一种移动式磁共振成像快速定位方法与流程

1.本发明涉及磁共振成像技术领域，特别涉及一种移动式磁共振成像快速定位方法。


背景技术：

2.磁共振成像是目前临床比较常用的、安全的、无电离辐射的一种影像学检查手段，磁共振成像系统主要利用了核磁共振的原理产生的磁共振成像仪设备。磁共振成像系统，而该系统主要由以下几个部分组成，包括：磁体系统、射频系统、梯度系统、接收线圈及其他计算机辅助系统。其中，磁体系统是其核心部件及组成部分，它的主要作用是提供一个稳定的、均匀的空间磁场环境。射频线圈是射频系统中最重要的组成部分。磁体内的正交体线圈既可以产生射频脉冲，又可以接收磁共振信号，但是它的主要作用是发射激发成像区域的射频脉冲激发质子共振产生磁共振信号。射频脉冲产生的磁场又叫做射频场。射频场越均匀，则激发的区域越准确，产生的翻转角越准确，得到的图像质量越好。
3.磁共振成像可以对人体的不同部位进行检测，但是要求是被测部位需要位于梯度线圈的成像中心。由于磁体系统是一个半封闭结构，当被测者进入磁体系统后，外部人员通过目测很难判断其被测部位是否达到梯度线圈的成像中心，并且外部人员也不易进行手动操作移动。现有的方式是通过在磁体系统内置探头的方式，实现对被测部位的定位，当探头探测到被测部位到达目标位置后反馈通知信号。但是这种方式存在延迟大且数字智能化程度低的问题，为此如何提供一种精度高、快速反应且数字化程度高的定位方法是当前需要解决的技术问题之一。


技术实现要素：

4.本发明的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。
5.为此，本发明的目的在于提出一种移动式磁共振成像快速定位方法，以解决背景技术中所提到的问题，克服现有技术中存在的不足。
6.为了实现上述目的，本发明的实施例提供一种移动式磁共振成像快速定位方法，包括如下步骤：
7.步骤s1，建立磁体系统的三维实景模型，以生成磁体系统三维实景模型，对每类所述梯度线圈的成像中心所对应的位置进行标记；
8.步骤s2，在输送机构的预设检测位置处分别绑定无线位置传感器，在实施磁共振成像前，确定本次成像的目标部位，启动该目标部位所对应的无线位置传感器，该无线位置传感器实时发送定位数据至主机；
9.步骤s3，所述主机实时接收无线位置传感器返回的位置信息，将该位置信息与三维实景模型中对应部位的梯度线圈的成像中心的坐标进行对比，如果两者一致，则判断被测者被移动到目标位置，此时由所述主机向所述输送机构发送停止指令，以使得被测者静止在目标位置处。
10.由上述任一方案优选的是，所述多个梯度线圈根据被测者的检测部位进行设置，根据检测部位的不同分别设计相对应的成像中心。
11.由上述任一方案优选的是，所述多个梯度线圈分别适用于被测者的五官、胸部、四肢、手部和足部。
12.由上述任一方案优选的是，当检测部位为胸部、四肢、手部和足部时，所述无线位置传感器采用超宽带uwb标签，所述uwb标签通过uwb基站与所述主机进行通信。
13.由上述任一方案优选的是，在所述磁体系统的内周壁上粘贴所述超宽带uwb标签，其中，所述超宽带uwb标签分别粘贴在磁体系统内的上极板、下极板和左右侧壁的各自中心位置处，利用uwb标签的位置综合处理，以锁定梯度线圈的成像中心的位置，从而在人体进入磁体系统，将人体检测位置处的无线位置传感器与锁定的成像中心的位置对齐。
14.由上述任一方案优选的是，当检测部位为五官局部时，所述无线位置传感器采用uwb标签和磁体系统内置的具有无线通信功能的图像传感器的组合，其中，所述uwb标签和所述图像传感器均对应头部检测位置，当主机判断所述被测者的头部达到目标位置后，控制启动所述图像传感器采集当前区域的图像，即采集得到被测者的头部图像，实时回传至所述主机，由所述主机进行图像识别，以判断需检测的五官部位是否达到目标位置，并根据目标位置的坐标和当前实际坐标，计算出需要移动的方向和距离，进而向所述输送机构发送移动控制指令，驱动其运行，如此反复操作直至移动到目标位置。
