抓获影象；(5)、左或右侧面的定位与上述步骤相同。
全文摘要
一种体外冲击波碎石机定位控制系统和方法,配合体外冲击波碎石机,通过计算机正面和侧面的X光影象中人体结石影象的虚拟结石中心与第二焦点在该平面的坐标的偏差量实现该面的自动控制。不但使定位操作方便简单,定位速度快、准确度高,而且大大减少X光机的开机时间,减少X射线对病人的伤害,并且延长X光机的使用寿命。本发明设计合理,使临床排石治疗自动定位控制和更加科学化,提高了排石效果与结石的治愈率,很有推广应用价值。
文档编号A61B17/225GK1387830SQ01119000
公开日2003年1月1日 申请日期2001年5月26日 优先权日2001年5月26日
发明者高田桂 申请人:高田桂