专利名称：一种ct机的扫描范围确定方法、系统及ct机的制作方法
技术领域：
本发明涉及医学领域，特别是一种计算机断层扫描(CT)机的扫描范围确定方法、系统及CT机。
背景技术：
如图I所示，在利用CT机对人体进行扫描成像时，需要将患者101放置在病人检查台102的床板1021上，通过移动床板1021将患者101水平放置送入CT机架103的扫描区域才能进行扫描检查，在进行扫描检查时，通常包括两个阶段，第一个阶段是定位扫描(toposcan)阶段，也即扫描范围的确定阶段，用于确定扫描的起始位置、结束位置和机架(gantry)的倾斜角度。第二个阶段是断层扫描(tomoscan)阶段，即真正的扫描成像阶段。 目前，第一阶段都是利用X-线成像进行扫描范围的确定，虽然这种X-线成像的辐射剂量在安全范围以内，但是CT机领域仍致力于进一步降低患者的辐射剂量。
发明内容
有鉴于此，本发明一方面提出了一种CT机的扫描范围确定方法,另一方面提出了一种CT机的扫描范围的确定系统及CT机，再一方面提出了一种计算机程序及计算机可读的记录介质，用以代替X-线成像的扫描范围确定方法，降低定位期间对患者的辐射剂量。本发明所提出的CT机的扫描范围确定方法，包括为检查台床板设定坐标系；确定扫描平面在所述坐标系中的初始位置；利用位于患者上方的第一摄像头采集患者的正位图像；和/或，利用位于患者侧方的第二摄像头采集患者的侧位图像；从所述正位图像和/或所述侧位图像中识别出目标器官的体表标识点，根据所述体表标志点确定目标器官的检查范围，所述检查范围包括检查起始位置；根据所述检查起始位置在所述坐标系中的位置以及所述扫描平面在所述坐标系中的初始位置，确定扫描平面的扫描起始位置。较佳地，该方法进一步包括根据所述侧位图像确定目标器官相对于机架中心的位置。较佳地，该方法进一步包括根据所述正位图像和所述侧位图像确定重建视野。其中，若所述目标器官为头部；所述根据所述正位图像和所述侧位图像确定目标器官的检查范围包括从所述正位图像和所述侧位图像中识别出头顶的位置，根据所述头顶的位置确定头部的检查起始位置；从所述侧位图像中识别出外眼睑和外耳道的位置，根据所述外眼睑和外耳道的连线确定机架的倾斜角度；或者，若所述目标器官为胸部；所述根据所述正位图像和所述侧位图像确定目标器官的检查范围包括从所述正位图像中识别出锁骨的位置，根据所述锁骨的位置确定胸部的检查起始位置。较佳地，所述第一摄像头和所述第二摄像头均为全景摄像头；所述根据所述正位图像和/或所述侧位图像确定目标器官的检查范围之前，进ー步包括将所述第一摄像头采集的正位图像重构为适合人眼的平面视图的正位图像，将所述第二摄像头采集的侧位图像重构为适合人眼的平面视图的侧位图像。本发明所提出的CT机的扫描范围确定系统，所述CT机包括检查台床板；该系统包括坐标设置単元，用于为检查台床板设定坐标系；位于患者上方的第一摄像头，用于采集患者的正位图像；位于患者侧方的第二摄像头，用于采集患者的侧位图像；
第一图像处理单元，用于从所述正位图像和/或所述侧位图像中识别出目标器官的体表标识点,根据所述体表标志点确定目标器官的检查范围,所述检查范围包括检查起始位置；坐标确定单元，用于确定扫描平面在所述坐标系中的初始位置；根据所述检查起始位置在所述坐标系中的位置以及所述扫描平面在所述坐标系中的初始位置，确定扫描平面的扫描起始位置。较佳地，所述第一图像处理单元进ー步用于根据所述侧位图像确定目标器官相对于CT机机架中心的位置。较佳地，所述第一图像处理单元进ー步用于根据所述正位图像和所述侧位图像确定重建视野。较佳地，所述第一摄像头和所述第二摄像头均为全景摄像头；该系统进ー步包括第二图像处理单元，用于将所述第一摄像头采集的正位图像重构为适合人眼的平面视图的正位图像，并将重构后的正位图像输出给第一图像处理单元；将所述第二摄像头采集的侧位图像重构为适合人眼的平面视图的侧位图像，并将重构后的侧位图像输出给第ー图像处理单元。