一种新生儿摄片曝光控制系统和方法

技术领域

本发明涉及射线探测技术领域，特别涉及一种新生儿摄片曝光控制系统和方法。

背景技术

在新生儿诊疗过程中，胸部X线摄片不仅是高发病率、高病死率新生儿疾病的重要诊断依据，也是PICC置管后头端定位的金标准，因此X线摄影图像质量直接关系到高危新生儿的救治成功率，在拍摄患儿胸片时，要求患儿两臂自然展开，下肢平放，去枕，摆正头颅，但在实际拍片过程中，新生儿容易因哭闹、躁动及无意识动作致使身体扭曲，或手臂挥动遮挡胸部造成废片。新生儿胸部X线图像质量无法满足临床诊疗需求需要重新拍摄，这既增加患儿辐射剂量，又增加医务人员的工作量，同时造成医疗资源浪费，甚至会延误诊治等。而为了避免新生儿扭动造成重复摄片，部分技师选择扩大照射野，但新生儿的性腺和器官对辐射非常敏感，这种辐射损伤终生且不可逆。因此，在尽可能缩小照射野的情况下，提高一次摄片成功率变得刻不容缓。

而现有技术对于射线探测方面的研究大多局限于探测装置本身的控制，如授权公告号CN104825176B的发明公开了一种X射线曝光控制的方法、装置与X射线设备；授权公告号CN109618113B的发明公开一种自动曝光控制方法及自动曝光控制组件系统。它们对于新生儿的摄片并起不到作用。因此现在急需一种能够自动把握拍摄时机的摄片系统。

发明内容

针对现有技术无法把握新生儿摄片过程中抓拍时机的问题，本发明提供了一种新生儿摄片曝光控制系统和方法，通过对新生儿动作的识别，准确把握抓拍时机，防止多次摄片，以减少对新生儿的身体损伤。

以下是本发明的技术方案。

一种新生儿摄片曝光控制方法，包括以下步骤：持续拍摄患者的身体轮廓并提取轮廓特征点，定位出特征中轴；根据特征中轴定位出身体部位特征点；进行身体部位特征点追踪；反复抬升和下降平板探测器，当满足曝光条件时触发X射线机曝光。其中特征中轴是根据两侧对称的特征点来确定的人体中轴线。由于新生儿没有依从性，肢体活动迅速且无规律性，因此本发明通过识别特征点的方式来判断新生儿的身体轮廓和肢体运动，在达到曝光条件时进行曝光。同时本发明利用抬升开始时身体的惯性，使新生儿的躯干短暂展开，如此时满足曝光条件则进行曝光，如不满足则等待下一次抬升。因此拍摄时机的把握更准确，同时主动创造拍摄时机，使效率提高。

作为优选，所述轮廓特征点的提取过程包括：从图像中去除预先设置的背景色，其余颜色组成的封闭图像即为轮廓，根据所需的精确度设置轮廓特征点的提取数量。通过图像处理可以识别出轮廓，进一步提取特征点。

作为一种替代方案，所述轮廓特征点的提取过程包括：使用热成像仪拍摄，显示的图像中温度高于阈值的封闭图像即为轮廓范围，根据所需的精确度设置轮廓特征点的提取数量。由于新生儿体温高于环境温度，因此也可以通过热成像的方式识别出轮廓。

作为一种替代方案，所述轮廓特征点的提取过程包括：在X射线机的平板探测器内设置光感器件阵列，接受到光强低于阈值的封闭区域为轮廓范围，根据所需的精确度设置轮廓特征点的提取数量。新生儿躺在平板探测器上后，部分区域的光感器件被遮挡，因此接收到的光强明显降低，以此可以判断身体轮廓。

作为优选，所述身体部位特征点的定位过程包括：求每个轮廓特征点在不同时刻距离特征中轴的距离，变化幅度最大的部分定位为手足远端特征点，包含指尖特征点以及脚尖特征点；同一时刻特征中轴两侧范围内横径变化最大的部分，为颈部至肩部的肩峰特征点；根据肩峰特征点与指尖特征点连线中点的垂直线确认肘部特征点。通过特征点在时间维度上的变化情况，可以判断出躯干部分，通过特征点空间维度上的变化情况，可以识别特定的部位，如肩峰。

作为优选，所述曝光条件包括：肘部特征点和指尖特征点均远离肩峰特征点至指定距离时。当肘部与手掌同时离开躯体时，是最佳的拍摄时机，因此可以借此作为曝光条件。

本发明还包括一种新生儿摄片曝光控制系统，用于上述的控制方法，包括处理单元、X射线机和平板探测器，所述X射线机的球管吊轨装置末端设有曝光装置和用于拍摄患者身体轮廓的成像设备，所述平板探测器下设有抬升装置。

