一种放射影像引导下诊治肺肿瘤装置的制作方法

本发明属于医疗器械技术领域，尤其涉及一种放射影像引导下诊治肺肿瘤装置。

背景技术：

众所周知放射治疗是肿瘤治疗的最基本的手段之一，目前，肿瘤放射治疗的主要设备是直线加速器和伽马刀。但由于肿瘤组织被正常组织所包绕，杀灭肿瘤的同时会伤害正常组织。加之放射治疗中如何消除器官的受生理运动的影响，如呼吸运动、膀胱充盈、肠胃蠕动、肿瘤的增大和减小，以及器官的弹性形变、分次治疗中的摆位误差等，使之无法准确到位。在治疗中，射线的焦点与肿瘤靶区的实时定位，实时跟踪无法做到，从而直接影响到肿瘤治疗的效果。

现有CT检查床人工操作不便，无法实现电动调节，移动不便和使用性能低；常规的CT检测方式不适用于检测扁平构件的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种放射影像引导下诊治肺肿瘤装置，旨在解决现有CT检查床人工操作不便，无法实现电动调节，移动不便和使用性能低；常规的CT检测方式不适用于检测扁平构件的问题。

本发明是这样实现的，放射影像引导下诊治肺肿瘤装置，所述放射影像引导下诊治肺肿瘤装置由CT重建设备和CT检查床组成；

所述CT重建设备的一侧放置有CT检查床；

所述CT重建设备由探测器、光管、360°旋转载物平台运动系统、探测器Y向直线运动系统、探测器X向直线运动系统、探测器Z向直线运动系统、光管Z向直线运动系统和被测物组成；

所述探测器Y向直线运动系统、探测器X向直线运动系统、探测器Z向直线运动系统设置在扁平构件的CT重建设备的上方；探测器Y向直线运动系统上架设探测器X向直线运动系统，探测器X向直线运动系统上架架设探测器Z向直线运动系统，探测器固定在探测器Z向直线运动系统上；所述360°旋转载物平台运动系统位于整体结构的中间，所述光管Z向直线运动系统位于扁平构件的CT重建设备下方，光管固定在光管Z向直线运动系统；

所述CT检查床由床体、头枕、头枕导轨、头枕伸缩杆、手臂固定器、手臂固定器伸缩杆、电机、脚轮、脚轮锁止器、床腿、床腿高度调节器、头枕伸缩杆控制键、手臂固定器伸缩杆控制键、床腿高度调节器控制键、电源开关和电源接口，所述的头枕设置在头枕导轨上面；所述的头枕导轨固定在床体上面；所述的头枕伸缩杆一端固定于床体上面，另一端与头枕相连；所述的手臂固定器伸缩杆固定于床体上面；所述的手臂固定器设置在手臂固定器伸缩杆上；所述的电机设置在床体下面中间部位；所述的床腿设置在床体下面四个角内里面；所述的脚轮设置在床腿下面；所述的脚轮锁止器设置于脚轮上面；所述的床腿高度调节器设置于床腿中间；所述的头枕伸缩杆控制键设置在床体侧面，通过导线分别与头枕伸缩杆和电机相连；所述的手臂固定器伸缩杆控制键设置在床体侧面，通过导线分别与手臂固定器伸缩杆和电机相连；所述的床腿高度调节器控制键设置在床体侧面，通过导线分别与床腿高度调节器和电机相连；所述的电源开关在床体侧面；所述的电源接口设置在床体侧面。

进一步，所述探测器与计算机连接，所述计算机设置有图像处理重建模块，所述图像处理重建模块的图像处理方法包括：

第一步，采用锥束滤波反投影算法得到初始图像u₀：对XCT待重建的M幅投影采用滤波反投影算法重建，对圆弧轨迹扫描的锥束投影数据进行半精确重建。圆弧轨迹是短扫描轨迹，即π加扇角扫描轨迹；也是超短扫描轨迹，即小于短扫描的轨迹包括：权重投影数据的偏导数；沿水平与非水平方向的一维希尔伯特变换；圆弧轨迹的反投影；将重建后图像u₀作为初始图像；

