CN109102873A - C型臂设备及其训练方法、装置、医学影像系统及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种C型臂设备及其训练方法、装置、医学影像系统及计算机存储介质。上述训练方法包括：获取多组学习数据，每组学习数据包括指示信号及操作信号；基于多组学习数据，建立指示信号与操作信号的对应关系数据库；更新指示信号与操作信号的对应关系数据库；基于更新后的对应关系数据库，根据当前接收的指示信号自动向C型臂设备发出与其相匹配的操作信号；其中，指示信号为医生指示C型臂设备进行相应动作的信号，操作信号为控制C型臂设备进行相应动作的信号。上述训练方法通过多组学习数据，建立医生的指示与C型臂设备操作的对应关系数据库，使得C型臂可以不依赖操作人员，实现根据医生的指示以及对应关系数据库自动进行操作。

Description

C型臂设备及其训练方法、装置、医学影像系统及存储介质

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，特别是涉及一种C型臂设备的训练方法、训练 装置、C型臂设备、医学影像系统以及计算机可读存储介质。

背景技术

C型臂设备是诊断及治疗中常用的医学影像设备，可以对患者进行X射线 拍摄，C型臂设备在使用过程中需要进行移动、转动等定位操作，以及设置参数、 触发开关等拍摄操作。

传统的C型臂设备的各种操作一般由操作人员根据医生的指示进行控制， 而且这些操作大都是重复的和机械性的，所以传统的C型臂设备不够智能，且 浪费人力，效率较低。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种C型臂设备的训练方法、训 练装置、医学影像系统以及计算机可读存储介质，可以使C型臂设备具备学习 功能，从而根据医生的指示自动进行相应操作。

一种C型臂设备的训练方法，所述方法包括以下步骤：

获取多组学习数据，每组所述学习数据包括指示信号以及操作信号；

基于所述多组学习数据，建立所述指示信号与所述操作信号的对应关系数 据库；

更新所述指示信号与所述操作信号的对应关系数据库；

基于更新后的对应关系数据库，根据当前接收的指示信号自动向C型臂设 备发出与该指示信号相匹配的操作信号；

其中，所述指示信号为医生指示C型臂设备进行相应动作的信号，所述操 作信号为控制C型臂设备进行相应动作的信号。

上述C型臂设备的训练方法，通过多组学习数据，建立医生的指示与C型 臂设备操作的对应关系数据库，使得C型臂可以不依赖操作人员，实现根据医 生的指示以及对应关系数据库自动进行操作。

在其中一个实施例中，所述更新所述指示信号与所述操作信号的对应关系 数据库包括：

在接收指示信号后，根据所述对应关系数据库预测对应的操作信号；

判断预测的操作信号是否与所述指示信号相匹配；

在所述操作信号与所述指示信号不相匹配的情况下，修改所述操作信号使 其与所述指示信号相匹配，以更新该所述指示信号与所述操作信号的对应关系。

在其中一个实施例中，在所述更新所述指示信号与所述操作信号的对应关 系之后，所述方法还包括：

判断多次接收指示信号后，预测的操作信号与所述指示信号的匹配率；

在所述匹配率低于预设值的情况下，重新更新所述指示信号与所述操作信 号的对应关系数据库。

在其中一个实施例中，所述指示信号包括语音命令、影像命令中的至少一 种，所述操作信号包括C型臂设备的摆位调节、参数设置、开始透视中的至少 一种；

其中，所述影像命令包括医生手势动作的影像数据。

一种C型臂设备的训练装置，包括：

获取模块，用于获取多组学习数据，每组所述学习数据包括指示信号以及 操作信号；

学习模块，用于基于所述多组学习数据，建立所述指示信号与所述操作信 号的对应关系数据库；

更新模块，用于更新所述指示信号与所述操作信号的对应关系数据库；

自动模块，用于基于更新后的对应关系数据库，根据当前接收的指示信号 自动向C型臂设备发出与该指示信号相匹配的操作信号；

其中，所述指示信号为医生指示C型臂设备进行相应动作的信号，所述指 示信号包括语音命令、影像命令中的至少一种，所述影像命令包括医生手势动 作的影像数据；

所述操作信号为控制C型臂设备进行相应动作的信号，所述操作信号包括 C型臂设备的摆位调节、参数设置、开始透视中的至少一种。

上述C型臂设备的训练装置，通过多组学习数据，建立医生的指示与C型 臂设备操作的对应关系数据库，使得C型臂可以不依赖操作人员，实现根据医 生的指示以及对应关系数据库自动进行操作。