15.由上述任一方案优选的是，当检测部位为五官局部时，所述无线位置传感器采用柔性智能纺织物，其中，所述柔性智能纺织物包括：具有易贴附的柔性基底和定位功能的柔性传感器和控制芯片，将该柔性智能纺织物贴附在所要检测的五官位置处，利用柔性传感器对所要检测的五官位置进行定位，并通过内部线路传输至所述控制芯片，由所述控制芯片进一步发送至所述主机，由所述主机判断被测者的五官是否达到目标位置，如果没有则根据根据目标位置的坐标和当前实际坐标，计算出需要移动的方向和距离，进而向所述输送机构发送移动控制指令，驱动其运行，如此反复操作直至移动到目标位置。
16.由上述任一方案优选的是，所述柔性传感器的柔性基底采用聚二甲基硅氧烷。
17.由上述任一方案优选的是，当检测部位为五官局部时，所述无线位置传感器采用柔性面罩，在所述柔性面罩与人体五官对应处分别设置rfid标签，每个rfid标签分别对应一个五官的位置，被测者佩戴该柔性面罩被输送至磁体系统的内部，主机实时接收rfid标签的位置信息，主机判断被测者的五官是否达到目标位置，如果没有则根据根据目标位置的坐标和当前实际坐标，计算出需要移动的方向和距离，进而向所述输送机构发送移动控制指令，驱动其运行，如此反复操作直至移动到目标位置。
18.由上述任一方案优选的是，每个无线位置传感器均具有唯一的id，该id信息与检测部位绑定，所述主机在接收到无线位置传感器发送的信息后，对id信息进行解析以获取本次检测部位，并从数据库中调取预存的该部位的目标位置的坐标进行对比。
19.本发明实施例的移动式磁共振成像快速定位方法，具有以下有益效果：
20.1、引入三维建模，对磁体系统、梯度线圈和输送机构进行三维全景扫描，建立三维实景模型，从而将一个实体处理方案转换为数字化处理方案。并且，三维模型的建立，也更便于后续磁体系统如果在硬件结构上有改动，本发明的方法仅需要调整三维模型即可继续使用，也便于对梯度线圈的位置和数量的调整扩展，可操作性和数字化程度更高。
21.2、利用无线位置传送技术，实现对被测者的不同检测部位的定位，并且针对不同的检测部位分别设置相应满足需求和精度的无线位置传感器方式，具有更高的通用性。
22.3、利用uwb技术的定位系统具有定位精度非常高、性价比高的特点，设置uwb标签来对检测部位面积相对较大的定位，借助该技术定位精度高的特点，可以实现对被测部位的快速精准定位。仅通过在室内设置uwb标签和uwb基站，就可以实现快速精准定位。
23.4、对于检测部位面积较小的，采用图像传感器、柔性柔性智能纺织物和柔性面罩，粗定位 细定位相结合的方式，利用柔性材料的特点，在对人体没有影响且没有不适感的前提下，实现对检测部位的快速精准定位。
24.本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
25.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
26.图1为根据本发明实施例的移动式磁共振成像快速定位方法的流程图；
27.图2为根据本发明实施例的移动式磁共振成像快速定位方法的架构图；
28.图3为根据本发明实施例的uwb标签信号传输的示意图；
29.图4为根据本发明实施例的图像传感器检测的示意图；
30.图5为根据本发明实施例的柔性智能纺织物检测的示意图；
31.图6为根据本发明实施例的柔性面罩检测的示意图。
具体实施方式
32.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
33.如图1所示，本发明实施例的移动式磁共振成像快速定位方法，包括如下步骤：
34.步骤s1，建立磁体系统200的三维实景模型，以生成磁体系统200三维实景模型，对每类梯度线圈的成像中心所对应的位置进行锁定标记。
