放射成像的控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及放射成像的控制系统。一种放射成像的控制系统，包括：运动传感器，其经配置以检测目标对象的动作并生成检测信号；控制器，其经配置以评估所述检测信号，并当评估结果指示所述目标对象的动作不影响成像质量时使得一放射成像系统能够对所述目标对象执行放射成像。采用本实用新型中的方案，可以有效地减少甚至杜绝由目标对象的动作、承载平台的移动、或平板探测器的移动导致的不成功的放射成像，从而从统计平均的角度降低了针对每个目标对象的放射剂量和伤害风险。
【专利说明】放射成像的控制系统
【技术领域】
[0001]本实用新型大体上涉及放射成像的控制。
【背景技术】
[0002]X射线波长短(约0.1?10纳米)，能量大，照在物质上时，仅一部分被物质所吸收，大部分经由原子间隙而透过，表现出很强的穿透能力。X射线的穿透力与物质密度有关，放射成像技术利用差别吸收这种性质可以把密度不同的物质(例如骨骼和肌肉)区分开来。自从X射线被发现之后，放射成像技术被广泛地应用于医学领域。
[0003]大剂量的X射线放射会对人体产生伤害。放射技师完成对患者的摆位,走到机房夕卜，调节曝光参数并按动曝光按钮，完成X射线曝光的过程需要数分钟的时间，患者移动身体或者咳嗽等，会导致投照区域不在正确的位置上。除此以外，一次电性的放射成像的时长约在I?50毫秒(视放射强度和单次放射计量而变化)。在放射成像期间，诸如移动或者由咳嗽导致的抖动等人体的动作将在最终的影像中留下运动伪影，从而导致成像质量不合格(不适合医学诊断的影像质量要求)，进而需要额外的放射剂量重新成像，增加了对人体带来伤害的风险。
[0004]
【发明内容】
[0005]经研究发现，人体的可察觉动作状态(例如抖动状态或静止状态)的持续时间通常大于一次放射成像的放射时长，从而使得检测人体动作以控制放射定时成为可能。
[0006]一个实施例揭示了一种放射成像的控制系统，包括:运动传感器，其经配置以检测目标对象的动作并生成检测信号；控制器，其经配置以评估所述检测信号，并当评估结果指示所述目标对象的动作不影响成像质量时使得一放射成像系统能够对所述目标对象执行放射成像。
[0007]另一个实施例揭示了一种放射成像的控制方法，包括:经由运动传感器检测目标对象的动作并生成检测信号；评估所述检测信号，并当评估结果指示所述目标对象的动作不影响成像质量时使得一放射成像系统能够对所述目标对象执行放射成像。
[0008]在一个实施例中，评估运动传感器的检测信号包括对所述检测信号低通滤波。
[0009]在一个实施例中，评估运动传感器的检测信号还包括对所述检测信号进行温度漂移补偿。
[0010]在一个实施例中，所述检测信号包括目标对象的动作在多个方向上的加速度信号。
[0011]在一个实施例中，评估所述检测信号包括识别所述目标对象的动作、且确定所述动作的位移，当所述动作的位移小于预定门限值时，评估结果指示了所述目标对象的动作不影响成像质量。
[0012]在一个实施例中，确定所述动作的位移包括确定所述动作在所述多个方向上的位移，当所述动作在所述多个方向上的位移均小于相应的预定门限值时，评估结果指示了所述目标对象的动作不影响成像质量。
[0013]在一个实施例中，所述放射成像包括X射线放射成像。
[0014]在一个实施例中，所述运动传感器包括MEMS加速度传感器。
[0015]在一个实施例中，所述运动传感器集成于可穿戴式设备、承载平台、或平板探测器。
[0016]采用本实用新型中的系统及方法，可以有效地减少甚至杜绝由目标对象的动作、承载平台的移动、或平板探测器的移动导致的不成功的放射成像，从而从统计平均的角度降低了针对每个目标对象的放射剂量和伤害风险。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]结合附图，以下关于本揭示的优选实施例的详细说明将更易于理解。本揭示以举例的方式予以说明，并非受限于附图，附图中类似的附图标记指示相似的元件。
[0018]图1示出了一个实施例的放射成像控制系统的示意性系统框图；
[0019]图2示出了一个实施例的运动传感器的检测信号波形图；
[0020]图3示出了图2的信号波形经低通滤波后的曲线图；
[0021]图4示出了一个实施例的放射成像的控制方法400的流程图。
[0022]附图的详细说明意在作为本实用新型的当前优选实施例的说明，而非意在代表本实用新型能够得以实现的仅有形式。应理解的是，相同或等同的功能可以由意在包含于本实用新型的精神和范围之内的不同实施例完成。
【具体实施方式】