本发明所提出的CT机，包括上述任ー种具体实现形式的CT机的扫描范围确定系统。或者，本发明所提出的CT机，也可包括设置有坐标系的检查台床板；位于患者上方的第一摄像头，用于采集患者的正位图像；位于患者侧方的第二摄像头，用于采集患者的侧位图像；第一图像处理单元，用于从所述正位图像和/或所述侧位图像中识别出目标器官的体表标识点,根据所述体表标志点确定目标器官的检查范围,所述检查范围包括检查起始位置；坐标确定单元，用于确定扫描平面在所述坐标系中的初始位置；根据所述检查起始位置在所述坐标系中的位置以及所述扫描平面在所述坐标系中的初始位置，确定扫描平面的扫描起始位置。较佳地，所述第一图像处理单元进ー步用于根据所述侧位图像确定目标器官相对于CT机机架中心的位置。较佳地，所述第一图像处理单元进ー步用于根据所述正位图像和所述侧位图像确定重建视野。较佳地，所述第一摄像头和所述第二摄像头均为全景摄像头；该系统进ー步包括第二图像处理单元，用于将所述第一摄像头采集的正位图像重构为适合人眼的平面视图的正位图像，并将重构后的正位图像输出给第一图像处理单元；将所述第二摄像头采集的侧位图像重构为适合人眼的平面视图的侧位图像，并将重构后的侧位图像输出给第ー图像处理单元。本发明所提出的计算机程序，当所述计算机程序运行于一机器中吋，能使所述机器执行上述任ー种具体实现形式的方法。
本发明所提出的计算机可读的记录介质，存储了上述的计算机程序。从上述方案中可以看出，由于本发明利用两个光学摄像头分别采集患者正位和侧位的图像，井根据采集到的图像来确定目标器官的检查范围，根据预设的床板的坐标系，确定扫描起始位置，从而实现了用光学成像代替X-线成像来实现扫描范围的确定，因此降低了定位期间对患者的辐射剂量。此外，通过利用该光学图像进ー步确定目标器官相对于CT机架中心的位置，可以減少目前人工确定目标器官相对于CT机架中心的位置的误差，节约人力成本，并可缩短病人的整个扫描时间。同样，通过利用该光学图像进一步确定重建视野，同样可以減少目前人工确定重建视野的误差，节约人力成本，并可缩短病人的整个扫描时间。另外，通过利用全景摄像头来采集光学图像，可以扩大采集视角，増加了系统的可应用性。
下面将通过參照附图详细描述本发明的优选实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其它特征和优点，附图中图I为利用CT机进行扫描时的示意图。图2为本发明实施例中CT机的扫描范围确定方法的流程示意图。图3为本发明实施例中两个摄像头与患者之间的位置关系的示意图。图4a和图4b为进行头部扫描时的，从正位图像图4a和侧位图像图4b中确定头部检查范围的示意图。图5为本发明一个实施例中CT机的扫描范围确定系统的结构示意图。图中101-患者102-检查台103-CT机架1021-床板201-为床板设定坐标系 202-确定扫描平面初始位置 203-采集光学图像204-确定检查范围205-确定扫描起始位置301-第一摄像头302-第二摄像头T-头顶位置St-检查起始位置A、B-外眼睑位置C、D-外耳道位置Tg-倾斜角度
501-坐标设置单元502-第一摄像头503-第二摄像头504-第一图像处理单元505-坐标确定単元506-第二图像处理单元
