[发明专利]血管机C型臂的控制方法及其系统

说明书

技术领域

本发明涉及X射线血管造影领域，尤其涉及一种血管机C型臂根据体位角度轨迹精确控制方法及其系统。

背景技术

如图1所示的为DSA血管机，其C型臂100两端分别设置探测器200和球管300，为实现对病灶照射中心(ISO中心)的多方位照射，C型臂100的运动往往是多个运动轴的复合运动，例如，C型臂整体可围绕机座旋转轴(Pivot轴)进行水平旋转，可通过C型臂旋转轴(Rotation轴)实现头位/足位角度调整，可通过C型臂调节轴(Angulation轴)实现左前斜/右前斜角度调整。DSA血管机在介入放射治疗等实际应用中，需要保证体位角度的精确控制，并且能够按照体位角度轨迹运动。

体位角度主要有几种状态的描述，主要包括对左前斜角度(LAO)、右前斜(RAO)角度、头位/足位角度(CAU)的定义，如图2-7所示。这里方位的定义是按照X射线探测器(或者影像增强器，图2-6中病人上方的部分)相对于病人的方位而定的，黑色箭头代表X线的方向，图2-4分别表示右前斜30°、标准位、左前斜40°；图5-7分别表示头位30°、标准位、足位20°。

由于现有DSA血管机的病灶照射中心(ISO中心)不在血管机座旋转轴(Pivot轴)上，其利用单轴运动或者其他两轴联动算法生成的体位角度轨迹均无法保证体位角度的准确性，更无法实现血管机C型臂运动过程中的精确控制。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种血管机C型臂的控制方法及其系统，旨在解决目前ISO中心不在Pivot轴上的DSA血管机体位角度运动轨迹不精确的问题。

本发明的技术方案如下：

一种血管机C型臂的控制方法，其中，所述方法包括以下步骤：

A、接收用户控制血管机运动指令，获取当前血管机的C型臂旋转角度值、C型臂调节角度值及机座旋转角度值；

B、根据预先定义的坐标系间的转换分别得到左前斜/右前斜轨迹方程和头位/足位轨迹方程，并利用所获取的当前C型臂旋转角度值、C型臂调节角度值及机座旋转角度值计算出左前斜/右前斜轨迹数据和头位/足位轨迹数据；

C、控制C型臂旋转轴和C型臂角度调节轴分别根据所述左前斜/右前斜轨迹数据和头位/足位轨迹数据依次运动并保持同步。

所述的血管机C型臂的控制方法，其中，所述预先定义的坐标系均符合右手定则，其包括：

坐标系A、表示为血管机主坐标系，所述坐标系A的y轴平行于导管床中线，z轴定义在机座旋转轴上；

坐标系B、表示为轨迹运动的主坐标系，所述坐标系B的原点设置在探测器和球管中心连线中心点上，其x、y、z轴分别平行于所述坐标系A的x、y、z轴；

坐标系C、表示为C臂的随动坐标系，所述坐标系C的原点设置在探测器和球管中心连线中心点上，球管到探测器为其z轴的方向，其x轴垂直于C型臂所在平面；

坐标系D、表示为轨迹运动的起始坐标系，所述坐标系D的原点设置在探测器和球管中心连线中心点上，其z轴方向与所述坐标系B的z轴方向相同；

坐标系E、由所述坐标系C绕其z轴旋转，并使坐标系C的y轴在坐标系C的z轴与坐标系B的y轴所成平面内形成。

所述的血管机C型臂的控制方法，其中，定义探测器和球管中心连线的中心点到探测器中心的向量为旋转向量。

所述的血管机C型臂的控制方法，其中，所述根据预先定义的坐标系间的转换分别得到左前斜/右前斜轨迹方程，并利用所获取的当前角度值计算出左前斜/右前斜轨迹数据具体为：

根据坐标系定义，利用所获取的当前血管机的C型臂旋转角度值、C型臂调节角度值及机座旋转角度值计算得到当前左前斜/右前斜的角度值和当前头位/足位的角度值；

计算得出左前斜/右前斜轨迹方程^dV₁＝R_y*R_x*^dZ₁，其中，所述^dV₁表示由坐标系C中变换到坐标系D中并利用所述当前左前斜/右前斜的角度值计算得出的已知向量，所述^dZ₁表示坐标系D中z轴方向的特定向量，Rx为定义的坐标系D的x轴旋转矩阵Ry为定义的坐标系D的y轴旋转矩阵a为C型臂调节角度值，b为C型臂旋转角度值；