[0023]图1示出了一个实施例的放射成像控制系统100的示意性框图。该放射成像控制系统100包括一个放射成像子系统和一个控制子系统。放射成像子系统包括放射器111、卧式承载台112。控制子系统包括运动传感器121和控制器123。控制器123与运动传感器121以及放射器111之间可通信地连接。在放射成像时，目标对象130平卧于卧式承载台112之上，运动传感器附着于目标对象130。放射器111例如但不限于X射线放射器。
[0024]图2示出了一个实施例的运动传感器的检测信号波形图。该实施例中的运动传感器例如但不限于MEMS加速度传感器，其包括加速度传感器和陀螺仪，能够检测在空间中三个方向上的加速度，而加速度信号随时间变化的序列(曲线)又能够反映该信号加速度的频率。如图2中所显示的脉冲是物体往返移动时的加速度信号随时间变化的波形图。运动传感器121的输出数据率例如但不限于500Hz?2000Hz范围之内，既能够保证足够的采样精度和足够小的迟滞，又可避免过高的运算量带来的负担。运动传感器121和控制器123之间的数据传输接口例如但不限于串行外设接口(Serial Peripheral Interface, SPI)、I2C接口等。串行外设接口的数据率高于2Mbps ;I2C接口的数据率可选为100kbps、400kbps或
3.4Mbpsο
[0025]经研究发现，人体常见运动过程中存在噪声，这些噪声的加速度频率较高但不产生位移，基本上不影响放射成像的质量。人体常见的产生位移的动作——例如挪动、摆动、抖动——的加速度频率则集中在1Hz以下，可能影响放射成像的质量。
[0026]高频噪声不产生位移，而产生位移的动作的加速度频率在1Hz以下。因此，运动传感器检测生成的加速度信号序列可经由截止频率约为1Hz (1Hz±10%或者10Hz±5%范围内)的低通滤波处理以滤除噪声。这一低通滤波操作可以凭借数字信号处理器以数字滤波方式实现。视检测精度要求和具体器件或设备的特性而定，还可以对运动传感器检测生成的加速度信号序列进行温度漂移补偿。
[0027]图3示出了图2中X轴加速度变化曲线经低通滤波处理后的曲线。一个单方向动作的起始和结束均处于静止状态，而在加速、减速过程中的加速度的矢量幅度正负相反。因此，如图3中所示的时间段tl或t2内的包含两个零值端点以及一个(正值)波峰和一个(负值)波谷的波形可以作为一个单方向动作(起始和结束)的标识。波峰和波谷的前后顺序可以作为判断动作方向(沿着一个箭头方向还是逆着箭头方向)的标识。
[0028]在动作沿某一方向(例如X轴)的加速度随时间变化的数据和动作的持续时间已知的情况下，可以得到这一动作沿这一方向(例如X轴)的位移。在已知动作沿着三个方向的位移绝对值和三个方向的相互夹角的情况下，通过数学运算很容易得到动作的总位移(绝对值)。将得到的总位移值的与一个预定门限值比较以判断这一动作是否会影响放射成像的质量。总位移值高于预定门限值(的评估结果)指示了该动作可能会造成摆位或运动尾影从而影响放射成像的质量，位移值低于预定门限值(的评估结果)指示了该动作不会影响放射成像的质量。预定门限值可以通过对所使用的放射成像系统的预先实验统计来获取。
[0029]当运动传感器的检测数据包括三个方向上(通常是三个相互垂直的方向)的加速度序列，也可以将三个方向的位移(绝对值)分别与相应门限值比较以判断这一动作是否会影响放射成像的质量。分别针对三个方向的位移预定门限值可以彼此不同。通常的放射成像系统中，放射线的方向大体上垂直于成像平面(靶面)。本领域技术人员应能理解，目标对象在沿着放射线方向(垂直于放射平面)上的位移对成像质量影响较小，相应的位移预定门限值的可取范围较大、且可取值可以较大；而目标对象在平行于放射平面的方向(垂直于放射线方向)上的位移对成像质量影响较大，相应的位移预定门限值可取范围较小、且可取值通常也较小。当三个方向上的位移绝对值均小于相应的门限值时，评估结果指示了该动作不会影响放射成像的质量。而当三个方向上的位移绝对值中的至少一者高于高于相应的门限值时，评估结果指示了该动作可能会造成摆位或运动尾影从而影响放射成像的质量。
[0030]位移的计算有多种可选的方式。一种直接的方式是在动作的持续时间段上(例如图3所示tl或t2)计算加速度的二重积分。加速度的一重积分的结果是速度，二重积分的结果就是位移。
[0031]为了降低计算复杂度和操作延时，可以采用简化的公式来计算位移。可以将一个动作的位移等效为初始速度为零的匀加速直线运动，预先对类似动作不同大小加速度对应的匀加速度值进行统计，以得到加速度峰峰值和平均加速度之间的转移因子，并将转移因子保存。例如对图3中所示时间段tl计算位移时，可以根据加速度峰峰值和转移因子得到平均加速度α，则位移可以采用公式= 来计算。
