心脏动态模拟装置.pdf

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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201510916799.3 (22)申请日 2015.12.10 A61B 6/03(2006.01) (71)申请人 上海联影医疗科技有限公司 地址 201807 上海市嘉定区城北路 2258 号 (72)发明人 蒋华伟 姜怀芳 (74)专利代理机构 上海思微知识产权代理事务 所 ( 普通合伙 ) 31237 代理人 余毅勤 (54) 发明名称 心脏动态模拟装置 (57) 摘要 本发明提供一种心脏动态模拟装置， 其能够 模拟心脏的跳动， 代替人体进行心脏图像重建算 法的获得和优化， 同时满足设备图像校正的需求。 该心脏动态模拟装置使用。

2、变周期、 间歇性或周期 性运动的旋转模块作为心脏跳动的模拟装置， 以 模拟相应的心跳过程， 同时， 当旋转模块经电机模 块驱动而转动到相应的位置时， 传感器模决会发 出脉冲信号， 以此模拟接上电极的心脏输出的脉 冲信号。该心脏动态模拟装置能够准确模拟心脏 跳动， 同时能够模拟心律不齐所带来的脉冲输出 的不稳定性， 能够替代人体进行心脏影像算法的 建立和优化， 代替人体进行心脏影像的校正。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 CN 106859683 A 2017.06.20 CN 106859683 A 1/。

3、1 页 2 1.一种心脏动态模拟装置， 其特征在于， 包括电机模块、 旋转模块、 支撑块和传感器模 块， 所述支撑块与外界支架连接， 所述电机模块和传感器模块均与所述支撑块固定连接， 所 述旋转模块与所述电机模块连接， 并随所述电机模块中输出轴的转动而转动， 所述传感器 模块用于在所述旋转模块转动到相应位置时向外界发出脉冲信号。 2.根据权利要求 1 所述的心脏动态模拟装置， 其特征在于， 所述电机模块包括驱动电 机、 转动轴和电机支架， 所述驱动电机固定设置于所述电机支架上， 所述电机支架与所述支 撑块固定连接， 所述旋转模块通过所述转动轴与所述输出轴连接。 3.根据权利要求 2 所述的心脏。

4、动态模拟装置， 其特征在于， 所述支撑块为一环形结构， 所述转动轴的一端与所述输出轴连接， 另一端穿过所述环形结构与所述旋转模块连接。 4.根据权利要求 1 所述的心脏动态模拟装置， 其特征在于， 所述旋转模块包括旋转托 板、 心跳模拟转子以及前、 后旋转支撑板， 所述旋转托板固定设置于所述后旋转支撑板上， 并与所述电机模块连接， 所述前、 后旋转支撑板分别用于固定所述心跳模拟转子的两端。 5.根据权利要求 4 所述的心脏动态模拟装置， 其特征在于， 所述心跳模拟转子与所述 电机模块分别设置于所述后旋转支撑板的两侧。 6.根据权利要求 4 所述的心脏动态模拟装置， 其特征在于， 所述心跳模拟转。

5、子包括至 少两根旋转棒， 至少两根所述旋转棒的两端均分别与所述前、 后旋转支撑板固定连接。 7.根据权利要求 6 所述的心脏动态模拟装置， 其特征在于， 所述旋转棒的数量为两根， 所述前、 后旋转支撑板均呈圆形， 其圆心之间的连线与所述转动轴及所述输出轴均位于同 一直线上， 两根所述旋转棒相对于所述输出轴的中轴线对称设置。 8.根据权利要求 6 所述的心脏动态模拟装置， 其特征在于， 至少两根所述旋转棒采用 相同或不同透射率的材料制成。 9.根据权利要求 1 所述的心脏动态模拟装置， 其特征在于， 所述传感器模块包括传感 器和传感器支架， 所述传感器支架固定设置于所述支撑块上， 所述传感器设置。

6、于所述传感 器支架上， 所述传感器用于在所述旋转模块转动到相应位置时向外界发出脉冲信号。 10.根据权利要求 1 至 9 任一项所述的心脏动态模拟装置， 其特征在于， 还包括控制系 统， 所述电机模块与所述控制系统电信连接， 所述控制系统控制所述电机模块中的输出轴 转动， 进而带动所述旋转模块进行变周期、 间歇性或周期性旋转。 权 利 要 求 书 CN 106859683 A 2 1/4 页 3 心脏动态模拟装置 技术领域 0001 本发明涉及医学设备设计领域， 尤其涉及一种心脏动态模拟装置。 背景技术 0002 CT(Computed tomography计算机断层扫描设备)是一种使用X射线。