具体实施例方式本发明中，为了減少定位期间对患者的辐射伤害，考虑用光学成像来代替X-线成像进行扫描范围的确定，即利用位于患者上方的第一摄像头采集患者的正位图像，利用位于患者侧方的第二摄像头采集患者的侧位图像，之后通过在该正位图像和/或侧位图像中识别出目标器官的体表标识点来确定目标器官的检查范围，包括检查起始位置，必要时(如进行头部扫描时)还包括机架的倾斜角度，即扫描平面的倾斜角度，此外，还可包括供參考的检查结束位置。此外，为了确定出扫描平面与检查起始位置之间的相对位置，以确定扫描平面的起始扫描位置，本发明中为检查台床板设定ー个坐标系，并确定扫描平面在该坐标系中的初始位置，之后根据目标器官的检查起始位置在该坐标系中的位置，确定扫描平面的扫描起始位置。 进ー步地，本发明中还可根据根据所述正位图像和所述侧位图像确定目标器官相对于机架中心的位置。此外，本发明中还可根据所述正位图像和所述侧位图像确定重建视野。具体实现时，上述第一摄像头和第二摄像头可以为普通摄像头，只要能满足当前的视角范围即可。或者，为了扩大视角范围，上述第一摄像头和第二摄像头也可以为全景摄像头，此时，在根据正位图像和/或侧位图像确定目标器官的检查范围之前，应首先将所述第一摄像头采集的正位图像重构为适合人眼的平面视图的正位图像，将所述第二摄像头采集的侧位图像重构为适合人眼的平面视图的侧位图像。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本发明进ー步详细说明。图2为本发明实施例中CT机的扫描范围确定方法的流程示意图。如图2所示，该方法包括如下步骤步骤201，为检查台床板设定坐标系。其中，为检查台床板设定的坐标系可以是标在检查台床板上的坐标系，也可以是与床板图像比例一致的电子坐标系，具体采用何种应用可根据实际需要确定。该坐标系可以是个能标识床板前后移动的ー维坐标系，也可以是包含该前后移动方向的ニ维以上坐标系。步骤202，确定扫描平面在所述坐标系中的初始位置。其中，该初始位置可以是ー个绝对位置，也可以是ー个相对位置，具体可根据实际
需要设置。步骤203，采集光学图像，即利用位于患者上方的第一摄像头采集患者的正位图像，和/或，利用位于患者侧方的第二摄像头采集患者的侧位图像。图3为本发明实施例中两个摄像头与患者之间的位置关系的示意图。如图3所示，第一摄像头301位于患者101的上方，用于采集患者101的正位图像，第二摄像头302位于患者101的侧方，用于采集患者101的侧位图像。
实际应用中，根据扫描的目标器官的不同，确定目标器官检查范围所需的图像也可能不同，因此本步骤中有可能只需采集其中一幅图像，也有可能需要同时采集两幅图像。例如，进行胸部扫描时，可只需采集正位图像；而进行头部扫描时，可只需采集侧位图像，或者正位图像和侧位图像都需采集。当然，实际应用中，也可不考虑具体扫描哪个目标器官，而均采集两幅图像，之后在步骤204中再进行选用。步骤204，从所述正位图像和/或所述侧位图像确定目标器官的检查范围，该检查范围中包括检查起始位置，若进行头部扫描等，还包括机架的倾斜角度。此外，该检查范围中还可包括參考的检查结束位置。下面分别以进行头部扫描和胸部扫描的情况为例，对本步骤进行举例说明。图4a和图4b为进行头部扫描时的，从正位图像图4a和侧位图像图4b中确定头部检查范围的示意图。如图4a和4b所示，本步骤中，可从正位图像图4a和侧位图像图4b中 识别出头顶的位置T，根据所述头顶的位置T确定头部的检查起始位置St ;并从侧位图像图4b中识别出两侧外眼睑的位置A、B和两侧外耳道的位置C、D，根据ー侧外眼睑的位置A和该侧外耳道的位置C的连线确定机架的倾斜角度Tg。之后，可将机架按照该倾斜角度进行傾斜。具体实现时，也可只识别出ー侧外眼睑的位置(如A)和ー侧外耳道的位置(如C)，之后根据识别出的外眼睑的位置和外耳道的位置的连线确定机架的倾斜角度Tg。当目标器官为胸部时，本步骤中，可从所述正位图像中识别出锁骨的位置，根据所述锁骨的位置确定胸部的检查起始位置。可见，上述过程中，首先从所述正位图像和/或所述侧位图像中识别出目标器官的体表标识点，根据所述体表标志点确定目标器官的检查范围。步骤205，根据所述检查起始位置在所述坐标系中的位置以及所述扫描平面在所述坐标系中的初始位置，确定扫描平面的扫描起始位置。本步骤中，根据所述检查起始位置在所述坐标系中的位置以及所述扫描平面在所述坐标系中的初始位置，可计算出床板需要移动的距离，从而确定出扫描平面的扫描起始位置。