心臟動態模擬裝置的製作方法
2024-04-04 01:50:05
本發明涉及醫學設備設計領域，尤其涉及一種心臟動態模擬裝置。
背景技術：
CT(Computed tomography計算機斷層掃描設備)是一種使用X射線和探測器進行圖像重建的設備，通過對被掃描物體進行數據重建，得到物體的三維數據。由於圖像重建需要一定的時間，若被測物體在此時間內發生移動，則會產生圖像偽影，嚴重影響圖像的成像質量。隨著CT探測器層數的增多和轉速的提高，對被檢測物體一段時間內的位置變動的要求逐漸降低，因而可以進行心臟圖像的重建和對心臟疾病(例如：冠心病)的診斷。
然而，由於受制於CT探測器層數和轉速的限制，導致在一個或數個掃描周期內(時間很短)，心臟發生跳動，從而造成圖像偽影，為解決此問題，需要進行合適的算法處理。
此算法的獲得和優化需要進行反覆的測試，然而CT是有一定輻射劑量的設備，若使用正常人體進行測試，則測試者必須承受高劑量的輻射，此輻射對人體具有很大的破壞性。故而，若使用機器代替人體，則可使人體免於輻射傷害，同時能夠進行反覆測試，從而可以獲得和優化針對心臟的圖像重建算法。
由於能夠可靠掃描心臟的功能為CT的新功能，國內外並沒有非常合適的解決辦法。
技術實現要素：
本發明提供一種心臟動態模擬裝置，以滿足CT心臟掃描功能測試的需求，模擬心臟跳動進而進行圖像重建算法的開發和優化。
為了達到上述目的，本發明提供一種心臟動態模擬裝置，其包括電機模塊、旋轉模塊、支撐塊和傳感器模塊，所述支撐塊與外界支架連接，所述電機模塊 和傳感器模塊均與所述支撐塊固定連接，所述旋轉模塊與所述電機模塊連接，並隨所述電機模塊中輸出軸的轉動而轉動，所述傳感器模塊用於在所述旋轉模塊轉動到相應位置時向外界發出脈衝信號。
進一步的，所述電機模塊包括驅動電機、轉動軸和電機支架，所述驅動電機固定設置於所述電機支架上，所述電機支架與所述支撐塊固定連接，所述旋轉模塊通過所述轉動軸與所述輸出軸連接。
進一步的，所述支撐塊為一環形結構，所述轉動軸的一端與所述輸出軸連接，另一端穿過所述環形結構與所述旋轉模塊連接。
進一步的，所述旋轉模塊包括旋轉託板、心跳模擬轉子以及前、後旋轉支撐板，所述旋轉託板固定設置於所述後旋轉支撐板上，並與所述電機模塊連接，所述前、後旋轉支撐板分別用於固定所述心跳模擬轉子的兩端。
進一步的，所述心跳模擬轉子與所述電機模塊分別設置於所述後旋轉支撐板的兩側。
進一步的，所述心跳模擬轉子包括至少兩根旋轉棒，至少兩根所述旋轉棒的兩端均分別與所述前、後旋轉支撐板固定連接。
進一步的，所述旋轉棒的數量為兩根，所述前、後旋轉支撐板均呈圓形，其圓心之間的連線與所述轉動軸及所述輸出軸均位於同一直線上，兩根所述旋轉棒相對於所述輸出軸的中軸線對稱設置。
進一步的，至少兩根所述旋轉棒採用相同或不同透射率的材料製成。
進一步的，所述傳感器模塊包括傳感器和傳感器支架，所述傳感器支架固定設置於所述支撐塊上，所述傳感器設置於所述傳感器支架上，所述傳感器用於在所述旋轉模塊轉動到相應位置時向外界發出脈衝信號。
進一步的，所述心臟動態模擬裝置還包括控制系統，所述電機模塊與所述控制系統電信連接，所述控制系統控制所述電機模塊中的輸出軸轉動，進而帶動所述旋轉模塊進行變周期、間歇性或周期性旋轉。
與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：