第二步，令k＝0，k为迭代次数(k＝0，1，2...K-1)，将u₀作为迭代初始图像u⁽⁰⁾，采用代数迭代法更新图像：

其中，k为迭代次数(k＝0，1，2...K)，即为第k+1次迭代后更新的图像，为更新前图像，j代表图像角标，p_i为第i个探测器单元的投影值，m_in代表图像中第n个像素值对探测器单元i的贡献大小，λ为松弛因子，取值范围0～2之间；

第三步，对得到的图像进行非负值约束：对上步中所有小于0的值赋值为零，即如果则令

第四步，根据梯度下降法对u^(k+1)求图像总变差最小化后的图像：

其中l为梯度下降法的迭代次数(l＝0，1...L-1)，a为步长因子；

第五步，令k＝k+1，u^(k)＝u^(k，L+1)，重复步第二步-第四步，直到满足迭代次数要求。

进一步，所述CT重建设备进一步设置有CT扫描成像检测优化模块，所述CT扫描成像检测优化的方法包括：

前一帧图像通过单帧图像方法进行行人检测，提取检测出的矩形框的坐标并保存；扫描窗口的下边缘坐标小于等于上区域的下边界时用最小窗口遍历匹配；扫描窗口下边缘坐标大于上区域的下边界小于等于中上区域的下边界时用较小窗口遍历匹配；扫描窗口下边缘坐标大于中上区域的下边界小于等于中下区域的下边界时用较大窗口遍历匹配；扫描窗口下边缘坐标大于中下区域下边界时用较大窗口遍历匹配；单帧图像采用划分区域遍历式方法，把图像从上到下依次分为上、中上、中下、下四个区域，并用不同比例的扫描窗口依次对每一区域进行匹配；根据前一帧图像检测的结果对下一帧图像进行跟踪和识别，通过改变前一帧矩形框的横纵坐标值使矩形框放大一定的比例作为当前帧的感兴趣区域，当前帧图像只需对感兴趣区域通过的单帧图像的方法进行扫描窗口遍历匹配，并且根据扫描窗口的下边界区域判断窗口是否会增大。

进一步，所述电机的电子限位控制方法步骤为：

步骤一，调整电机与传感器的相序，若电机的相序与传感器的相序相匹配，电机输出轴受电机控制器控制约转半圈，正转和反转能自动停止；

若电机的相序与传感器的相序不匹配，则电机不会自停，电机只正转不能反转；

步骤二，在显示控制模块上选定电机运行的位置A和位置B，在显示控制模块上按下设置键，设置灯闪烁，将电机输出轴运转至A位置，输出轴向B位置的方向运转，通过高位键和低位键调控电机的上、下位置，按下设置键，设置灯停止闪烁，电机A位置和B位置均设置完成；

步骤三，将电机的输出轴运转至B位置，设置灯闪烁，输出轴向A位置方向运转，通过低位键和高位键调控电机的上、下位置，设置灯停止闪烁。按下设置键，电机B位置和A位置均设置完成；

步骤四，通过电机控制器内的记忆模块将此调整好的相序记忆；

步骤五，设置好电机输出轴的输出路径后，当电机控制器发出正转指令后由电机输出轴带动减速机正转运行，同时传感器发出正转脉冲，通过电机控制器内的信号接收模块接收由传感器发送的信号后，将此信号发送至显示控制模块，显示控制模块检测若此信号是与记忆模块内的相序相符，则向电机发出停机指令由电机输出轴带动减速机停机，减速机停止运行，反之，若显示控制模块检测此信号与记忆模块内的相序不相符，则不发出停机指令，减速机正常运行；

步骤六，设置好电机输出轴的输出路径后，当电机控制器发出反转指令后由电机输出轴带动减速机反转运行，同时传感器发出反转脉冲，通过电机控制器内的信号接收模块接收由传感器发送的信号后，将此信号发送至显示控制模块，显示控制模块检测若此信号是与记忆模块内的相序相符，则向电机发出停机指令由电机输出轴带动减速机停机，减速机停止运行，反之，若显示控制模块检测此信号与记忆模块内的相序不相符，则不发出停机指令，减速机正常运行。