之后，可将床板移至该扫描起始位置处进行扫描，然后可根据实时显示的扫描图像所对应的扫描部位判断扫描是否结束。或者，若预先确定了參考的检查结束位置，也可在扫描进行到该检查结束位置时结束扫描，或不考虑该检查结束位置，直接根据扫描得到的图像判断是否需要结束扫描。本实施例中，在开始扫描之前，可根据所述侧位图像确定目标器官相对于机架中心(iso-center)的位置，并通过移动床板将目标器官移至机架的中心。例如，可根据侧位图像确定目标器官体表的上下轮廓，并通过移动床板将目标器官体表的上下轮廓的中心移至机架的中心。本实施例中，进ー步地，还可以根据所述正位图像和所述侧位图像确定重建视野(FOV，Field of View)。例如，对于视野轮廓为正方形的FOV的情况，可根据侧位图像确定目前器官体表的上下轮廓，并得到上下轮廓之间的最大距离值；根据正位图像确定目标器官体表的左右轮廓，并得到左右轮廓之间的最大距离值；从两个最大距离值中选取较大者作为重建FOV的视野边长，根据上述上下轮廓和左右轮廓可以确定目标器官的中心，根据所述目标器官的中心可以确定重建FOV的视野中心。如图4a所示，可根据正位图像中头部的左右轮廓之间的最大距离值L和侧位图像中头部的上下轮廓之间的最大距离值H确定重建FOV的视野边长，即し实际应用中，若第一摄像头和第二摄像头为全景摄像头，则步骤203和步骤204之间，进一歩包括将所述第一摄像头采集的正位图像重构为适合人眼的平面视图的正位图像，将所述第二摄像头采集的侧位图像重构为适合人眼的平面视图的侧位图像。除了上述示例中的头部和胸部的应用以外，本发明中的技术方案还可以应用于其它部位的扫描，如手、脚、胳膊以及腿等的扫描，应用范围较广。以上对本发明实施例中CT机的扫描范围确定方法进行了详细描述，下面再对本 发明实施例中CT机的扫描范围确定系统进行详细描述。图5为本发明一个实施例中CT机的扫描范围确定系统的结构不意图。如图5所示，该系统可包括坐标设置単元501、第一摄像头502、第二摄像头503、第一图像处理单元504和坐标确定单元505。其中，坐标设置単元501用于为检查台床板设定坐标系。第一摄像头502，位于患者的上方，用于采集患者的正位图像。第二摄像头503，位于患者的侧方，用于采集患者的侧位图像。第一图像处理单元504，用于从所述正位图像和/或所述侧位图像中识别出目标器官的体表标识点，根据所述体表标志点确定目标器官的检查范围，所述检查范围包括检查起始位置，若进行头部扫描等，还包括机架的倾斜角度。此外，该检查范围中还可包括參考的检查结束位置。例如，当目标器官为头部时，第一图像处理单元504可从正位图像和侧位图像中识别出头顶的位置，根据所述头顶的位置确定头部的检查起始位置，从侧位图像中识别出外眼睑和外耳道的位置，根据所述外眼睑和外耳道的连线确定机架的倾斜角度。当目标器官为胸部时，第一图像处理单元504可从正位图像中识别出锁骨的位置，根据所述锁骨的位置确定胸部的检查起始位置。坐标确定单元505，用于确定扫描平面在所述坐标系中的初始位置；根据所述检查起始位置在所述坐标系中的位置以及所述扫描平面在所述坐标系中的初始位置，确定扫描平面的扫描起始位置。进ー步地，该第一图像处理单元504可根据侧位图像确定目标器官相对于CT机机架中心的位置。例如,可根据侧位图像确定目标器官体表的上下轮廓,并通过移动床板将目标器官体表的上下轮廓的中心移至机架的中心。进ー步地，第一图像处理单元504可根据正位图像和侧位图像确定重建视野。例如，对于视野轮廓为正方形的FOV的情况，可根据侧位图像确定目前器官体表的上下轮廓，并得到上下轮廓之间的最大距离值；根据正位图像确定目标器官体表的左右轮廓，并得到左右轮廓之间的最大距离值；从两个最大距离值中选取较大者作为重建FOV的视野边长，根据上述上下轮廓和左右轮廓可以确定目标器官的中心，根据所述目标器官的中心可以确定重建FOV的视野中心。