為了定量分析心率、掃描速度、重建算法對冠狀動脈成像質量的影響，本發明提供了一種心臟動態模擬裝置，能夠模擬心臟的跳動，代替人體進行心臟圖像重建算法的獲得和優化，同時滿足設備圖像校正的需求。該心臟動態模擬 裝置使用變周期、間歇性或周期性運動的旋轉模塊作為心臟跳動的模擬裝置，以模擬相應的心跳過程，同時，當旋轉模塊經電機模塊驅動而轉動到相應的位置時，傳感器模塊會發出脈衝信號，以此模擬接上電極的心臟輸出的脈衝信號。該心臟動態模擬裝置能夠準確模擬心臟跳動，同時能夠模擬心律不齊所帶來的脈衝輸出的不穩定性，能夠替代人體進行心臟影像算法的建立和優化，代替人體進行心臟影像的校正。
附圖說明
下面結合附圖對本發明作進一步說明：
圖1為本發明實施例提供的心臟動態模擬裝置的結構示意圖；
圖2為本發明實施例提供的心臟動態模擬裝置在進行CT的心臟掃描測試時的結構示意圖。
在圖1和圖2中，
1：驅動電機；2：傳感器；3：支撐塊；4：後旋轉支撐板；5：旋轉棒；6：前旋轉支撐板；7：輸出軸；8：旋轉託板；9：傳感器支架；10：轉動軸；11：電機支架；12：裝配體；13：接收器；14：CT床；15：CT機架。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例對本發明提出的心臟動態模擬裝置作進一步詳細說明。根據下面說明和權利要求書，本發明的優點和特徵將更清楚。需說明的是，附圖均採用非常簡化的形式且均使用非精準的比率，僅用以方便、明晰地輔助說明本發明實施例的目的。為便於說明，本發明實施例中所述的近端為支架輸送系統前進的前端，即遠離操作人員的一端，所述遠端為靠近操作人員的一端。
本發明的核心思想在於，提供一種心臟動態模擬裝置，其能夠模擬心臟的跳動，代替人體進行心臟圖像重建算法的獲得和優化，同時滿足設備圖像校正的需求。該心臟動態模擬裝置使用變周期、間歇性或周期性運動的旋轉模塊作為心臟跳動的模擬裝置，以模擬相應的心跳過程，同時，當旋轉模塊經電機模塊驅動而轉動到相應的位置時，傳感器模塊會發出脈衝信號，以此模擬接上電 極的心臟輸出的脈衝信號。該心臟動態模擬裝置能夠準確模擬心臟跳動，同時能夠模擬心律不齊所帶來的脈衝輸出的不穩定性，能夠替代人體進行心臟影像算法的建立和優化，代替人體進行心臟影像的校正。
請參考圖1和圖2，圖1為本發明實施例提供的心臟動態模擬裝置的結構示意圖；圖2為本發明實施例提供的心臟動態模擬裝置在進行CT的心臟掃描測試時的結構示意圖。
如圖1所示，本發明實施例提供一種心臟動態模擬裝置，其包括電機模塊、旋轉模塊、支撐塊3和傳感器模塊，所述支撐塊3與外界支架連接，所述外界支架可為固定結構也可為活動結構，所述電機模塊和傳感器模塊均與所述支撐塊3固定連接，所述旋轉模塊與所述電機模塊連接，並隨所述電機模塊中輸出軸7的轉動而轉動，當旋轉模塊經電機模塊驅動而轉動到相應的位置時，傳感器模塊會發出脈衝信號，旋轉模塊每轉一周傳感器模塊會發出一組脈衝信號，當旋轉模塊高轉速旋轉時，各組脈衝信號之間的時間間隔變小，代表心臟跳動速度變快，反之，當旋轉模塊低速旋轉時，各組脈衝信號之間的時間間隔變大，代表心臟跳動速度變慢，以此模擬接上電極的心臟輸出的脈衝信號。
進一步的，所述電機模塊包括驅動電機1、轉動軸10和電機支架11，所述驅動電機1固定設置於所述電機支架11上，所述電機支架11與所述支撐塊3固定連接，所述旋轉模塊通過所述轉動軸10與所述輸出軸7連接，所述電機支架11的設置使所述驅動電機1的工作更為穩定。
在本實施例中，所述支撐塊3為一環形結構，所述轉動軸10的一端與所述輸出軸7連接，另一端穿過所述環形結構與所述旋轉模塊連接，利用支撐塊3的環形結構設置能夠使驅動電機1及轉動軸10的工作更為穩定。
