一种带有负重模拟装置的CT系统的制作方法

一种带有负重模拟装置的ct系统
技术领域
1.本发明涉及医疗技术领域，特别涉及一种带有负重模拟装置的ct系统。


背景技术：

2.急骨科疾病的症状和体征表现也多在站立负重时加重，而卧床休息时减轻。目前的影像检查多数都是在卧位下完成的，因此对骨与关节位置、间隙、位移判断较差，使临床医生对站立位负重状态下ct检查的渴望日益增加。部分厂商已经研制出了站立位负重状态下进行扫描的ct机，可以应用于膝关节和踝关节，但价格昂贵，如何应用现有的设备，尽量真实、全面反映站立位负重状态下足部、踝关节、膝关节、髋关节，甚至脊柱的ct影像，这就成为人们研究的新方向。
3.现有技术cn109171798a记载了一种下肢模拟负重牵引器，通过腰带和肩带对人体的固定和施加牵引力，给患者增加负重，使得足底压力板上固定的体重秤的读数与患者站立于同规格的体重秤上的数值契合，契合后开始ct扫描。
4.现有技术cn111685789b记载了一种卧位负重ct模拟装置，通过推板向脚底施加与体重相等的力，为患者模拟站立时的关节受力状态。
5.上述两种现有方法对患者施加的牵引力始终为其体重值，只有较为单一的施力点施加在患者的身上，患者的舒适度差。