进一步，所述电机控制器设置有混合矩阵列向量和跳频频率估计模块，所述混合矩阵列向量和跳频频率估计模块的信号处理方法包括：

第一步，在p(p＝0，1，2，...P-1)时刻，对表示的频率值进行聚类，得到的聚类中心个数表示p时刻存在的载频个数，个聚类中心则表示载频的大小，分别用表示；

第二步，对每一采样时刻p(p＝0，1，2，...P-1)，利用聚类算法对进行聚类，同样可得到个聚类中心，用表示；

第三步，对所有求均值并取整，得到源信号个数的估计即

第四步，找出的时刻，用p_h表示，对每一段连续取值的p_h求中值，用表示第l段相连p_h的中值，则表示第l个频率跳变时刻的估计；

第五步，根据第二步中估计得到的以及第四步中估计得到的频率跳变时刻估计出每一跳对应的个混合矩阵列向量具体公式为：

这里表示第l跳对应的个混合矩阵列向量估计值；

第六步，估计每一跳对应的载频频率，用表示第l跳对应的个频率估计值，计算公式如下：

本发明提供的放射影像引导下诊治肺肿瘤装置，通过头枕伸缩杆、手臂固定器伸缩杆、床腿高度调节器和脚轮的设置，使操作CT检查床更加轻松便捷，实现电控式调节，移动方便，提升了CT检查床的使用性能。采用射线源与探测器不动，射线倾斜入射穿透物体到达探测器，被测物绕旋转轴旋转时采集物体的二维投影，解决了常规的CT检测方式不适用于检测扁平构件的问题。

附图说明

图1是本发明实施例提供的放射影像引导下诊治肺肿瘤装置结构示意图。

图2是本发明实施例提供的光管、360°旋转载物平台运动系统结构示意图。

图中：1、探测器；2、光管；3、360°旋转载物平台运动系统；4、探测器Y向直线运动系统；5、探测器X向直线运动系统；6、探测器Z向直线运动系统；7、光管Z向直线运动系统；8、被测物；9、CT检查床；9-1、床体；9-2、头枕；9-3、头枕伸缩杆；9-4、头枕导轨；9-5、手臂固定器；9-6、手臂固定器伸缩杆；9-7、电机；9-8、脚轮；9-9、脚轮锁止器；9-10、床腿高度调解器；9-11、床腿；9-12、头枕伸缩杆控制键；9-13、手臂固定器伸缩杆控制键；9-14、床腿高度调节器控制键；9-15、电源接口；9-16、电源开关。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图对本发明的结构作详细的描述。

如图1所示，本发明实施例的放射影像引导下诊治肺肿瘤装置由CT重建设备和CT检查床9组成。

CT重建设备的一侧放置有CT检查床9。

如图1和图2所示，CT重建设备由探测器1、光管2、360°旋转载物平台运动系统3、探测器Y向直线运动系统4、探测器X向直线运动系统5、探测器Z向直线运动系统6、光管Z向直线运动系统7和被测物8组成。

所述探测器Y向直线运动系统4、探测器X向直线运动系统5、探测器Z向直线运动系统6设置在扁平构件的CT重建设备的上方；探测器Y向直线运动系统4上架设探测器X向直线运动系统5，探测器X向直线运动系统5上架架设探测器Z向直线运动系统6，探测器1固定在探测器Z向直线运动系统6上；所述360°旋转载物平台运动系统3位于整体结构的中间，所述光管Z向直线运动系统7位于扁平构件的CT重建设备下方，光管2固定在光管Z向直线运动系统7。