[0032]当评估结果指示了目标对象130的动作不影响成像质量时，控制器123产生一个使能信号，该使能信号使得放射器111能够对目标对象130执行放射从而经由成像靶面成像。
[0033]系统中还可以包括由操作员输入的控制放射功能开关的定时信号。这一定时信号和控制器123产生的使能信号可以经由‘与’逻辑而产生放射器111的控制信号。
[0034]承载平台112的不期望的移动也可能造成在最终的影像中留下运动伪影。在图1所示实施例的一个变化例中，运动传感器121集成于卧式承载台112，从而可以有效地减少甚至杜绝由承载台112的移动导致的不成功的放射成像。
[0035]在另一个实施例中，系统中的运动传感器的检测输出信号包括至少两个方向上的加速度数据以及角速度数据。检测信号的评估依然包括低通滤波(以及视检测精度要求和具体器件或设备的特性而定的温度漂移补偿)、根据加速度和动作的持续时间确定动作的位移、根据位移与相应门限值比较以判断动作是否影响放射成像的质量。
[0036]在另一个实施例中，控制器与运动传感器和/或放射器之间采用无线数据连接，使用例如但不限于蓝牙接口。
[0037]在一个实施例中，放射器、承载设备、成像设备设计为对目标对象执行放射成像时目标对象呈坐姿。在另一个实施例中，放射器、成像设备设计为对目标对象执行放射成像时目标对象呈站姿。
[0038]在一个实施例中，运动传感器集成于供目标对象使用的可穿戴式设备。
[0039]在另一个实施例中，X射线放射成像装置或子系统包括平板探测器。平板探测器的不期望的移动也可能造成在最终的影像中留下运动伪影。运动传感器集成于平板探测器，从而可以有效地减少甚至杜绝由平板探测器的移动导致的不成功的放射成像。
[0040]图4示出了一个实施例的放射成像的控制方法400的流程图。该控制方法400包括步骤410和步骤420。在步骤410中，经由运动传感器检测目标对象的动作并生成检测信号。在步骤420中，评估所述检测信号，并当评估结果指示所述目标对象的动作不影响成像质量时使得一放射成像系统能够对所述目标对象执行放射成像。步骤420可由一与运动传感器可通信地连接的控制器来执行。控制方法的更多细节已经体现于结合图1至图3所描述的控制系统的实施例中，不再赘述。
[0041]尽管已经阐明和描述了本实用新型的不同实施例，本实用新型并不限于这些实施例。仅在某些权利要求或实施例中出现的技术特征并不意味着不能与其他权利要求或实施例中的其他特征相结合以实现有益的新的技术方案。在不背离如权利要求书所描述的本实用新型的精神和范围的情况下，许多修改、改变、变形、替代以及等同对于本领域技术人员而言是明显的。
【权利要求】
1.一种放射成像的控制系统，其特征在于包括: 运动传感器，其经配置以检测目标对象的动作并生成检测信号； 控制器，其经配置以评估所述检测信号，并当评估结果指示所述目标对象的动作不影响成像质量时使得一放射成像系统能够对所述目标对象执行放射成像。
2.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于评估所述检测信号包括对所述检测信号低通滤波。
3.如权利要求2所述的控制系统，其特征在于评估所述检测信号还包括对所述检测信号进行温度漂移补偿。
4.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于所述检测信号包括目标对象的动作在多个方向上的加速度信号。
5.如权利要求4所述的控制系统，其特征在于评估所述检测信号包括识别所述目标对象的动作、且确定所述动作的位移，当所述动作的位移小于预定门限值时，评估结果指示了所述目标对象的动作不影响成像质量。
6.如权利要求5所述的控制系统，其特征在于确定所述动作的位移包括确定所述动作在所述多个方向上的位移，当所述动作在所述多个方向上的位移均小于相应的预定门限值时，评估结果指示了所述目标对象的动作不影响成像质量。
7.如权利要求1-6中任一项所述的控制系统，其特征在于所述放射成像包括X射线放射成像。
8.如权利要求1-6中任一项所述的控制系统，其特征在于所述运动传感器包括MEMS加速度传感器。
9.如权利要求1-6中任一项所述的控制系统，其特征在于所述运动传感器集成于可穿戴式设备、承载平台、或平板探测器。
【文档编号】A61B6/00GK203943681SQ201420289327
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年5月30日 优先权日:2014年5月30日
【发明者】韦杰, 张剑戈 申请人:锐珂（上海）医疗器材有限公司