技术实现要素：

6.本发明提供一种带有负重模拟装置的ct系统。
7.本发明实施例提供一种带有负重模拟装置的ct系统，包括：ct检查装置、检查床、肩部包裹带、腰部包裹带、大腿包裹带、小腿包裹带、踝部包裹带、脚踏板、牵引装置，第一压力传感器以及控制单元；ct检查装置包括球管和探测器，球管用于发射x射线，探测器用于接收由球管发射的x射线穿过患者的被检部位后的x射线信号；检查床上设置多个第一压力传感器，用于检测患者施加在检查床上的压力；脚踏板用于支撑患者的脚部；肩部包裹带、腰部包裹带、大腿包裹带、小腿包裹带、踝部包裹带分别连接牵引装置；控制单元用于根据多个第一压力传感器中的至少一个第一压力传感器的压力数据控制牵引装置。
8.另一实施例，还包括相机，相机用于获取患者进入ct检查室的体态，根据患者的体态调整检查床的形变。
9.另一实施例，脚踏板上设置有多个第二压力传感器，多个第二压力传感器分布在脚掌前跖区、外侧区和足跟区。
10.另一实施例，至少一个第二压力传感器连接报警装置，若第二压力传感器的压力数据超过预设范围，报警装置发出提示
11.另一实施例，控制单元用于根据多个第一压力传感器中的至少一个第一压力传感器的压力数据控制牵引装置，包括，牵引装置根据从患者的被检部位向患者头部方向布置的第一传感器数据对被检部位布置的包裹带和或从被检部位向患者头部方向布置的包裹
带施加牵引力。
12.另一实施例，至少包括一组牵引装置，牵引装置产生两个相反方向的牵引力。
13.另一实施例，多个第一传感器按照预设比例分布在至少2m的长度范围内。
14.另一实施例，肩部包裹带、腰部包裹带、大腿包裹带、小腿包裹带、踝部包裹带中的至少一个包裹带内填充有流体。
15.另一实施例，肩部包裹带、腰部包裹带、大腿包裹带、小腿包裹带、踝部包裹带外表面为光滑材料。
16.另一实施例，检查床上设置有手臂固定装置，用于固定患者的手臂。
17.与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：提供一种带有负重模拟装置的ct系统，能够自动控制和调节对患者施加的负重和对患者施加负重的位置，使得患者舒适的卧位姿势下即可模拟站立时的关节生理负重状态，获得更准确的ct图像数据。
附图说明
18.图1是本发明实施例提供的带有负重模拟装置的ct系统的结构示意图；
19.图2是本发明实施例提供的第二压力传感器对应分布在标准脚型的脚掌前跖区、外侧区和足跟区的示意图；
20.图3是本发明实施例提供的控制单元。
具体实施方式
21.为了更清楚的说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本技术应用于其他类似场景。除非从语言环境中显而易见或另作说明，途中相同符号代表相同结构或操作。
22.应当理解，本文使用的“装置”、“单元”、“系统”是用于区分不同的组件、元件、部件、部分或装配的一种方法，然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换词语。
23.如本技术和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”等词并非特指单数，也可包括复数。一般来说，术语“包括“与”包含“仅提示包括已明确标识的步骤或元素，而这些步骤或元素不构成一个排他性的罗列，方法或者装置也可能包含其他的步骤或元素。
24.本技术中使用了流程图来说明本技术的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒叙或同时处理各个步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程中移除某一步或多步操作。
25.如图1所示，本实施例提供一种带有负重模拟装置的ct系统，包括ct检查装置101、检查床102、肩部包裹带103、腰部包裹带104、大腿包裹带105、小腿包裹带106、踝部包裹带107107、脚踏板108108、牵引装置109，第一压力传感器110(图中未示出)以及控制单元；ct检查装置101包括球管和探测器，球管用于发射x射线，探测器用于接收由球管发射的x射线
穿过患者的被检部位后的x射线信号；检查床102上设置多个第一压力传感器110，用于检测患者施加在检查床102上的压力；脚踏板108用于支撑患者的脚部；肩部包裹带103、腰部包裹带104、大腿包裹带105、小腿包裹带106、踝部包裹带107分别连接牵引装置109；控制单元用于根据多个第一压力传感器110中的至少一个第一压力传感器110的压力数据控制牵引装置109。具体的，肩部包裹带103、腰部包裹带104、大腿包裹带105、小腿包裹带106、踝部包裹带107可滑动连接的固定在检查床102上，目的是适应不同身高、不同体态的患者，使得患者舒服地进行佩戴。具体的，多个第一传感器按照预设比例分布在检查床102上至少2m的长度范围内，可以检测到大部分患者从头到脚各个部分的压力数据。具体的，可以多个第一传感器可以以传感器阵列的形式排布，每个传感器间隔10厘米,或者每个传感器间隔20厘米，且传感器沿检查床102的宽度方向也按照上述预设比例分布。多个第一传感器还可以以不规则的距离间隔排布，如，对ct检查科室接待的就诊儿童、青少年、成年人、老年人的身高数据进行统计，还可以在上述年龄基础上，对不同年龄层的人进行不同性别的统计，比如男童、女童、男性青少年、女性青少年等，根据统计得到的最多的身高数据以及身材比例在肩部、腰部、大腿、小腿、踝部位置放置多个第一传感器。当患者躺在检查床102上，使患者的脚部固定在脚踏板108上，对患者起到定位和支撑作用，放置患者由于施加的牵引力而在病床上移动。获取患者需要进行扫描检查的部位信息，具体的，本发明以患者待检查的部位为髋关节举例，在进行ct扫描前，使患者佩戴好肩部包裹带103和腰部包裹带104，每个包裹带的两端可以以卡扣的形式连接对患者实现包裹，或者每个包裹带可以以可穿戴的形式套在患者的对应部位，如肩部包裹带103可以选择背带式包裹带，使得患者可以背上肩部包裹带103，其他的包裹带，如腰部包裹带104、大腿包裹带105、小腿包裹带106、踝部包裹带107采用卡扣连接并都可以分别与肩部包裹带103连接，使得包裹带与患者的位置固定效果更好，本技术对包裹带与患者对应部位的佩戴方式不作限制。本技术选用包裹带的目的是增大包裹带与患者的接触面积，优选的，包裹带内部采用摩擦力大的材料制成，如硅胶、橡胶等尽量使得内部表面不平整来增大包裹带与患者的摩擦力，使得对患者施加牵引力时，降低患者的不适感和对患者和包裹带实现良好的固定状态。待患者佩戴好肩部包裹带103和腰部包裹带104后，接收检查床102上患者腰部以上的多个第一压力传感器110信息，将所有腰部以上的多个第一传感器数据相加，获得腰部以上的总压力数据，控制单元接收总压力数据，将总压力数据除以施力点的个数，本实施例的施力点个数为2，分别是肩部包裹带103和腰部包裹带104，因此控制单元将总压力数据除以2获得的压力数据发送给牵引装置109，牵引装置109以该压力数据分别牵引肩部包裹带103和腰部包裹带104，完成对髋关节的受力模拟。牵引装置109可以是液压缸或电动马达等。
26.优选的，还可以在ct检查室内安装相机，相机用于捕捉患者进入ct检查室的体态，如驼背、骨盆前倾、骨盆后倾、站姿下膝关节无屈曲或过度伸直等，基于捕捉相机捕捉到的体态信息，待患者躺在检查床102上后，病床根据相机捕捉到的患者体态，病床会发生形变使得病床的结构与患者体态相适应，可以更加还原患者站立时的关节位置，而且可以使得患者可以在一个舒适的姿势下进行检查，且可以获得精准的图像数据。