CT检查床9由床体9-1、头枕9-2、头枕导轨9-4、头枕伸缩杆9-3、手臂固定器9-5、手臂固定器伸缩杆9-6、电机9-7、脚轮9-8、脚轮锁止器9-9、床腿9-11、床腿高度调节器9-10、头枕伸缩杆控制键9-12、手臂固定器伸缩杆控制键9-13、床腿高度调节器控制键9-14、电源开关9-15和电源接口9-16，所述的头枕9-2设置在头枕导轨9-4上面；所述的头枕导轨9-4固定在床体9-1上面；所述的头枕伸缩杆9-3一端固定于床体9-1上面，另一端与头枕9-2相连；所述的手臂固定器伸缩杆9-6固定于床体9-1上面；所述的手臂固定器9-5设置在手臂固定器伸缩杆9-6上；所述的电机9-7设置在床体9-1下面中间部位；所述的床腿9-11设置在床体9-1下面四个角内里面；所述的脚轮9-8设置在床腿9-11 下面；所述的脚轮锁止器9-9设置于脚轮9-8上面；所述的床腿高度调节器9-10设置于床腿9-11中间；所述的头枕伸缩杆控制键9-12设置在床体侧面，通过导线分别与头枕伸缩杆9-4和电机9-7相连；所述的手臂固定器伸缩杆控制键9-13设置在床体9-1侧面，通过导线分别与手臂固定器伸缩杆9-6和电机9-7相连；所述的床腿高度调节器控制键9-14设置在床体侧面，通过导线分别与床腿高度调节器9-10和电机9-7相连；所述的电源开关9-16在床体侧面；所述的电源接口9-15设置在床体侧面。

进一步，所述探测器与计算机连接，所述计算机设置有图像处理重建模块，所述图像处理重建模块的图像处理方法包括：

第一步，采用锥束滤波反投影算法得到初始图像u₀：对XCT待重建的M幅投影采用滤波反投影算法重建，对圆弧轨迹扫描的锥束投影数据进行半精确重建。圆弧轨迹是短扫描轨迹，即π加扇角扫描轨迹；也是超短扫描轨迹，即小于短扫描的轨迹包括：权重投影数据的偏导数；治水平与非水平方向的一维希尔伯特变换；圆弧轨迹的反投影；将重建后图像u₀作为初始图像；

第二步，令k＝0，k为迭代次数(k＝0，1，2...K-1)，将u₀作为迭代初始图像u⁽⁰⁾，采用代数迭代法更新图像：

其中，k为迭代次数(k＝0，1，2...K)，即为第k+1次迭代后更新的图像，为更新前图像，j代表图像角标，p_i为第i个探测器单元的投影值，m_in代表图像中第n个像素值对探测器单元i的贡献大小，λ为松弛因子，取值范围0～2之间；

第三步，对得到的图像进行非负值约束：对上步中所有小于0的值赋值为零，即如果则令

第四步，根据梯度下降法对u^(k+1)求图像总变差最小化后的图像：

其中l为梯度下降法的迭代次数(l＝0，1...L-1)，a为步长因子；

第五步，令k＝k+1，u^(k)＝u^(k，L+1)，重复步第二步-第四步，直到满足迭代次数要求。

进一步，所述CT重建设备进一步设置有CT扫描成像检测优化模块，所述CT扫描成像检测优化的方法包括：

前一帧图像通过单帧图像方法进行行人检测，提取检测出的矩形框的坐标并保存；扫描窗口的下边缘坐标小于等于上区域的下边界时用最小窗口遍历匹配；扫描窗口下边缘坐标大于上区域的下边界小于等于中上区域的下边界时用较小窗口遍历匹配；扫描窗口下边缘坐标大于中上区域的下边界小于等于中下区域的下边界时用较大窗口遍历匹配；扫描窗口下边缘坐标大于中下区域下边界时用较大窗口遍历匹配；单帧图像采用划分区域遍历式方法，把图像从上到下依次分为上、中上、中下、下四个区域，并用不同比例的扫描窗口依次对每一区域进行匹配；根据前一帧图像检测的结果对下一帧图像进行跟踪和识别，通过改变前一帧矩形框的横纵坐标值使矩形框放大一定的比例作为当前帧的感兴趣区域，当前帧图像只需对感兴趣区域通过的单帧图像的方法进行扫描窗口遍历匹配，并且根据扫描窗口的下边界区域判断窗口是否会增大。

