[发明专利]一种仿G形臂的非等中心C形臂成像系统及其操作方法

权利要求书

1.一种仿G形臂的非等中心C形臂成像系统，其特征在于，包含成像装置、控制装置，所述成像装置包含底盘部件、主机箱、升降立柱、水平滑动组件、C形臂，所述主机箱安装于所述底盘部件的顶部，所述升降立柱安装于所述底盘部件的顶部，所述升降立柱的顶部有部分探出所述主机箱的顶部，所述水平滑动组件安装于所述升降立柱的顶部，所述C形臂安装于所述水平滑动组件的一端，所述C形臂的两端内侧分别安装有探测器与射线源，所述探测器、所述射线源与所述C形臂的旋转中心存在偏离角度；

所述控制装置包含连接于所述主机箱的上位机与下位机，所述上位机的信号发送端连接于所述下位机的信号接收端，所述下位机分别控制连接所述升降立柱、所述水平滑动组件、所述C形臂、所述探测器、所述射线源；

所述控制装置被设置为判断旋转方向及角度数据，根据C臂非等中心偏离数据、当前位置数据、旋转方向及角度数据计算目标C臂中心水平及竖直位置坐标，控制C臂顺逆旋转，控制所述升降立柱上下移动、控制所述水平滑动组件左右移动实现三轴联动使得所述C形臂调整到目标位置；

所述目标C臂中心水平及竖直位置坐标的获取公式为：

x_i＝x₀+sqrt(ISx²+ISy²)*(cos(atan(ISy/ISx)+θ₀)-cos(atan(ISy/ISx)+θ_i))

y_i＝y₀+sqrt(ISx²+ISy²)*(sin(atan(ISy/ISx)+θ₀)-sin(atan(ISy/ISx)+θ_i))

其中，x₀和y₀分别为初始状态下的水平和垂直位置坐标，其旋转角度为θ₀，旋转零度为所述C形臂初始摆位的位置，顺时针为正，逆时针为负；

x_i和y_i分别为目标的水平和垂直位置坐标，其旋转角度为θ_i；

ISx为ISO偏离，即C形臂几何中心到所述探测器与所述射线源连线的距离，ISy为SOD与ISO高度的差值，即所述C形臂几何中心到病灶点的垂直偏离，SOD为所述射线源到病灶点的距离，ISO为所述C形臂几何中心到所述射线源的距离。

2.如权利要求1所述的一种仿G形臂的非等中心C形臂成像系统，其特征在于，所述C形臂与所述水平滑动组件之间安装有拖座机构。

3.如权利要求2所述的一种仿G形臂的非等中心C形臂成像系统，其特征在于，所述拖座机构内部设有直流电机齿轮变速箱，所述直流电机齿轮变速箱驱动连接有传动组件，所述传动组件通过同步带轮与所述C形臂内部的同步带啮合，所述下位机控制连接所述直流电机齿轮变速箱。

4.如权利要求3所述的一种仿G形臂的非等中心C形臂成像系统，其特征在于，所述上位机与所述下位机设置于所述主机箱的内部。

5.如权利要求4所述的一种仿G形臂的非等中心C形臂成像系统，其特征在于，所述主机箱上连接有手柄机构。

6.如权利要求5所述的一种仿G形臂的非等中心C形臂成像系统，其特征在于，所述底盘部件的底部安装有行走轮。

7.如权利要求6所述的一种仿G形臂的非等中心C形臂成像系统，其特征在于，所述行走轮设置有两对。

8.如权利要求1-7任一项所述的一种仿G形臂的非等中心C形臂成像系统，其特征在于，所述升降立柱与所述水平滑动组件之间安装有转摆机构，所述下位机控制连接所述转摆机构。

9.一种仿G形臂的非等中心C形臂成像系统的操作方法，其特征在于，具体包含以下步骤：

步骤1：通过手柄机构调节底盘部件底部的行走轮，调节转摆机构，将整个成像装置移动至预拍摄位置；

步骤2：根据检测部位的高度，通过控制装置控制升降立柱升降将C形臂调整到指定高度位置；

步骤3：根据检测部位，通过控制装置控制水平滑动组件将C形臂调整到任意区域；

步骤4：选择拍摄模式或设置预拍摄角度；

步骤5：拍摄第一张透视图，获取当前位置数据；

步骤6：控制装置判断旋转方向及角度数据；

步骤7：控制装置根据C臂非等中心偏离数据、当前位置数据、旋转方向及角度数据计算目标C臂中心水平及竖直位置坐标；所述目标C臂中心水平及竖直位置坐标的获取公式为：

x_i＝x₀+sqrt(ISx²+ISy²)*(cos(atan(ISy/ISx)+θ₀)-cos(atan(ISy/ISx)+θ_i))

y_i＝y₀+sqrt(ISx²+ISy²)*(sin(atan(ISy/ISx)+θ₀)-sin(atan(ISy/ISx)+θ_i))

其中，x₀和y₀分别为初始状态下的水平和垂直位置坐标，其旋转角度为θ₀，顺时针为正，逆时针为负；

x_i和y_i分别为目标的水平和垂直位置坐标，其旋转角度为θ_i；

ISx为ISO偏离，即C形臂几何中心到探测器与射线源连线的距离，ISy为SOD与ISO高度的差值，即C形臂几何中心到病灶点的垂直偏离，SOD为射线源到病灶点的距离，ISO为C形臂几何中心到射线源的距离；

步骤8：控制装置控制C臂顺逆旋转，控制升降立柱上下移动、控制水平滑动组件左右移动实现三轴联动使得C形臂调整到目标位置，拍摄第二张透视图。