7、和探测器进行 图像重建的设备， 通过对被扫描物体进行数据重建， 得到物体的三维数据。 由于图像重建需 要一定的时间， 若被测物体在此时间内发生移动， 则会产生图像伪影， 严重影响图像的成像 质量。随着 CT 探测器层数的增多和转速的提高， 对被检测物体一段时间内的位置变动的要 求逐渐降低， 因而可以进行心脏图像的重建和对心脏疾病 ( 例如 ： 冠心病 ) 的诊断。 0003 然而， 由于受制于 CT 探测器层数和转速的限制， 导致在一个或数个扫描周期内 ( 时间很短 )， 心脏发生跳动， 从而造成图像伪影， 为解决此问题， 需要进行合适的算法处 理。 0004 此算法的获得和优化需要进行反复的。

8、测试， 然而 CT 是有一定辐射剂量的设备， 若 使用正常人体进行测试， 则测试者必须承受高剂量的辐射， 此辐射对人体具有很大的破坏 性。 故而， 若使用机器代替人体， 则可使人体免于辐射伤害， 同时能够进行反复测试， 从而可 以获得和优化针对心脏的图像重建算法。 0005 由于能够可靠扫描心脏的功能为 CT 的新功能， 国内外并没有非常合适的解决办 法。 发明内容 0006 本发明提供一种心脏动态模拟装置， 以满足 CT 心脏扫描功能测试的需求， 模拟心 脏跳动进而进行图像重建算法的开发和优化。 0007 为了达到上述目的， 本发明提供一种心脏动态模拟装置， 其包括电机模块、 旋转模 块、 。

9、支撑块和传感器模块， 所述支撑块与外界支架连接， 所述电机模块和传感器模块均与所 述支撑块固定连接， 所述旋转模块与所述电机模块连接， 并随所述电机模块中输出轴的转 动而转动， 所述传感器模块用于在所述旋转模块转动到相应位置时向外界发出脉冲信号。 0008 进一步的， 所述电机模块包括驱动电机、 转动轴和电机支架， 所述驱动电机固定设 置于所述电机支架上， 所述电机支架与所述支撑块固定连接， 所述旋转模块通过所述转动 轴与所述输出轴连接。 0009 进一步的， 所述支撑块为一环形结构， 所述转动轴的一端与所述输出轴连接， 另一 端穿过所述环形结构与所述旋转模块连接。 0010 进一步的， 所述。

10、旋转模块包括旋转托板、 心跳模拟转子以及前、 后旋转支撑板， 所 述旋转托板固定设置于所述后旋转支撑板上， 并与所述电机模块连接， 所述前、 后旋转支撑 板分别用于固定所述心跳模拟转子的两端。 0011 进一步的， 所述心跳模拟转子与所述电机模块分别设置于所述后旋转支撑板的两 侧。 说 明 书 CN 106859683 A 3 2/4 页 4 0012 进一步的， 所述心跳模拟转子包括至少两根旋转棒， 至少两根所述旋转棒的两端 均分别与所述前、 后旋转支撑板固定连接。 0013 进一步的， 所述旋转棒的数量为两根， 所述前、 后旋转支撑板均呈圆形， 其圆心之 间的连线与所述转动轴及所述输出轴均。

11、位于同一直线上， 两根所述旋转棒相对于所述输出 轴的中轴线对称设置。 0014 进一步的， 至少两根所述旋转棒采用相同或不同透射率的材料制成。 0015 进一步的， 所述传感器模块包括传感器和传感器支架， 所述传感器支架固定设置 于所述支撑块上， 所述传感器设置于所述传感器支架上， 所述传感器用于在所述旋转模块 转动到相应位置时向外界发出脉冲信号。 0016 进一步的， 所述心脏动态模拟装置还包括控制系统， 所述电机模块与所述控制系 统电信连接， 所述控制系统控制所述电机模块中的输出轴转动， 进而带动所述旋转模块进 行变周期、 间歇性或周期性旋转。 0017 与现有技术相比， 本发明具有以下有。

12、益效果 ： 0018 为了定量分析心率、 扫描速度、 重建算法对冠状动脉成像质量的影响， 本发明提供 了一种心脏动态模拟装置， 能够模拟心脏的跳动， 代替人体进行心脏图像重建算法的获得 和优化， 同时满足设备图像校正的需求。 该心脏动态模拟装置使用变周期、 间歇性或周期性 运动的旋转模块作为心脏跳动的模拟装置， 以模拟相应的心跳过程， 同时， 当旋转模块经电 机模块驱动而转动到相应的位置时， 传感器模块会发出脉冲信号， 以此模拟接上电极的心 脏输出的脉冲信号。该心脏动态模拟装置能够准确模拟心脏跳动， 同时能够模拟心律不齐 所带来的脉冲输出的不稳定性， 能够替代人体进行心脏影像算法的建立和优化，。