进一步，所述电机的电子限位控制方法步骤为：

步骤一，调整电机与传感器的相序，若电机的相序与传感器的相序相匹配，电机输出轴受电机控制器控制约转半圈，正转和反转能自动停止；

若电机的相序与传感器的相序不匹配，则电机不会自停，电机只正转不能反转；

步骤二，在显示控制模块上选定电机运行的位置A和位置B，在显示控制模块上按下设置键，设置灯闪烁，将电机输出轴运转至A位置，输出轴向B位置的方向运转，通过高位键和低位键调控电机的上、下位置，按下设置键，设置灯停止闪烁，电机A位置和B位置均设置完成；

步骤三，将电机的输出轴运转至B位置，设置灯闪烁，输出轴向A位置方向运转，通过低位键和高位键调控电机的上、下位置，设置灯停止闪烁。按下设置键，电机B位置和A位置均设置完成；

步骤四，通过电机控制器内的记忆模块将此调整好的相序记忆；

步骤五，设置好电机输出轴的输出路径后，当电机控制器发出正转指令后由电机输出轴带动减速机正转运行，同时传感器发出正转脉冲，通过电机控制器内的信号接收模块接收由传感器发送的信号后，将此信号发送至显示控制模块，显示控制模块检测若此信号是与记忆模块内的相序相符，则向电机发出停机指令由电机输出轴带动减速机停机，减速机停止运行，反之，若显示控制模块检测此信号与记忆模块内的相序不相符，则不发出停机指令，减速机正常运行；

步骤六，设置好电机输出轴的输出路径后，当电机控制器发出反转指令后由电机输出轴带动减速机反转运行，同时传感器发出反转脉冲，通过电机控制器内的信号接收模块接收由传感器发送的信号后，将此信号发送至显示控制模块，显示控制模块检测若此信号是与记忆模块内的相序相符，则向电机发出停机指令由电机输出轴带动减速机停机，减速机停止运行，反之，若显示控制模块检测此信号与记忆模块内的相序不相符，则不发出停机指令，减速机正常运行。

进一步，所述电机控制器设置有混合矩阵列向量和跳频频率估计模块，所述混合矩阵列向量和跳频频率估计模块的信号处理方法包括：

第一步，在p(p＝0，1，2，...P-1)时刻，对表示的频率值进行聚类，得到的聚类中心个数表示p时刻存在的载频个数，个聚类中心则表示载频的大小，分别用表示；

第二步，对每一采样时刻p(p＝0，1，2，...P-1)，利用聚类算法对进行聚类，同样可得到个聚类中心，用表示；

第三步，对所有求均值并取整，得到源信号个数的估计即

第四步，找出的时刻，用p_h表示，对每一段连续取值的p_h求中值，用表示第l段相连p_h的中值，则表示第l个频率跳变时刻的估计；

第五步，根据第二步中估计得到的以及第四步中估计得到的频率跳变时刻估计出每一跳对应的个混合矩阵列向量具体公式为：

这里表示第l跳对应的个混合矩阵列向量估计值；

第六步，估计每一跳对应的载频频率，用表示第l跳对应的个频率估计值，计算公式如下：

本发明的工作原理：

射线源发出的主射束与360°旋转载物平台运动系统的旋转轴成非90°的倾角a，探测器与360°旋转载物平台系统的旋转轴垂直。可以采用以下方式实现二维投影的采集：采用射线源与探测器不动，射线倾斜入射穿透被测物到达探测器，被测物绕旋转轴旋转时采集物体的二维投影。本发明采用射线源与探测器不动，射线倾斜入射穿透物体到达探测器，被测物绕旋转轴旋转时采集物体的二维投影，解决了常规的CT检测方式不适用于检测扁平构件的问题。首先利用脚轮调整CT检查床到合适位置停下，并用脚轮锁止器锁止停好，再根据受检查人员体型，通过床腿高度调节器控制键调节CT检查床高度，通过头枕伸缩杆控制键调解头枕位置，通过手臂固定器伸缩杆控制键调节手臂固定器位置，使受检查人员更舒适地进行CT检查。通过头枕伸缩杆、手臂固定器伸缩杆、床腿高度调节器和脚轮的设置，使操作CT检查床更加轻松便捷，实现电控式调节，移动方便，提升了CT检查床的使用性能。

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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。