進一步的，所述旋轉模塊包括旋轉託板8、心跳模擬轉子以及前、後旋轉支撐板6、4，所述旋轉託板8固定設置於所述後旋轉支撐板4上，並與所述電機模塊中的轉動軸10連接，所述前、後旋轉支撐板6、4分別用於固定所述心跳模擬轉子的兩端，所述心跳模擬轉子能夠通過其變周期、間歇性或周期性的轉動模擬心跳的過程。
在本實施例中，所述心跳模擬轉子與所述電機模塊分別設置於所述後旋轉支撐板4的兩側，以防止電機模塊的存在影響到所述心跳模擬轉子的工作。
進一步的，所述心跳模擬轉子包括至少兩根旋轉棒5，至少兩根所述旋轉棒5的兩端均分別與所述前、後旋轉支撐板6、4固定連接。在本實施例中，所述旋轉棒5的數量為兩根，所述前、後旋轉支撐板6、4均呈圓形，其圓心之間的連線與所述轉動軸10及所述輸出軸7均位於同一直線上，兩根所述旋轉棒5相對於所述輸出軸7的中軸線對稱設置，且兩根所述旋轉棒5採用不同透射率的材料製成，如一根旋轉棒5使用PMMA(有機玻璃)或者其他材料製作，另一根旋轉棒5使用ABS(工程塑料)或者其他材料製作，據此，兩根所述旋轉棒5在旋轉時總會經過同一圓周上的某一個位置，所述傳感器模塊只需對準該位置進行探測便可在不同旋轉棒5經過該位置時向外界發出不同的脈衝信號，以此模擬接上電極的心臟輸出的脈衝信號。
進一步的，所述傳感器模塊包括傳感器2和傳感器支架9，所述傳感器支架9固定設置於所述支撐塊3上，所述傳感器2設置於所述傳感器支架9上，在本實施例中，所述後旋轉支撐板4與所述旋轉棒5接觸的部分上均開有便於傳感器2探測的孔洞，需要時旋轉託板8的對應位置上也開有相同的孔洞，所述傳感器2隻需位於電機模塊一例便可在不同旋轉棒5經過某一位置時透過該孔洞探測到對應的旋轉棒5經過了該位置，隨後便向外界發出相應的脈衝信號。
進一步的，所述心臟動態模擬裝置還包括控制系統，所述電機模塊與所述控制系統電信連接，所述控制系統使用單片機、ARM、DSP或者FPGA進行搭建，通過燒錄到控制系統內部的固件來控制所述電機模塊中的輸出軸7轉動，進而帶動所述旋轉模塊進行變周期、間歇性或周期性旋轉。
如圖2所示，在進行CT的心臟掃描測試時，將心臟動態模擬裝置置於一裝配體12中，所述裝配體12放置在CT床14的床板上，傳感器2的信號輸出線與接收器13相連接。測試時，只需打開控制系統上的開關，該心臟動態模擬裝置即會開始工作，當旋轉模塊旋轉到一定位置後，觸發傳感器2，傳感器2發出脈衝信號，該脈衝信號分兩路傳輸，一路脈衝信號傳輸到所述控制系統中，另一路脈衝信號經調理電路處理後傳輸到接收器13，之後，接收器13將脈衝信號傳輸給CT的信號採集單元。
綜上所述，為了定量分析心率、掃描速度、重建算法對冠狀動脈成像質量的影響，本發明實施例提供了一種心臟動態模擬裝置，能夠模擬心臟的跳動， 代替人體進行心臟圖像重建算法的獲得和優化，同時滿足設備圖像校正的需求。該心臟動態模擬裝置通過控制系統控制作為心臟跳動的模擬裝置的旋轉模塊進行變周期、間歇性或周期性運動，以模擬相應的心跳過程，同時，當旋轉模塊的心跳模擬轉子中的旋轉棒5經驅動電機1中的輸出軸7驅動而轉動到相應的位置時，傳感器模塊中的傳感器2便會發出脈衝信號，以此模擬接上電極的心臟輸出的脈衝信號。該心臟動態模擬裝置能夠準確模擬心臟跳動，同時能夠模擬心律不齊所帶來的脈衝輸出的不穩定性，能夠替代人體進行心臟影像算法的建立和優化，代替人體進行心臟影像的校正。
顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和範圍。這樣，倘若本發明的這些改動和變型屬於本發明權利要求及其等同技術的範圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。