一种基于手势调节磁共振扫描定位框的系统及方法

技术领域

本发明涉及磁共振检测技术领域，尤其涉及一种基于手势调节磁共振扫描定位框的系统及方法。

背景技术

MRI设备在扫描时是对固定长宽高的刚性立方体区域进行取样的。由于人体躺的位置可能存在偏差，所以正式扫描前会通过定位框进行对偏移量和旋转角度的调节。这个过程就需要用到定位框。

但是现有技术是基于windows系统实现的，且只能借助鼠标移动完成平移、滚轮的滚动完成角度的调整。其中角度是通过滚轮滚动后的角度差反馈到图像的旋转角度的，而且只支持整型的旋转角度调整，精度比较低；

主要是因为如下原因：

电脑鼠标的操作不够灵活和精确，容易出现定位框的偏移或旋转，导致扫描区域的误差。这是因为电脑鼠标的移动和点击可能不够准确地反映用户的意图，而且在屏幕上操作定位框可能会受到屏幕分辨率、显示比例、光线等因素的影响。

电脑鼠标的操作需要在电脑屏幕上进行，而不是直接在患者身上或者移动端设备上，这样会增加操作的时间和复杂度，降低工作效率。这是因为电脑鼠标的操作需要用户在电脑屏幕和患者身上或者移动端设备之间来回切换视线和注意力，而且还需要在键盘上输入参数或者选择选项，这样会增加操作的步骤和难度，也容易出现失误或遗漏。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于手势调节磁共振扫描定位框的系统，包括：

定位框生成模块，用于获取磁共振扫描设备预扫描得到的初始数据，根据所述初始数据生成三维定位框并分别对应生成三视图的平面定位框；

平移调整模块，连接所述定位框生成模块，用于对于每个视图，以对应的所述平面定位框的中心为定位框起点，根据用户的手势滑动的平移路径移动所述定位框起点，随后根据所述平移路径的像素距离和像素比处理得到所述三维定位框在所述视图上的平移量以调整所述磁共振扫描设备对患者的扫描区域；

旋转调整模块，连接所述定位框生成模块，用于对于每个视图，以所述三维定位框的几何中心和对应的所述平面定位框的中心的连线作为旋转轴，根据所述用户的手势滑动的旋转路径和所述平面定位框的中心处理得到旋转角度以调整所述磁共振扫描设备对所述患者的扫描区域。

优选的，所述定位框生成模块包括：

三维生成单元，用于控制所述磁共振扫描设备对所述患者进行预扫描得到所述初始数据，根据所述初始数据生成所述三维定位框并显示；

平面生成单元，连接所述三维生成单元，用于以所述三维定位框的几何中心作为坐标原点，以所述三维定位框的长度方向为Z轴，以所述三维定位框的宽度方向为X轴，以所述三维定位框的高度方向为Y轴，随后分别取所述三维定位框在所述X-Y平面、X-Z平面和Z-Y平面上的投影作为对应的所述三视图上的所述平面定位框。

优选的，所述平移调整模块包括：

路径记录单元，用于对于每个所述视图，记录用户的手势滑动的起点和终点的连线作为所述平移路径，同时以对应的所述平面定位框的中心为所述定位框起点按照所述平移路径移动；

计算单元，连接所述路径记录单元，用于根据所述平移路径的像素距离和像素比相乘得到所述三维定位框在所述视图上的平移量，根据所述平移量调整所述磁共振扫描设备对患者的扫描区域。

优选的，所述旋转调整模块包括：

平面旋转单元，用于对于每个视图，将所述旋转路径的起点和终点分别与所述平面定位框的中心连线，将两连线之间的夹角作为平面旋转角调整所述平面定位框；

法向量计算单元，用于对于每个所述视图，在所述视图内任意取三个不共线的点，根据各所述点的坐标求得所述视图的面法向量；

旋转角度计算单元，连接所述法向量计算单元，用于对于每个所述视图，将所述三维定位框的几何中心和所述视图对应的平面定位框的中心的连线作为所述旋转轴，随后计算所述旋转轴的线法向量，根据所述线法向量和所述面法向量计算得到向量夹角作为所述旋转角度，根据所述旋转角度和所述旋转轴调整所述磁共振扫描设备对所述患者的扫描区域。