在其中一个实施例中，所述更新模块包括：

预测单元，用于在接收指示信号后，根据所述对应关系数据库预测对应的 操作信号；

判断单元，用于判断预测的操作信号是否与所述指示信号相匹配；

修改单元，用于在所述操作信号与所述指示信号不相匹配的情况下，修改 所述操作信号使其与所述指示信号相匹配，以更新该所述指示信号与所述操作 信号的对应关系。

在其中一个实施例中，所述更新模块还包括：

辅助单元，用于判断多次接收指示信号后，预测的操作信号与所述指示信 号的匹配率；在所述匹配率低于预设值的情况下，重新更新所述指示信号与所 述操作信号的对应关系数据库。

一种C型臂设备，包括：

接收装置，用于接收医生指示C型臂设备进行相应动作的指示信号；

存储装置，用于存储权利要求1至4中任意一项所述的对应关系数据库；

其中，所述C型臂设备根据所述接收装置当前接收的指示信号，自动在所 述存储装置中的对应关系数据库中查询与该指示信号相匹配的操作信号，并基 于所述操作信号进行相应动作。

一种医学影像系统，包括C型臂设备、存储器、处理器及存储在存储器上 并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器与所述C型臂设备通信连接， 所述处理器执行所述程序时可控制所述C型臂设备实现上述方法的步骤。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行 时可实现上述方法的步骤。

附图说明

图1为一个实施例中C型臂设备的训练方法的流程示意图；

图2为一个实施例中C型臂设备的训练方法中步骤S160的流程示意图；

图3为一个实施例中C型臂设备的训练装置的结构示意图；

图4为一个实施例中C型臂设备的训练装置中更新模块的结构示意图；

图5为一个实施例中医学影像系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实 施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅 仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

图1为一个实施例中C型臂设备的训练方法的流程示意图，如图1所示， 一种C型臂设备的训练方法，包括以下步骤：

步骤S12：获取多组学习数据，每组学习数据包括指示信号以及操作信号。 其中，上述指示信号为医生指示C型臂设备进行相应动作的信号，上述操作信 号为控制C型臂设备进行相应动作的信号。

在一个实施例中，上述指示信号包括语音命令、影像命令中的至少一种， 上述操作信号包括C型臂设备的摆位调节、参数设置、开始透视中的至少一种； 其中，影像命令包括医生手势动作的影像数据。

具体地，对C型臂设备在正常使用情况下的指示信号以及操作信号进行收 集和记录作为学习数据，指示信号是医生对操作人员下达的指示命令，指示信 号可以是医生的语言或手势等信号，指示信号通过设置在可以监测到医生位置 的可见光传感器例如摄像头以及音频传感器例如麦克风等装置进行采集。

在接收到医生的指示命令后，操作人员会对C型臂设备输入控制其进行相 应操作的信号，上述操作可以是控制C型臂整体在地面的移动、单独C型臂的 转动等C型臂的摆位调节，也可以是X射线拍摄的各类参数设置例如kV、mA、 ms、帧频、对图像的优化设置等，还可以是开始或终止X射线拍摄的曝光控制， 操作信号可以通过触摸屏、键盘、各类开关按钮或者手闸脚闸等信号输入装置 所采集。