27.还可以根据患者的体态和患者的体重数据，预测患者能够承受的最大的力。优选的，还可以接收患者的病史信息或医生对患者病情的初步预估结果，结合患者的病史信息或医生对患者病情的初步预估结果，以及患者的体态和患者的体重，确定患者能够承受的
最大的力，患者能够承受的最大的力可以医生根据经验预估得到。为了准确测量施加到患者身上的力是否是患者能够承受的力，可以在脚踏板108上设置多个压力传感器，脚踏板108上的压力传感器可以准确获取病人的整体受力情况，优选的，脚踏板108上的多个压力传感器可以分布在不同位置，分布在标准脚型的脚掌前跖区201、外侧区202和足跟区203。具体的，标准脚型的脚掌前跖区201、外侧区202和足跟区203可以通过对ct检查科室接待的就诊儿童、青少年、成年人、老年人的脚型数据进行统计，还可以在上述年龄基础上，对不同年龄层的人进行不同性别的统计，比如男童、女童、男性青少年、女性青少年等，根据统计得到的每个年龄层、不同性别的最多的脚型数据在对应的脚掌前跖区201、外侧区202和足跟区203放置传感器。不同年龄层的人和不同性别的患者的脚型数据对应的脚掌前跖区201、外侧区202和足跟区203的差异在预设范围内，可以仅在一处放置传感器。由于患者体态的不同，即使能够承受的最大的力相同，但是该最大的力分布在脚掌前跖区201、外侧区202和足跟区203的力不同，因此可以根据患者的体态，确定患者脚掌前跖区201、外侧区202和足跟区203能够承受的最大的力作为压力阈值，将获得的脚掌前跖区201、外侧区202和足跟区203的实际压力与脚掌前跖区201、外侧区202和足跟区203的压力阈值进行比较，如果脚掌前跖区201、外侧区202和足跟区203的实际压力超过压力阈值，报警装置发出警报。本方案可以在对患者施加负重模拟ct检查时保障患者的安全。并且如果牵引装置109出现任何故障，可以根据报警装置的提示，及时对患者采取救助。
28.优选的，本方案提供一种控制单元，该控制单元用于根据多个第一压力传感器110中的至少一个第一压力传感器110的压力数据控制牵引装置109，包括，牵引装置109根据从患者的被检部位向患者头部方向布置的第一传感器数据对被检部位布置的包裹带和或从被检部位向患者头部方向布置的包裹带施加牵引力。具体的，以患者进行髋关节检查为例，根据本方法，可以对腰部包裹带104施加全部牵引力，也可以对腰部包裹带104和肩部包裹带103分别施加牵引力，如将总压力数据除以施力点的个数，本实施例的施力点个数为2，分别是肩部包裹带103和腰部包裹带104，因此控制单元将总压力数据除以2获得的压力数据发送给牵引装置109，牵引装置109以该压力数据分别牵引肩部包裹带103和腰部包裹带104，完成对髋关节的受力模拟。
29.优选的，本发明还包括至少一组牵引装置109，可以分别向两个相反方向施加牵引力，优选的，一组牵引装置109中的两个牵引装置109分别放置在ct检查装置101的两侧，可以理解为放在ct机架的两侧。本发明的一个实施例，若患者本次检查是对患者的髋关节进行ct拍摄，但是根据患者的病史信息或者患者的体态，患者的腿部无法承受力或者无法承受较大的力，可以对患者的大腿包裹带105施加与患者髋关节检查施加的模拟负重力大小相等方向相反的力，这样使得患者腿部受力被两个方向的力抵消，降低患者检查的不适度。
30.本发明的另一个实施例，若患者本次检查是对患者的膝关节进行ct拍摄，但是根据患者的病史信息或者患者的体态，患者的腰部无法承受力或者无法承受较大的力，可以对患者的大腿包裹带105施加负重模拟的牵引力，可以对患者的腰部包裹带104施加与患者膝关节检查施加的模拟负重力大小相等方向相反的力，这样使得患者腰部受力被两个方向的力抵消，降低患者检查的不适度。
31.本发明的另一个实施例，肩部包裹带103、腰部包裹带104、大腿包裹带105、小腿包裹带106、踝部包裹带107中的至少一个所述包裹带内填充有流体，流体的填充量可以是固
定的，也可以是根据患者的关节的粗细或者屈曲度自适应填充，使得填充有流体的包裹带适应性的与患者的身体部位进行贴合，对患者的身体部位起到固定作用，减轻患者检查过程的不适感，同时提升成像质量。
32.本发明的另一个实施例，肩部包裹带103、腰部包裹带104、大腿包裹带105、小腿包裹带106、踝部包裹带107外表面为光滑材料，避免包裹带与病床等外界环境产生较大的摩擦力，影响实际施加在被检部位的负重模拟力即牵引力。
33.本发明的另一个实施例，检查床102上设置有手臂固定装置，用于固定患者的手臂，避免由于对患者施加牵引力后，患者在病床上滑动或摆动，保证成像质量。
34.图3是本发明实施例提供的一种控制单元，控制单元可以为计算机设备。
35.具体的，计算机设备还包括通信接口302和通信总线304，其中处理器301、通信接口302、存储器303通过通信总线304完成相互间的通信。通信总线304可以是外设部件互连标准(peripheral component interconnect，pci)总线或扩展工业标准结构(extended industry standard architecture，eisa)总线等。该通信总线304可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。通信接口302用于上述计算机与其他设备之间的通信。
36.发明中所称处理器301可以是中央处理单元(central processing unit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现成可编程门阵列(field programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，处理器301是计算机设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个计算机设备的各个部分。
37.存储器303可用于存储计算机程序，处理器301通过运行或执行存储在存储器303内的计算机程序，以及调用存储在存储器303内的数据，实现电子设备的各种功能。
38.存储器303可以包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(rom)、可编程rom(prom)、电可编程rom(eprom)、电可擦除可编程rom(eeprom)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(ram)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram以多种形式可得，诸如静态ram(sram)、动态ram(dram)、同步dram(sdram)、双数据率sdram(ddrsdram)、增强型sdram(esdram)、同步链路(synchlink)dram(sldram)、存储器总线(rambus)直接ram(rdram)、直接存储器总线动态ram(drdram)、以及存储器总线动态ram(rdram)等。
39.虽然本发明披露根据上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