本实施例中，当第一摄像头502和第二摄像头503均为全景摄像头时，该系统进ー步包括位于摄像头与第一图像处理单元504之间的第二图像处理单元506，用于将所述第一摄像头502采集的正位图像重构为适合人眼的平面视图的正位图像，并将重构后的正位图像输出给第一图像处理单元504，将所述第二摄像头503采集的侧位图像重构为适合人眼的平面视图的侧位图像，并将重构后的侧位图像输出给第一图像处理单元504。本发明实施例中的CT机可包括上述任一具体实现形式的CT机的扫描范围确定系统。此外，具体实现时，本发明实施例中的CT机也可不包括上述坐标设置単元501，而是包括设置有坐标系的检查台床板等。具体 采用何种方式，可根据实际需要确定。本发明还提供了一种机器可读的存储介质，存储用于使ー机器执行如本文所述的CT机的扫描范围确定方法的指令。具体地，可以提供配有存储介质的系统或者装置，在该存储介质上存储着实现上述实施例中任一实施例的功能的软件程序代码，且使该系统或者装置的计算机(或CPU或MPU)读出并执行存储在存储介质中的程序代码。在这种情况下，从存储介质读取的程序代码本身可实现上述实施例中任何ー项实施例的功能，因此程序代码和存储程序代码的存储介质构成了本发明的一部分。用于提供程序代码的存储介质实施例包括软盘、硬盘、磁光盘、光盘(如⑶-ROM、CD-R、CD-RW、DVD-ROM、DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW)、磁带、非易失性存储卡和 ROM。可选择地，可以由通信网络从服务器计算机上下载程序代码。此外，应该清楚的是，不仅可以通过执行计算机所读出的程序代码，而且可以通过基于程序代码的指令使计算机上操作的操作系统等来完成部分或者全部的实际操作，从而实现上述实施例中任意一项实施例的功能。此外，可以理解的是，将由存储介质读出的程序代码写到插入计算机内的扩展板中所设置的存储器中或者写到与计算机相连接的扩展单元中设置的存储器中，随后基于程序代码的指令使安装在扩展板或者扩展单元上的CPU等来执行部分和全部实际操作，从而实现上述实施例中任一实施例的功能。本发明公开了ー种CT机的扫描范围确定系统、方法、CT机、计算机程序及可读记录介质。其中，系统可包括用于为检查台床板设定坐标系的坐标设置単元，用于采集患者图像的摄像头，用于根据患者图像确定目标器官检查范围的第一图像处理单元，用于根据扫描平面与目标器官检查起始位置在所述坐标系中的相对距离确定扫描平面的扫描起始位置的坐标确定単元。本发明所公开的技术方案能够降低定位期间对患者的辐射剂量。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种CT机的扫描范围确定系统，所述CT机包括检查台床板；其特征在于，该系统包括 位于患者上方的第一摄像头(502)，用于采集患者的正位图像； 位于患者侧方的第二摄像头(503)，用于采集患者的侧位图像； 第一图像处理单元(504)，用于从所述正位图像和/或所述侧位图像中识别出目标器官的体表标识点，根据所述体表标志点确定目标器官的检查范围，所述检查范围包括检查起始位置； 坐标确定单元(505)，用于确定扫描平面在所述检查台床板的坐标系中的初始位置；根据所述检查起始位置在所述坐标系中的位置以及所述扫描平面在所述坐标系中的初始位置，确定扫描平面的扫描起始位置。
2.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述第一图像处理单元(504)进一步用于根据所述侧位图像确定目标器官相对于CT机机架中心的位置。
3.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述第一图像处理单元(504)进一步用于根据所述正位图像和所述侧位图像确定重建视野。