作为优选，所述球管吊轨装置末端还设有热风机。热风机可以吹出略高于人体舒适温度的热风，使新生儿的身体更趋向于展开而不是蜷缩，便于快速获得曝光机会。

本发明的实质性效果包括：创新性运用非接触式人像识别技术，对新生儿进行高效稳定的识别，能有效控制X线摄影范围，避免因新生儿手臂下颌等遮挡或身体扭曲等原因造成的二次摄片，为获得质量稳定的国际标准新生儿胸部图像提供可靠的技术基础，便于婴幼儿胸部X线摄影检查。

附图说明

图1是本发明实施例的系统示意图；

图中包括：1-X射线机、2-平面探测器、3-球管吊轨装置、4-曝光装置、5-热风机。

具体实施方式

下面将结合实施例，对本申请的技术方案进行描述。另外，为了更好的说明本发明，在下文中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未做详细描述，以便于凸显本发明的主旨。

实施例1：

如图1所示是一种新生儿摄片曝光控制系统，包括处理单元、X射线机1和平板探测器2，X射线机的球管吊轨装置3末端设有曝光装置4和用于拍摄患者身体轮廓的成像设备，所述平板探测器下设有抬升装置（未画出）。

球管吊轨装置末端还设有热风机5。热风机可以吹出略高于人体舒适温度的热风，使新生儿的身体更趋向于展开而不是蜷缩，便于快速获得曝光机会。

一种新生儿摄片曝光控制方法，包括以下步骤：持续拍摄患者的身体轮廓并提取轮廓特征点，定位出特征中轴；根据特征中轴定位出身体部位特征点；进行身体部位特征点追踪，反复抬升和下降平板探测器，当满足曝光条件时触发X射线机曝光。其中特征中轴是根据两侧对称的特征点来确定的人体中轴线。由于新生儿没有依从性，肢体活动迅速且无规律性，因此本发明通过识别特征点的方式来判断新生儿的身体轮廓和肢体运动，在达到曝光条件时进行曝光。

轮廓特征点的提取过程包括：从图像中去除预先设置的背景色，其余颜色组成的封闭图像即为轮廓，根据所需的精确度设置轮廓特征点的提取数量。通过图像处理可以识别出轮廓，进一步提取特征点。

身体部位特征点的定位过程包括：求每个轮廓特征点在不同时刻距离特征中轴的距离，变化幅度最大的部分定位为手足远端特征点，包含指尖特征点以及脚尖特征点；同一时刻特征中轴两侧范围内横径变化最大的部分，为颈部至肩部的肩峰特征点；根据肩峰特征点与指尖特征点连线中点的垂直线确认肘部特征点。通过特征点在时间维度上的变化情况，可以判断出躯干部分，通过特征点空间维度上的变化情况，可以识别特定的部位，如肩峰。

曝光条件包括：肘部特征点和指尖特征点均远离肩峰特征点至指定距离时。当肘部与手掌同时离开躯体时，是最佳的拍摄时机，因此可以借此作为曝光条件。

实施例2：

本实施例与实施例1大致相同，区别之处在于，轮廓特征点的提取过程包括：使用热成像仪拍摄，显示的图像中温度高于阈值的封闭图像即为轮廓范围，根据所需的精确度设置轮廓特征点的提取数量。由于新生儿体温高于环境温度，因此也可以通过热成像的方式识别出轮廓。

实施例3：

本实施例与实施例1大致相同，区别之处在于，轮廓特征点的提取过程包括：在X射线机的平板探测器内设置光感器件阵列，接受到光强低于阈值的封闭区域为轮廓范围，根据所需的精确度设置轮廓特征点的提取数量。新生儿躺在平板探测器上后，部分区域的光感器件被遮挡，因此接收到的光强明显降低，以此可以判断身体轮廓。

上述实施例的实质性效果包括：创新性运用非接触式人像识别技术，对新生儿进行高效稳定的识别，能有效控制X线摄影范围，避免因新生儿手臂下颌等遮挡或身体扭曲等原因造成的二次摄片，为获得质量稳定的国际标准新生儿胸部图像提供可靠的技术基础，便于婴幼儿胸部X线摄影检查。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的结构和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的关于结构的实施例仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个结构，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，结构或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

另外，在本申请实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(read only memory，ROM)、随机存取存储器(random access memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上内容，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。