优选的，所述旋转角度计算单元包括：

第一计算子单元，用于计算所述面法向量和所述线法向量的点积值；

第二计算子单元，用于计算所述面法向量和所述线法向量的模的乘积值；

角度计算子单元，分别连接所述第一计算子单元和所述第二计算子单元，用于将所述点积值除以所述模的乘积值得到向量夹角作为所述旋转角度；

旋转调整子单元，连接所述角度计算子单元，用于根据所述旋转角度和所述旋转轴调整所述磁共振扫描设备对所述患者的扫描区域。

本发明还提供一种基于手势调节磁共振扫描定位框的方法，应用于上述的系统，所述方法包括：

步骤S1，所述系统获取磁共振扫描设备预扫描得到的初始数据，根据所述初始数据生成三维定位框并分别对应生成三视图的平面定位框；

步骤S2，所述系统对于每个视图，以对应的所述平面定位框的中心为定位框起点，根据用户的手势滑动的平移路径移动所述定位框起点，随后根据所述平移路径的像素距离和像素比处理得到所述三维定位框在所述视图上的平移量以调整所述磁共振扫描设备对患者的扫描区域；

步骤S3，所述系统对于每个视图，以所述三维定位框的几何中心和对应的所述平面定位框的中心的连线作为旋转轴，根据所述用户的手势滑动的旋转路径和所述平面定位框的中心处理得到旋转角度以调整所述磁共振扫描设备对所述患者的扫描区域。

优选的，所述步骤S1包括：

步骤S11，所述系统控制所述磁共振扫描设备对所述患者进行预扫描得到所述初始数据，根据所述初始数据生成所述三维定位框并显示；

步骤S12，所述系统以所述三维定位框的几何中心作为坐标原点，以所述三维定位框的长度方向为Z轴，以所述三维定位框的宽度方向为X轴，以所述三维定位框的高度方向为Y轴，随后分别取所述三维定位框在所述X-Y平面、X-Z平面和Z-Y平面上的投影作为对应的所述三视图上的所述平面定位框。

优选的，所述步骤S2包括：

步骤S21，所述系统对于每个所述视图，记录用户的手势滑动的起点和终点的连线作为所述平移路径，同时以对应的所述平面定位框的中心为所述定位框起点按照所述平移路径移动；

步骤S22，所述系统根据所述平移路径的像素距离和像素比相乘得到所述三维定位框在所述视图上的平移量，根据所述平移量调整所述磁共振扫描设备对患者的扫描区域。

优选的，所述步骤S3包括：

步骤S31，所述系统对于每个视图，将所述旋转路径的起点和终点分别与所述平面定位框的中心连线，将两连线之间的夹角作为平面旋转角调整所述平面定位框；

步骤S32，所述系统对于每个所述视图，在所述视图内任意取三个不共线的点，根据各所述点的坐标求得所述视图的面法向量；

步骤S33，所述系统对于每个所述视图，将所述三维定位框的几何中心和所述视图对应的平面定位框的中心的连线作为所述旋转轴，随后计算所述旋转轴的线法向量，根据所述线法向量和所述面法向量计算得到向量夹角作为所述旋转角度，根据所述旋转角度和所述旋转轴调整所述磁共振扫描设备对所述患者的扫描区域。