步骤S14：基于多组学习数据，建立指示信号与操作信号的对应关系数据库。

具体地，在采集到足够数量的医生的指示信号以及操作人员进行的相应操 作信号后，将多组指示信号和操作信号建立数据库，并通过神经网络等学习方 式建立指示信号与操作信号之间的对应关系。对应关系可以是一种指示信号对 应一种操作信号，也可以是多种指示信号对应一种操作信号，例如医生的一种 语言信号和一种手势信号可以对应相同的操作信号，或者医生的几种不同说法 的语言信号也可以对应同一种操作信号，使得医生可以按照自己的操作习惯下 达操作指令，不需要限制到唯一的指令方式，灵活方便。

步骤S16：更新指示信号与操作信号的对应关系数据库。

具体地，在初步建立指示信号与操作信号的对应关系数据库后，要对数据 库进行修正和补充，从而将对应关系数据库更新到完善状态，避免指示信号与 操作信号之间出现错误或冲突的对应关系，避免发生操作失误。例如可以由医 生或者操作人员对数据库中的对应关系进行检查并进行更新，例如若发现指示 信号与操作信号的对应关系存在错误或冲突等情况，可以对其进行修改；或者 发现有缺失的对应关系，例如有些医生的指示信号没有对应的操作，或者存在 医生的指示信号没有被记录的情况，可以向数据库中添加指示信号与操作信号 的对应关系。

步骤S18：基于更新后的对应关系数据库，根据当前接收的指示信号自动向 C型臂设备发出与该指示信号相匹配的操作信号。

具体地，在对应关系数据库进行更新后，C型臂设备即可脱离操作人员进行 独立工作。C型臂设备通过可见光传感器或者音频传感器接收到医生的手势或语 音指示信号后，在对应关系数据库中找到与指示信号相匹配的操作信号，从而 自动进行相应操作。使C型臂设备不再依赖操作人员，避免了人力资源的浪费， 减少由于操作人员造成的操作失误，同时医生直接对C形臂设备下达指令也能 提高诊断治疗的工作效率。

上述C型臂设备的训练方法，通过多组学习数据，建立医生的指示与C型 臂设备操作的对应关系数据库，使得C型臂可以不依赖操作人员，实现根据医 生的指示以及对应关系数据库自动进行操作。

图2为一个实施例中上述步骤S16的流程示意图，如图2所示，在一个实 施例中，步骤S16包括以下步骤：

步骤S161：在接收指示信号后，根据对应关系数据库预测对应的操作信号。

具体地，在建立指示信号与操作信号的对应关系数据库后，可以令C型臂 设备处于半自动工作状态，在实际工作中对数据库进行更新，例如在医生发出 指示信号后，操作人员不进行相应操作，C型臂设备自动在对应关系数据库中。 找到与接收的指示信号相对应的操作信号。

步骤S163：判断预测的操作信号是否与指示信号相匹配。

具体地，C型臂设备在对应关系数据库中找到相应的操作信号后，由于此时 的对应关系数据库可能并未完善，所以并不直接进行相应的操作，而是将预测 的操作信号给操作人员进行判断，例如可以将预测到的操作以文字或图案形式 在显示屏上展示给操作人员，操作人员判断此操作信号是否为医生的指示信号 所欲进行的相应操作。

步骤S165：在操作信号与指示信号不相匹配的情况下，修改操作信号使其 与指示信号相匹配，以更新该指示信号与操作信号的对应关系。

具体地，如果操作人员发现C型臂设备预测的操作信号并非医生的指示信 号所欲进行的操作，则将操作信号进行修改使其与指示信号相匹配，并将修改 后的指示信号与操作信号的对应关系存储在数据库中替换掉原本错误的对应关 系，以对数据库进行更新。如果操作人员发现C型臂设备预测的操作信号是医 生的指示信号所欲进行的操作，则操作人员可以选择让C型臂设备继续进行相 应的操作。