4.根据权利要求I至3中任一项所述的系统，其特征在于，所述第一摄像头(502)和所述第二摄像头(503)均为全景摄像头；该系统进一步包括 第二图像处理单元(506)，用于将所述第一摄像头采集的正位图像重构为适合人眼的平面视图的正位图像，并将重构后的正位图像输出给第一图像处理单元；将所述第二摄像头采集的侧位图像重构为适合人眼的平面视图的侧位图像，并将重构后的侧位图像输出给第一图像处理单元。
5.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，该系统还包括坐标设置单元(501)，用于为检查台床板设定坐标系。
6.一种CT机，包括检查台床板，其特征在于，该CT机还包括如权利要求I至5中任一项所述的CT机的扫描范围确定系统。
7.—种CT机的扫描范围确定方法,其特征在于,该方法包括 为检查台床板设定坐标系(201)； 确定扫描平面在所述坐标系中的初始位置(202)； 利用位于患者上方的第一摄像头采集患者的正位图像；和/或，利用位于患者侧方的第二摄像头采集患者的侧位图像(203)； 从所述正位图像和/或所述侧位图像中识别出目标器官的体表标识点，根据所述体表标志点确定目标器官的检查范围，所述检查范围包括检查起始位置(204)； 根据所述检查起始位置在所述坐标系中的位置以及所述扫描平面在所述坐标系中的初始位置，确定扫描平面的扫描起始位置(205)。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括根据所述侧位图像确定目标器官相对于机架中心的位置。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括根据所述正位图像和所述侧位图像确定重建视野。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述目标器官为头部；所述根据所述正位图像和所述侧位图像确定目标器官的检查范围包括从所述正位图像和所述侧位图像中识别出头顶的位置，根据所述头顶的位置确定头部的检查起始位置；从所述侧位图像中识别出外眼睑和外耳道的位置，根据所述外眼睑和外耳道的连线确定机架的倾斜角度； 或者，所述目标器官为胸部；所述根据所述正位图像和所述侧位图像确定目标器官的检查范围包括从所述正位图像中识别出锁骨的位置，根据所述锁骨的位置确定胸部的检查起始位置。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一摄像头和所述第二摄像头均为全景摄像头；所述根据所述正位图像和/或所述侧位图像确定目标器官的检查范围之前，进一步包括将所述第一摄像头采集的正位图像重构为适合人眼的平面视图的正位图像，将所述第二摄像头采集的侧位图像重构为适合人眼的平面视图的侧位图像。
12.—种计算机程序，当所述计算机程序运行于一机器中时，能使所述机器执行如权利要求7-11中任一项所述的方法。
13.一种计算机可读的记录介质，存储了如权利要求15所述的计算机程序。
全文摘要
本发明公开了一种CT机的扫描范围确定系统、方法、CT机、计算机程序及可读记录介质。其中，系统包括用于为检查台床板设定坐标系的坐标设置单元，用于采集患者图像的摄像头，用于根据患者图像确定目标器官检查范围的第一图像处理单元，用于根据扫描平面与目标器官检查起始位置在所述坐标系中的相对距离确定扫描平面的扫描起始位置的坐标确定单元。本发明所公开的技术方案能够降低定位期间对患者的辐射剂量。
文档编号A61B6/03GK102805636SQ201110145238
公开日2012年12月5日 申请日期2011年5月31日 优先权日2011年5月31日
发明者张克军, 陈马昊, 王雨晨, 吴韬炯, 姜涛 申请人:上海西门子医疗器械有限公司