35.在本发明的实施例中，多个梯度线圈根据被测者的检测部位进行设置，根据检测部位的不同分别设计相对应的成像中心。
36.在本发明的实施例中，多个梯度线圈分别适用于被测者的五官、胸部、四肢、手部和足部。需要说明的是，上述被测部位仅出于示例的目标，用户可以根据实际情况设置不同部位的梯度线圈，在此不再赘述。
37.管理员也可以在主机100上的磁体系统200的三维实景模型，自主增加梯度线圈的模型，其具体位置和成像中心由管理员综合理论和实际经验进行设计。由此，本发明的三维实景模型可根据需要进行拓展，以满足不同实际情况的检测需要。
38.在磁体系统的内周壁上粘贴所述超宽带uwb标签。其中，超宽带uwb标签分别粘贴在磁体系统内的上极板、下极板和左右侧壁的各自中心位置处，利用uwb标签的位置综合处理，以锁定梯度线圈的成像中心的位置，从而在人体进入磁体系统，将人体检测位置处的无
线位置传感器与锁定的成像中心的位置对齐。
39.步骤s2，在输送机构300的预设检测位置处分别绑定无线位置传感器，在实施磁共振成像前，确定本次成像的目标部位，启动该目标部位所对应的无线位置传感器，该无线位置传感器实时发送定位数据至主机100，参考图2所示。
40.由于被测者接受磁共振成像的部位不同，对于胸部、四肢、手部、足部这些面积较大，便于标记定位的部位，可以采用在输送机构300上贴装uwb标签400定位方式。但是对于五官，例如眼睛、鼻子、嘴巴、额头等局部部位，采用上述在输送机构300上贴装uwb标签400定位就无法实现精准定位，此时需要一种更适用于局部定位且定位准确的传感器形式。基于此，本发明针对上述两种不同的检测部位，分别设计了多种定位检测方式。
41.具体的，根据检测部位不同，无线位置传感器选用不同的装置。
42.(1)当检测部位为胸部、四肢、手部和足部时，无线位置传感器采用超宽带uwb标签400，uwb标签400通过uwb基站500与主机100进行通信，如图3所示。
43.具体的，操作员预先获知被测者本次磁共振成像所需要测量的部位，例如左侧膝盖。被测者先平躺或半躺在输送机构300上，根据被测者左侧膝盖的位置，在其下方黏贴uwb标签400。需要说明的是，也可以预先在常用检测部位在输送机构300上对应位置粘贴好uwb标签400，这两种形式根据需要选择使用。如果采用后者，即预先在常用检测部位在输送机构300上对应位置粘贴好uwb标签400，则主机100会同时接收到多个uwb标签400的信号，此时由主机100根据预先存储好的uwb标签400所对应的检测部位标记，选择本次检测所对应uwb标签400，仅对该uwb标签400的信号进行处理。
44.在室内放置一个小型uwb基站500，uwb标签400会实时发送定位信号给uwb基站500，再由uwb基站500发送至主机100。
45.需要说明的是，uwb定位标签为有源设计，内置锂电池。
46.uwb定位标签的抗干扰能力强。具体来说，uwb发射的无线电脉冲信号分散在宽阔的频带中，输出功率甚至低于普通设备的噪声，因此具有较强的抗干扰能力，不会受到周围电磁设备的影响。电磁辐射小。并且，uwb发射的功率非常小，只有40μw，这个数字还不足普通手机的1％，因此电磁辐射对人体和设备的影响很小。
47.综上可知，uwb标签的电磁特性适合磁共振成像使用，不会干扰磁场，同时本身又不受磁场影响。
48.采用uwb技术的定位系统具有定位精度非常高、性价比高、容纳终端数量大等特点。通过在区域范围内布设相应的uwb基站和uwb标签，利用uwb标签的位置来确定被测部位的位置，从而实现定位监控。由于uwb的室内定位精度可以实现毫米级甚至微米级定位，这一特性可以满足磁共振成像对成像体位的定位精度要求。将uwb技术引入至磁共振成像应用中，仅通过在室内设置uwb标签和uwb基站，就可以实现快速精准定位。
49.在本发明的一个实施例中，无线位置传感器也可以采用蓝牙标签等。
50.(2)检测部位为五官局部，采用以下形式之一作为无线位置传感器
51.(2.1)图像传感器600