在一个实施例中，在上述步骤S165之后，上述方法还包括以下步骤：

步骤S167：判断多次接收指示信号后，预测的操作信号与指示信号的匹配 率。

具体地，在操作人员进行多次对C型臂设备作出预测的操作信号进行判断 后，可以计算C型臂设备所预测的操作信号与医生的指示信号的匹配率，即C 型臂设备根据指示信号和对应关系数据库进行预测的正确率，从而以此判断对 应关系数据库的完善程度。

步骤S169:在匹配率低于预设值的情况下，重新更新指示信号与操作信号 的对应关系数据库。

具体地，对于C型臂所预测的操作信号与医生的指示信号的匹配率可以设 定一个预设值，例如可以设定为90％或95％或者更高，如果匹配率低于此预设 值，说明对应关系数据库不够完善，C型臂设备不能根据指示信号准确地预测出 正确的对应操作，C型臂则不能脱离操作人员进行独立工作，需要重复步骤S161- 步骤S167，重新对数据库进行更新，以提高预测的匹配率，提高对应关系数据 库的完善程度，避免出现操作失误而发生意外。

如果计算得到匹配率到达或超过此预设值，例如在经过多次上述步骤S161- 步骤S167的数据库更新后，C型臂设备预测的操作信号可以完全与医生的指示 信号相匹配，不再出现预测失误，则可认为对应关系数据库已经足够完善，C 形臂设备训练完毕，可以在不依赖操作人员的情况下独立进行工作，可以直接 根据医生的指示信号进行相应的操作。

图3为一个实施例中C型臂设备的训练装置500的结构示意图，如图3所 示，一种C型臂设备的训练装置500，包括：

获取模块520，用于获取多组学习数据，每组学习数据包括指示信号以及操 作信号。学习模块540，用于基于多组学习数据，建立指示信号与操作信号的对 应关系数据库。更新模块560，用于更新指示信号与操作信号的对应关系数据库。 自动模块580，用于基于更新后的对应关系数据库，根据当前接收的指示信号自 动向C型臂设备发出与该指示信号相匹配的操作信号。

其中，上述指示信号为医生指示C型臂设备进行相应动作的信号，指示信 号包括语音命令、影像命令中的至少一种，影像命令包括医生手势动作的影像 数据；上述操作信号为控制C型臂设备进行相应动作的信号，操作信号包括C 型臂设备的摆位调节、参数设置、开始透视中的至少一种。

具体地，C型臂设备的训练装置500与C型臂设备通信连接，C型臂设备 的训练装置500可以集成在C形臂设备的机壳内部，也可以独立设置在C形臂 设备之外。在C型臂设备工作时，获取模块520通过可见光传感器或音频传感 器收集医生发出的手势或语音等指示信号，并记录操作人员根据医生的指示信 号控制C型臂设备的操作信号，将多组指示信号以及操作信号记录为学习数据 并发送给学习模块540。学习模块540根据接收到的多组学习数据建立指示信号 与操作信号的对应关系数据库，对应数据关系库可以存储在例如硬盘的存储介 质中。更新模块560对指示信号与操作信号的对应关系数据库进行更新，使数 据库中的对应关系达到完善程度。数据库更新完毕后，当医生发出指示信号时， 自动模块580根据接收的指示信号在对应关系数据中找到相匹配的操作信号， 并将此操作信号发送给C型臂设备以控制C型臂设备自动进行相应操作。

上述C型臂设备的训练装置，通过多组学习数据，建立医生的指示与C型 臂设备操作的对应关系数据库，使得C型臂可以不依赖操作人员，实现根据医 生的指示以及对应关系数据库自动进行操作。

图4为一个实施例中上述更新模块560的结构示意图，如图4所示，在一 个实施例中，更新模块560包括：

预测单元562，用于在接收指示信号后，根据对应关系数据库预测对应的操 作信号。判断单元564，用于判断预测的操作信号是否与指示信号相匹配。修改 单元566，用于在操作信号与指示信号不相匹配的情况下，修改操作信号使其与 指示信号相匹配，以更新该指示信号与操作信号的对应关系。