13、 代替人体 进行心脏影像的校正。 附图说明 0019 下面结合附图对本发明作进一步说明 ： 0020 图 1 为本发明实施例提供的心脏动态模拟装置的结构示意图 ； 0021 图 2 为本发明实施例提供的心脏动态模拟装置在进行 CT 的心脏扫描测试时的结 构示意图。 0022 在图 1 和图 2 中， 0023 1 ： 驱动电机 ； 2 ： 传感器 ； 3 ： 支撑块 ； 4 ： 后旋转支撑板 ； 5 ： 旋转棒 ； 6 ： 前旋转支撑 板 ； 7 ： 输出轴 ； 8 ： 旋转托板 ； 9 ： 传感器支架 ； 10 ： 转动轴 ； 11 ： 电机支架 ； 12 ： 装配体 ； 13 ： 接 收器。

14、 ； 14 ： CT 床 ； 15 ： CT 机架。 具体实施方式 0024 以下结合附图和具体实施例对本发明提出的心脏动态模拟装置作进一步详细说 明。根据下面说明和权利要求书， 本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是， 附图均采用 非常简化的形式且均使用非精准的比率， 仅用以方便、 明晰地辅助说明本发明实施例的目 的。 为便于说明， 本发明实施例中所述的近端为支架输送系统前进的前端， 即远离操作人员 的一端， 所述远端为靠近操作人员的一端。 0025 本发明的核心思想在于， 提供一种心脏动态模拟装置， 其能够模拟心脏的跳动， 代 说 明 书 CN 106859683 A 4 3/4 页 5 。

15、替人体进行心脏图像重建算法的获得和优化， 同时满足设备图像校正的需求。该心脏动态 模拟装置使用变周期、 间歇性或周期性运动的旋转模块作为心脏跳动的模拟装置， 以模拟 相应的心跳过程， 同时， 当旋转模块经电机模块驱动而转动到相应的位置时， 传感器模块会 发出脉冲信号， 以此模拟接上电极的心脏输出的脉冲信号。该心脏动态模拟装置能够准确 模拟心脏跳动， 同时能够模拟心律不齐所带来的脉冲输出的不稳定性， 能够替代人体进行 心脏影像算法的建立和优化， 代替人体进行心脏影像的校正。 0026 请参考图 1 和图 2， 图 1 为本发明实施例提供的心脏动态模拟装置的结构示意图 ； 图2为本发明实施例提供的。

16、心脏动态模拟装置在进行CT的心脏扫描测试时的结构示意图。 0027 如图 1 所示， 本发明实施例提供一种心脏动态模拟装置， 其包括电机模块、 旋转模 块、 支撑块 3 和传感器模块， 所述支撑块 3 与外界支架连接， 所述外界支架可为固定结构也 可为活动结构， 所述电机模块和传感器模块均与所述支撑块 3 固定连接， 所述旋转模块与 所述电机模块连接， 并随所述电机模块中输出轴 7 的转动而转动， 当旋转模块经电机模块 驱动而转动到相应的位置时， 传感器模块会发出脉冲信号， 旋转模块每转一周传感器模块 会发出一组脉冲信号， 当旋转模块高转速旋转时， 各组脉冲信号之间的时间间隔变小， 代表 心脏。

17、跳动速度变快， 反之， 当旋转模块低速旋转时， 各组脉冲信号之间的时间间隔变大， 代 表心脏跳动速度变慢， 以此模拟接上电极的心脏输出的脉冲信号。 0028 进一步的， 所述电机模块包括驱动电机1、 转动轴10和电机支架11， 所述驱动电机 1 固定设置于所述电机支架 11 上， 所述电机支架 11 与所述支撑块 3 固定连接， 所述旋转模 块通过所述转动轴 10 与所述输出轴 7 连接， 所述电机支架 11 的设置使所述驱动电机 1 的 工作更为稳定。 0029 在本实施例中， 所述支撑块 3 为一环形结构， 所述转动轴 10 的一端与所述输出轴 7 连接， 另一端穿过所述环形结构与所述旋转。