52.当检测部位为五官局部时，无线位置传感器采用uwb标签400和磁体系统200内置的具有无线通信功能的图像传感器600的组合。其中，uwb标签400和图像传感器600均对应头部检测位置，当主机100判断被测者的头部达到目标位置后，控制启动图像传感器600采
集当前区域的图像，即采集得到被测者的头部图像，实时回传至主机100，由主机100进行图像识别，以判断需检测的五官部位是否达到目标位置，并根据目标位置的坐标和当前实际坐标，计算出需要移动的方向和距离，进而向输送机构300发送移动控制指令，驱动其运行，如此反复操作直至移动到目标位置，如图4所示。
53.上述方式采用的粗定位 精定位相结合的方式，即先由uwb标签400实现对人体头部的初步到达目标位置的定位，由于头部范围较广，无法精确到具体的五官，因此后续采用图像传感器600对被测者头部区域进行扫描识别。例如，被测者本次要检测的部位是鼻子，则主机100在判断被测者头部就位后，控制图像传感器600对当前区域的图像进行拍摄扫描，并将拍摄图像回传至主机100。在主机100内预存有人体五官识别算法，即将当前拍摄的图像与主机100内预存的鼻子模板图像进行对照，当满足70％以上的区域到达目标位置后，则判断到达目标位置，否则主机100根据目标位置的坐标和当前实际坐标，计算出需要移动的方向和距离，进而向输送机构300发送移动控制指令，驱动其运行，如此反复操作直至移动到目标位置。
54.(2.2)柔性智能纺织物700
55.当检测部位为五官局部时，无线位置传感器采用柔性智能纺织物700，其中，柔性智能纺织物700包括：具有易贴附的柔性基底和定位功能的柔性传感器710和控制芯片720，将该柔性智能纺织物700贴附在所要检测的五官位置处，利用柔性传感器710对所要检测的五官位置进行定位，并通过内部线路传输至控制芯片720，由控制芯片720进一步发送至主机100，由主机100判断被测者的五官是否达到目标位置，如果没有则根据根据目标位置的坐标和当前实际坐标，计算出需要移动的方向和距离，进而向输送机构300发送移动控制指令，驱动其运行，如此反复操作直至移动到目标位置，如图5所示。
56.具体的，柔性传感器710具有透明、柔韧、延展、可自由弯曲甚至折叠、便于携带、可穿戴等特点。柔性材料具有柔软、低模量易变形等属性。
57.在本发明的实施例中，柔性传感器710的柔性基底可以采用聚乙烯醇(pva)、聚酯(pet)、聚酰亚胺(pi)、聚萘二甲酯乙二醇酯(pen)、纸片、纺织材料等。
58.优选的，柔性基底采用聚二甲基硅氧烷。聚二甲基硅氧烷方便易得、化学性质稳定、透明和热稳定性好等，可以很容易的粘附电子材料。很多柔性电子设备通过降低基底的厚度来获得显著的弯曲性。
59.本发明采用柔性材料制成的柔性传感器710，例如制成纺织品，将柔性传感器710和控制芯片720集成内嵌于纺织品内。由于纺织品轻薄，可以贴附在被测者所需检测的五官处，对人体没有伤害，且触感不强烈，不会对被测者造成不适。例如：放置在被测者的鼻翼、嘴角、眼角、颧骨、额头等处。控制芯片720接收柔性传感器710返回的位置信号并发送至主机100，由主机100判断被测者的五官是否达到目标位置，如果没有则根据根据目标位置的坐标和当前实际坐标，计算出需要移动的方向和距离，进而向输送机构300发送移动控制指令，驱动其运行，如此反复操作直至移动到目标位置。
60.(2.3)柔性面罩
61.当检测部位为五官局部时，无线位置传感器采用柔性面罩，在柔性面罩与人体五官对应处分别设置rfid标签800，每个rfid标签800分别对应一个五官的位置，被测者佩戴该柔性面罩被输送至磁体系统200的内部，主机100实时接收rfid标签800的位置信息，主机
100判断被测者的五官是否达到目标位置，如果没有则根据根据目标位置的坐标和当前实际坐标，计算出需要移动的方向和距离，进而向输送机构300发送移动控制指令，驱动其运行，如此反复操作直至移动到目标位置，如图6所示。