具体地，在对应关系数据库达到完善程度之前，C型臂设备在操作人员的辅 助下工作在半自动状态，以对数据库进行更新。在医生发出指示信号后，预测 单元562在对应关系数据库中找到相对应的操作信号并发送到判断单元564。判 断单元564将接收到的操作信号给操作人员进行判断其是否与医生的指示信号 相匹配。如果匹配，则操作人员可以进行确认，C型臂设备根据此操作信号进行 相应的操作；如果不匹配，则操作人员对操作信号进行修改，修改单元566将 修改后的操作信号记录到对应关系数据库中，以更新该操作信号与操作信号的 对应关系。

在一个实施例中，上述更新模块560还包括：

辅助单元568，用于判断多次接收指示信号后，预测的操作信号与指示信号 的匹配率；在匹配率低于预设值的情况下，重新更新指示信号与操作信号的对 应关系数据库。

具体地，在判断单元564对C型臂设备预测的操作信号与医生的指示信号 进行是否匹配的判断后，辅助单元568计算C型臂设备预测的匹配率，如果匹 配率低于预设置，说明对应关系数据库还不够完善，C型臂设备不能准确地根据 指示信号预测出相匹配的操作信号，辅助单元568控制更新模块560重新对数 据库进行更新直至匹配率不低于预设置为止。如果匹配率达到或超过预设置， 则说明数据库已经更新到完善程度，C型臂设备训练完毕，可以不依赖操作人员 独立进行工作。

在一个实施例中，一种C型臂设备，包括：

接收装置，用于接收医生指示C型臂设备进行相应动作的指示信号；

存储装置，用于存储上述的对应关系数据库；

其中，C型臂设备根据接收装置当前接收的指示信号，自动在存储装置中的 对应关系数据库中查询与该指示信号相匹配的操作信号，并基于操作信号进行 相应动作。

具体地，C型臂设备中包括接收装置，接收装置至少可以包括例如摄像头的 可见光传感器以及例如麦克风的音频传感器中的至少一种，通过接收装置，C 型臂设备可以监测到医生发出的手势动作或者语言命令等指示信号。C型臂设备 的存储装置中存储有上述实施例中训练的对应关系数据库，对应关系数据库可 以通过硬盘、磁盘等介质本地存储，也可以通过网络远程在线存储，在接收到 医生的指示信号后，C型臂设备在对应关系数据库中查询到与其相匹配的操作信 号，并自动进行与操作信号相应的动作。从而使得C型臂设备的操作可以不依 赖于操作人员，直根据医生的指示自动工作，使用方便智能，节约人力。

图5为一个实施例中医学影像系统800的结构示意图，如图5所示，一种 医学影像系统800，包括C型臂设备820、处理器840、存储器860及存储在存 储器860上并可在处理器840上运行的计算机程序，处理器840与C型臂设备 820通信连接，处理器840执行程序时可控制C型臂设备820实现上述方法的步 骤：获取多组学习数据，每组学习数据包括指示信号以及操作信号；基于多组 学习数据，建立指示信号与操作信号的对应关系数据库；更新指示信号与操作 信号的对应关系数据库；基于更新后的对应关系数据库，根据当前接收的指示 信号自动向C型臂设备发出与该指示信号相匹配的操作信号；其中，指示信号 为医生指示C型臂设备进行相应动作的信号，操作信号为控制C型臂设备进行 相应动作的信号。

在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介 质上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时可使得处理器执行如下步骤： 获取多组学习数据，每组学习数据包括指示信号以及操作信号；基于多组学习 数据，建立指示信号与操作信号的对应关系数据库；更新指示信号与操作信号 的对应关系数据库；基于更新后的对应关系数据库，根据当前接收的指示信号 自动向C型臂设备发出与该指示信号相匹配的操作信号；其中，指示信号为医 生指示C型臂设备进行相应动作的信号，操作信号为控制C型臂设备进行相应 动作的信号。