18、模块连接， 利用支撑块 3 的环形结构设置能够 使驱动电机 1 及转动轴 10 的工作更为稳定。 0030 进一步的， 所述旋转模块包括旋转托板 8、 心跳模拟转子以及前、 后旋转支撑板 6、 4， 所述旋转托板 8 固定设置于所述后旋转支撑板 4 上， 并与所述电机模块中的转动轴 10 连 接， 所述前、 后旋转支撑板 6、 4 分别用于固定所述心跳模拟转子的两端， 所述心跳模拟转子 能够通过其变周期、 间歇性或周期性的转动模拟心跳的过程。 0031 在本实施例中， 所述心跳模拟转子与所述电机模块分别设置于所述后旋转支撑板 4 的两侧， 以防止电机模块的存在影响到所述心跳模拟转子的工作。 0。

19、032 进一步的， 所述心跳模拟转子包括至少两根旋转棒 5， 至少两根所述旋转棒 5 的两 端均分别与所述前、 后旋转支撑板 6、 4 固定连接。在本实施例中， 所述旋转棒 5 的数量为两 根， 所述前、 后旋转支撑板6、 4均呈圆形， 其圆心之间的连线与所述转动轴10及所述输出轴 7 均位于同一直线上， 两根所述旋转棒 5 相对于所述输出轴 7 的中轴线对称设置， 且两根所 述旋转棒 5 采用不同透射率的材料制成， 如一根旋转棒 5 使用 PMMA( 有机玻璃 ) 或者其他 材料制作， 另一根旋转棒 5 使用 ABS( 工程塑料 ) 或者其他材料制作， 据此， 两根所述旋转棒 5 在旋转时总。

20、会经过同一圆周上的某一个位置， 所述传感器模块只需对准该位置进行探测 便可在不同旋转棒 5 经过该位置时向外界发出不同的脉冲信号， 以此模拟接上电极的心脏 输出的脉冲信号。 0033 进一步的， 所述传感器模块包括传感器 2 和传感器支架 9， 所述传感器支架 9 固定 说 明 书 CN 106859683 A 5 4/4 页 6 设置于所述支撑块 3 上， 所述传感器 2 设置于所述传感器支架 9 上， 在本实施例中， 所述后 旋转支撑板 4 与所述旋转棒 5 接触的部分上均开有便于传感器 2 探测的孔洞， 需要时旋转 托板 8 的对应位置上也开有相同的孔洞， 所述传感器 2 只需位于电机模。

21、块一例便可在不同 旋转棒 5 经过某一位置时透过该孔洞探测到对应的旋转棒 5 经过了该位置， 随后便向外界 发出相应的脉冲信号。 0034 进一步的， 所述心脏动态模拟装置还包括控制系统， 所述电机模块与所述控制系 统电信连接， 所述控制系统使用单片机、 ARM、 DSP 或者 FPGA 进行搭建， 通过烧录到控制系统 内部的固件来控制所述电机模块中的输出轴 7 转动， 进而带动所述旋转模块进行变周期、 间歇性或周期性旋转。 0035 如图 2 所示， 在进行 CT 的心脏扫描测试时， 将心脏动态模拟装置置于一装配体 12 中， 所述装配体 12 放置在 CT 床 14 的床板上， 传感器 2。

22、 的信号输出线与接收器 13 相连接。 测试时， 只需打开控制系统上的开关， 该心脏动态模拟装置即会开始工作， 当旋转模块旋转 到一定位置后， 触发传感器 2， 传感器 2 发出脉冲信号， 该脉冲信号分两路传输， 一路脉冲信 号传输到所述控制系统中， 另一路脉冲信号经调理电路处理后传输到接收器 13， 之后， 接收 器 13 将脉冲信号传输给 CT 的信号采集单元。 0036 综上所述， 为了定量分析心率、 扫描速度、 重建算法对冠状动脉成像质量的影响， 本发明实施例提供了一种心脏动态模拟装置， 能够模拟心脏的跳动， 代替人体进行心脏图 像重建算法的获得和优化， 同时满足设备图像校正的需求。该。

23、心脏动态模拟装置通过控制 系统控制作为心脏跳动的模拟装置的旋转模块进行变周期、 间歇性或周期性运动， 以模拟 相应的心跳过程， 同时， 当旋转模块的心跳模拟转子中的旋转棒5经驱动电机1中的输出轴 7 驱动而转动到相应的位置时， 传感器模块中的传感器 2 便会发出脉冲信号， 以此模拟接上 电极的心脏输出的脉冲信号。该心脏动态模拟装置能够准确模拟心脏跳动， 同时能够模拟 心律不齐所带来的脉冲输出的不稳定性， 能够替代人体进行心脏影像算法的建立和优化， 代替人体进行心脏影像的校正。 0037 显然， 本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精 神和范围。这样， 倘若本发明的这些改动和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围 之内， 则本发明也意图包含这些改动和变型在内。 说 明 书 CN 106859683 A 6 1/1 页 7 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 106859683 A 7 。