技术特征：
1.一种带有负重模拟装置的ct系统，其特征在于，包括ct检查装置、检查床、肩部包裹带、腰部包裹带、大腿包裹带、小腿包裹带、踝部包裹带、脚踏板、牵引装置，第一压力传感器以及控制单元；所述ct检查装置包括球管和探测器，所述球管用于发射x射线，所述探测器用于接收由所述球管发射的x射线穿过所述患者的被检部位后的x射线信号；所述检查床上设置多个所述第一压力传感器，用于检测所述患者施加在所述检查床上的压力；所述脚踏板用于支撑所述患者的脚部；所述肩部包裹带、腰部包裹带、大腿包裹带、小腿包裹带、踝部包裹带分别连接所述牵引装置；所述控制单元用于根据多个所述第一压力传感器中的至少一个所述第一压力传感器的压力数据控制所述牵引装置。2.根据权利要求1所述的ct系统，其特征在于，还包括相机，所述相机用于获取患者进入ct检查室的体态，根据所述患者的体态调整所述检查床的形变。3.根据权利要求1所述的ct系统，其特征在于，所述脚踏板上设置有多个第二压力传感器，所述多个第二压力传感器对应分布在标准脚型的脚掌前跖区、外侧区和足跟区。4.根据权利要求3所述的ct系统，其特征在于，所述至少一个第二压力传感器连接报警装置，若所述第二压力传感器的压力数据超过预设范围，所述报警装置发出提示。5.根据权利要求1所述的ct系统，其特征在于，所述控制单元用于根据多个所述第一压力传感器中的至少一个所述第一压力传感器的压力数据控制所述牵引装置，包括，所述牵引装置根据从所述患者的被检部位向所述患者头部方向布置的所述第一传感器数据对所述被检部位布置的包裹带和或从所述被检部位向所述患者头部方向布置的包裹带施加牵引力。6.根据权利要求1所述的ct系统，其特征在于，至少包括一组牵引装置，所述牵引装置产生两个相反方向的牵引力。7.根据权利要求1所述的ct系统，其特征在于，多个所述第一传感器按照预设比例分布在至少2m的长度范围内。8.根据权利要求1所述的ct系统，其特征在于，所述肩部包裹带、腰部包裹带、大腿包裹带、小腿包裹带、踝部包裹带中的至少一个所述包裹带内填充流体。9.根据权利要求1所述的ct系统，其特征在于，所述肩部包裹带、腰部包裹带、大腿包裹带、小腿包裹带、踝部包裹带外表面为光滑材料。10.根据权利要求1所述的ct系统，其特征在于，所述检查床上设置有手臂固定装置，用于固定患者的手臂。

技术总结
本发明提供一种带有负重模拟装置的CT系统，其特征在于，包括CT检查装置、检查床、肩部包裹带、腰部包裹带、大腿包裹带、小腿包裹带、踝部包裹带、脚踏板、牵引装置，第一压力传感器以及控制单元；所述检查床上设置多个所述第一压力传感器，用于检测所述患者施加在所述检查床上的压力；所述脚踏板用于支撑所述患者的脚部；所述肩部包裹带、腰部包裹带、大腿包裹带、小腿包裹带、踝部包裹带分别连接所述牵引装置；所述控制单元用于根据多个所述第一压力传感器中的至少一个所述第一压力传感器的压力数据控制所述牵引装置。本发明可以可模拟站立时的关节生理负重状态，获得更准确的CT图像数据。据。据。


技术研发人员：李跃华 魏小二 姚婷婷 王丹 孙正 代立松
受保护的技术使用者：上海市第六人民医院
技术研发日：2023.06.25
技术公布日：2023/9/12