62.具体的，上述柔性智能纺织物700是针对具体被测部位进行粘贴，为了在使用中进一步实现模型化和常规化，设计了这种柔性面罩。通过在面罩内部的常用被测部位贴附rfid标签800，被测者戴上柔性面罩后，该面罩适用于大部分人员的五官所对位置，且每个rfid标签800所对应的位置已经在主机100中预存。主机100实时接收rfid标签800的位置信息，主机100判断该rfid标签800对应的部位，以及被测者的五官是否达到目标位置，如果没有则根据根据目标位置的坐标和当前实际坐标，计算出需要移动的方向和距离，进而向输送机构300发送移动控制指令，驱动其运行，如此反复操作直至移动到目标位置。
63.柔性面罩采用柔性材料实现，利用纺织品对内部线路进行包裹，人员佩戴时不会有不适感，并且通过在柔性面罩的两侧设置挂耳，便于佩戴和摘取。利用rfid标签800便于粘贴易实现的特点，可以在柔性面罩上对应位置粘贴牢固，且通过主机对rfid标签800的发射信号进行接收和识别，以判断当前rfid标签800所检测的信息，并进行后续对比判断。
64.步骤s3，主机100实时接收无线位置传感器返回的位置信息，将该位置信息与三维实景模型中对应部位的梯度线圈的成像中心的坐标进行对比，如果两者一致，则判断被测者被移动到目标位置，此时由主机100向输送机构300发送停止指令，以使得被测者静止在目标位置处。
65.在本发明的实施例中，每个无线位置传感器均具有唯一的id，该id信息与检测部位绑定，主机100在接收到无线位置传感器发送的信息后，对id信息进行解析以获取本次检测部位，并从数据库中调取预存的该部位的目标位置的坐标进行对比。
66.主机100对输送机构300的驱动，可以通过向输送机构300中的控制器发送运行/停止指令实现，该运行指令包括：行进的方向和距离。由控制器进一步驱动输送机构300中的电机运转，使得输送机构300到达指定位置或停止移动。
67.在本发明的实施例中，输送机构300的控制器可以采用微控制器mcu。
68.与现有技术相比，本发明相对于现有技术具有以下有益效果：
69.1、引入三维建模，对磁体系统、梯度线圈和输送机构进行三维全景扫描，建立三维实景模型，从而将一个实体处理方案转换为数字化处理方案。并且，三维模型的建立，也更便于后续磁体系统如果在硬件结构上有改动，本发明的方法仅需要调整三维模型即可继续使用，也便于对梯度线圈的位置和数量的调整扩展，可操作性和数字化程度更高。
70.2、利用无线位置传送技术，实现对被测者的不同检测部位的定位，并且针对不同的检测部位分别设置相应满足需求和精度的无线位置传感器方式，具有更高的通用性。
71.3、利用uwb技术的定位系统具有定位精度非常高、性价比高的特点，设置uwb标签来对检测部位面积相对较大的定位，借助该技术定位精度高的特点，可以实现对被测部位的快速精准定位。仅通过在室内设置uwb标签和uwb基站，就可以实现快速精准定位。
72.4、对于检测部位面积较小的，采用图像传感器、柔性柔性智能纺织物和柔性面罩，粗定位 细定位相结合的方式，利用柔性材料的特点，在对人体没有影响且没有不适感的前提下，实现对检测部位的快速精准定位。
73.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示
例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
74.本领域技术人员不难理解，本发明包括上述说明书的发明内容和具体实施方式部分以及附图所示出的各部分的任意组合，限于篇幅并为使说明书简明而没有将这些组合构成的各方案一一描述。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
75.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。