优选的，所述步骤S33包括：

步骤S331，所述系统计算所述面法向量和所述线法向量的点积值；

步骤S332，所述系统计算所述面法向量和所述线法向量的模的乘积值；

步骤S333，所述系统将所述点积值除以所述模的乘积值得到向量夹角作为所述旋转角度；

步骤S334，所述系统根据所述旋转角度和所述旋转轴调整所述磁共振扫描设备对所述患者的扫描区域。

上述技术方案具有如下优点或有益效果：

1)提供一种能够通过手势滑动调节磁共振扫描定位框的系统，可以搭载在具有触摸屏的设备或者移动端设备上，使得能够比传统方式调整的精度更高；

2)医生可以携带设备随时移动位置以同时观察患者、设备、屏幕，不像传统的方式需要在固定的操作位置对定位框进行调整。

附图说明

图1为本发明的较佳的实施例中，一种基于手势调节磁共振扫描定位框的系统的结构示意图；

图2为本发明的较佳的实施例中，三视图的示意图；

图3为本发明的较佳的实施例中，横断面的示意图；

图4为本发明的较佳的实施例中，一种基于手势调节磁共振扫描定位框的方法的流程示意图；

图5为本发明的较佳的实施例中，步骤S1的子流程示意图；

图6为本发明的较佳的实施例中，步骤S2的子流程示意图；

图7为本发明的较佳的实施例中，步骤S3的子流程示意图；

图8为本发明的较佳的实施例中，步骤S33的子流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本发明并不限定于该实施方式，只要符合本发明的主旨，则其他实施方式也可以属于本发明的范畴。

本发明的较佳的实施例中，基于现有技术中存在的上述问题，现提供一种基于手势调节磁共振扫描定位框的系统，如图1所述，包括：

定位框生成模块1，用于获取磁共振扫描设备预扫描得到的初始数据，根据所述初始数据生成三维定位框并分别对应生成三视图的平面定位框；

平移调整模块2，连接所述定位框生成模块1，用于对于每个视图，以对应的所述平面定位框的中心为定位框起点，根据用户的手势滑动的平移路径移动所述定位框起点，随后根据所述平移路径的像素距离和像素比处理得到所述三维定位框在所述视图上的平移量以调整所述磁共振扫描设备对患者的扫描区域；

旋转调整模块3，连接所述定位框生成模块1，用于对于每个视图，以所述三维定位框的几何中心和对应的所述平面定位框的中心的连线作为旋转轴，根据所述用户的手势滑动的旋转路径和所述平面定位框的中心处理得到旋转角度以调整所述磁共振扫描设备对所述患者的扫描区域。

具体的，本实施中，在现有技术中，常使用搭载Windows系统的主机对磁共振扫描设备的扫描区域进行调整，但是由于电脑鼠标的操作不够灵活和精确，容易出现定位框的偏移或旋转，导致扫描区域的误差，所以提出一种通过在可触摸屏幕上通过手势滑动来调整定位框的方法，提升调整的精度，减少定位框位置的误差。

对于定位框的调整，如图2中所示，基于对人体扫描时包括三个面分别为矢状面、冠状面和横断面，即对人体的三视图；对于每一个视图分别具有定位框平移和定位框旋转的功能。

本发明的较佳的实施例中，所述定位框生成模块1包括：

三维生成单元11，用于控制所述磁共振扫描设备对所述患者进行预扫描得到所述初始数据，根据所述初始数据生成所述三维定位框并显示；

平面生成单元12，连接所述三维生成单元11，用于以所述三维定位框的几何中心作为坐标原点，以所述三维定位框的长度方向为Z轴，以所述三维定位框的宽度方向为X轴，以所述三维定位框的高度方向为Y轴，随后分别取所述三维定位框在所述X-Y平面、X-Z平面和Z-Y平面上的投影作为对应的所述三视图上的所述平面定位框。

具体的，本实施例中，在调整磁共振扫描设备对患者的扫描区域之前，会进行预扫描得到当前患者在扫描区域中的位置的初始数据，根据此初始数据生成三维定位框，随后将三维定位框在三视图上的投影分别作为三个视图上的平面定位框。