上述对于计算机可读存存储介质及计算机设备的限定可以参见上文中对于 方法的具体限定，在此不再赘述。

需要说明的是，本领域普通技术人员可以理解实现上述方法中的全部或部 分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，该程序可存储于一 计算机可读取存储介质中；上述的程序在执行时，可包括如上述各方法的实施 例的流程。其中，上述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，简称ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，简称RAM) 等。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对 上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技 术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细， 但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的 普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改 进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权 利要求为准。

Claims (10)

1.一种C型臂设备的训练方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

获取多组学习数据，每组所述学习数据包括指示信号以及操作信号；

基于所述多组学习数据，建立所述指示信号与所述操作信号的对应关系数据库；

更新所述指示信号与所述操作信号的对应关系数据库；

基于更新后的对应关系数据库，根据当前接收的指示信号自动向C型臂设备发出与该指示信号相匹配的操作信号；

其中，所述指示信号为医生指示C型臂设备进行相应动作的信号，所述操作信号为控制C型臂设备进行相应动作的信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述更新所述指示信号与所述操作信号的对应关系数据库包括：

在接收指示信号后，根据所述对应关系数据库预测对应的操作信号；

判断预测的操作信号是否与所述指示信号相匹配；

在所述操作信号与所述指示信号不相匹配的情况下，修改所述操作信号使其与所述指示信号相匹配，以更新该所述指示信号与所述操作信号的对应关系。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述更新所述指示信号与所述操作信号的对应关系之后，所述方法还包括：

判断多次接收指示信号后，预测的操作信号与所述指示信号的匹配率；

在所述匹配率低于预设值的情况下，重新更新所述指示信号与所述操作信号的对应关系数据库。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的方法，其特征在于，所述指示信号包括语音命令、影像命令中的至少一种，所述操作信号包括C型臂设备的摆位调节、参数设置、开始透视中的至少一种；

其中，所述影像命令包括医生手势动作的影像数据。

5.一种C型臂设备的训练装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取多组学习数据，每组所述学习数据包括指示信号以及操作信号；

学习模块，用于基于所述多组学习数据，建立所述指示信号与所述操作信号的对应关系数据库；

更新模块，用于更新所述指示信号与所述操作信号的对应关系数据库；

自动模块，用于基于更新后的对应关系数据库，根据当前接收的指示信号自动向C型臂设备发出与该指示信号相匹配的操作信号；

其中，所述指示信号为医生指示C型臂设备进行相应动作的信号，所述指示信号包括语音命令、影像命令中的至少一种，所述影像命令包括医生手势动作的影像数据；

所述操作信号为控制C型臂设备进行相应动作的信号，所述操作信号包括C型臂设备的摆位调节、参数设置、开始透视中的至少一种。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述更新模块包括：

预测单元，用于在接收指示信号后，根据所述对应关系数据库预测对应的操作信号；

判断单元，用于判断预测的操作信号是否与所述指示信号相匹配；

修改单元，用于在所述操作信号与所述指示信号不相匹配的情况下，修改所述操作信号使其与所述指示信号相匹配，以更新该所述指示信号与所述操作信号的对应关系。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述更新模块还包括：

辅助单元，用于判断多次接收指示信号后，预测的操作信号与所述指示信号的匹配率；在所述匹配率低于预设值的情况下，重新更新所述指示信号与所述操作信号的对应关系数据库。

8.一种C型臂设备，其特征在于，包括：

接收装置，用于接收医生指示C型臂设备进行相应动作的指示信号；

存储装置，用于存储权利要求1至4中任意一项所述的对应关系数据库；

其中，所述C型臂设备根据所述接收装置当前接收的指示信号，自动在所述存储装置中的对应关系数据库中查询与该指示信号相匹配的操作信号，并基于所述操作信号进行相应动作。

9.一种医学影像系统，其特征在于，包括C型臂设备、存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器与所述C型臂设备通信连接，所述处理器执行所述程序时可控制所述C型臂设备实现权利要求1至4中任意一项所述方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时可实现权利要求1至4中任意一项所述方法的步骤。