本发明的较佳的实施例中，所述平移调整模块2包括：

路径记录单元21，用于对于每个所述视图，记录用户的手势滑动的起点和终点的连线作为所述平移路径，同时以对应的所述平面定位框的中心为所述定位框起点按照所述平移路径移动；

计算单元22，连接所述路径记录单元21，用于根据所述平移路径的像素距离和像素比相乘得到所述三维定位框在所述视图上的平移量，根据所述平移量调整所述磁共振扫描设备对患者的扫描区域。

具体的，本实施例中，对于平移，以横断面的平面定位框为例，在屏幕中初始生成的平面定位框如图3中的白色框所示，此时用户在屏幕上通过手势滑动，根据滑动的路径的起点和终点可以确定一条带有方向的直线作为平移路径，在屏幕上将平面定位框的中心按照此平移路径对应移动该平面定位框，同时将平移路径在屏幕中的像素距离和屏幕的像素比的乘积作为磁共振设备的扫描区域在该横断面上的平移量，计算公式为：

length(mm)＝length(px)*mmPrePixel；

length为平移量，length为像素长度，mmPrePixel为像素比。

然后沿着平移路径的方向按照平移量调整扫描区域；其他两个视图同理。

本发明的较佳的实施例中，所述旋转调整模块3包括：

平面旋转单元31，用于对于每个视图，将所述旋转路径的起点和终点分别与所述平面定位框的中心连线，将两连线之间的夹角作为平面旋转角调整所述平面定位框；

法向量计算单元32，用于对于每个所述视图31，在所述视图内任意取三个不共线的点，根据各所述点的坐标求得所述视图的面法向量；

旋转角度计算单元33，连接所述法向量计算单元32，用于对于每个所述视图，将所述三维定位框的几何中心和所述视图对应的平面定位框的中心的连线作为所述旋转轴，随后计算所述旋转轴的线法向量，根据所述线法向量和所述面法向量计算得到向量夹角作为所述旋转角度，根据所述旋转角度和所述旋转轴调整所述磁共振扫描设备对所述患者的扫描区域。

本发明的较佳的实施例中，所述旋转角度计算单元33包括：

第一计算子单元331，用于计算所述面法向量和所述线法向量的点积值；

第二计算子单元332，用于计算所述面法向量和所述线法向量的模的乘积值；

角度计算子单元333，分别连接所述第一计算子单元331和所述第二计算子单元332，用于将所述点积值除以所述模的乘积值得到向量夹角作为所述旋转角度；

旋转调整子单元334，连接所述角度计算子单元333，用于根据所述旋转角度和所述旋转轴调整所述磁共振扫描设备对所述患者的扫描区域。

具体的，本实施例中，对于旋转，在屏幕中观察到的平面定位框旋转方向需要根据手势滑动的滑路径确定平面旋转角度和旋转方向，对于三维定位框的旋转轴为三维定位框的几何中心和当前视图的平面定位框的中心的连线，又因为当前视图的平面定位框是三维定位框在当前视图的投影，所以对于当前视图的平面定位框的旋转中心就是平面定位框的中心，此时将滑动路径的起点和终点分别与平面定位框的中心连线，将两条连线的夹角作为屏幕上当前视图的平面定位框的平面旋转角度，将滑动路径的起点朝向终点的方向作为平面定位框的旋转方向；上述过程的计算公式为：

radians＝Math.atan2(delta_y,delta_x)

angle＝(float)Math.toDegrees(radians)

Radians为两条连线形成的弧长，delta_y,delta_x分别为起点和终点的坐标，angle为平面旋转角度。

对于磁共振设备的扫描区域调整，首先根据平面上三个不共线的点求得平面的法向量

a＝(y1-y0)(z2-z0)-(y2-y0)(z1-z0)

b＝(x2-x0)(z1-z0)-(x1-x0)(z2-z0)

c＝(x1-x0)(y2-y0)-(x2-x0)(y1-y0)

(X1.Y1.Z1)，(X2.Y2.Z2)，(X3.Y3.Z3)分别为三个点的空间坐标；

随后计算出旋转轴的线法向量和当前视图的面法向量的夹角；

点积值计算公式：

dotProduct＝vector1.x*vector2.x+vector1.y*vector2.y+vector1.z*vector2.z；

向量模的积的计算公式：

modleValue＝(float)((Math.sqrt((vector1.x*vector1.x+vector1.y*vector1.y+vector1.z*vector1.z))

*(Math.sqrt((vector2.x*vector2.x+vector2.y*vector2.y+vector2.z*vector2.z))))；

旋转角度：angle＝dotProduct/modleValue；

vector1(x,y,z)为旋转轴的法向量，vector2(x,y,z)为当前视图的面法向量；

计算得到旋转角度后以前述的三维定位框的几何中心和当前视图的平面定位框的中心的连线作为旋转轴按照该旋转角度和旋转方向调整磁共振扫描设备对患者的扫描区域。

本发明还提供一种基于手势调节磁共振扫描定位框的方法，其特征在于，应用于上述的系统，如图4所示，方法包括：

步骤S1，系统获取磁共振扫描设备预扫描得到的初始数据，根据初始数据生成三维定位框并分别对应生成三视图的平面定位框；

步骤S2，系统对于每个视图，以对应的平面定位框的中心为定位框起点，根据用户的手势滑动的平移路径移动定位框起点，随后根据平移路径的像素距离和像素比处理得到三维定位框在视图上的平移量以调整磁共振扫描设备对患者的扫描区域；

步骤S3，系统对于每个视图，以三维定位框的几何中心和对应的平面定位框的中心的连线作为旋转轴，根据用户的手势滑动的旋转路径和平面定位框的中心处理得到旋转角度以调整磁共振扫描设备对患者的扫描区域。

本发明的较佳的实施例中，如图5所示，步骤S1包括：

步骤S11，系统控制磁共振扫描设备对患者进行预扫描得到初始数据，根据初始数据生成三维定位框并显示；

步骤S12，系统以三维定位框的几何中心作为坐标原点，以三维定位框的长度方向为Z轴，以三维定位框的宽度方向为X轴，以三维定位框的高度方向为Y轴，随后分别取三维定位框在X-Y平面、X-Z平面和Z-Y平面上的投影作为对应的三视图上的平面定位框。

本发明的较佳的实施例中，如图、6所示，步骤S2包括：

步骤S21，系统对于每个视图，记录用户的手势滑动的起点和终点的连线作为平移路径，同时以对应的平面定位框的中心为定位框起点按照平移路径移动；

步骤S22，系统根据平移路径的像素距离和像素比相乘得到三维定位框在视图上的平移量，根据平移量调整磁共振扫描设备对患者的扫描区域。

本发明的较佳的实施例中，如图7所示，步骤S3包括：

步骤S31，系统对于每个视图，将旋转路径的起点和终点分别与平面定位框的中心连线，将两连线之间的夹角作为平面旋转角调整平面定位框；

步骤S32，系统对于每个视图，在视图内任意取三个不共线的点，根据各点的坐标求得视图的面法向量；

步骤S33，系统对于每个视图，将三维定位框的几何中心和视图对应的平面定位框的中心的连线作为旋转轴，随后计算旋转轴的线法向量，根据线法向量和面法向量计算得到向量夹角作为旋转角度，根据旋转角度和旋转轴调整磁共振扫描设备对患者的扫描区域。

本发明的较佳的实施例中，如图8所示，步骤S33包括：

步骤S331，系统计算面法向量和线法向量的点积值；

步骤S332，系统计算面法向量和线法向量的模的乘积值；

步骤S333，系统将点积值除以模的乘积值得到向量夹角作为旋转角度；

步骤S334，系统根据旋转角度和旋转轴调整磁共振扫描设备对患者的扫描区域。

以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。