專(zhuān)利名稱(chēng)：放射治療高精度快速擺位的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種病人放射治療的輔助設(shè)施，尤其是涉及一種放射治療擺位系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，放射治療分次治療中病人體位恢復(fù)的速度和精度直接影響精確放射治療的治療效果和效率。國(guó)內(nèi)治療系統(tǒng)中通常采用CT模擬后在病人身體上紋刻照射野，在實(shí)際治療中每次通過(guò)激光標(biāo)定病人身體上紋刻的照射野的方法恢復(fù)做CT模擬時(shí)的體位。這樣一來(lái)，擺位時(shí)，精度只能靠醫(yī)師的經(jīng)驗(yàn)定性判斷體位恢復(fù)程度而且時(shí)間長(zhǎng)。國(guó)外最新發(fā)展的擺位方法中，有在病人身上放置標(biāo)志物的辦法，如只對(duì)紅外光有反射特性的標(biāo)志物來(lái)顯示定位標(biāo)志點(diǎn)，然后用紅外激光照射治療區(qū)域，紅外攝像機(jī)攝取圖像，跟首次的定位標(biāo)志點(diǎn)位置進(jìn)行比較來(lái)調(diào)整病人姿態(tài)，或者直接使用紅色LED發(fā)光管來(lái)指示定位標(biāo)志點(diǎn)的位置。這些擺位系統(tǒng)分次擺位前要精確擺放或固定標(biāo)志物在病人身體上本身就存在偶然誤差，況且擺位時(shí)間沒(méi)有減少；另外一些方法使用激光掃描技術(shù)把病人的體輪廓掃描下來(lái)作為參考圖像，在分次治療擺位時(shí)與當(dāng)時(shí)的掃描圖像進(jìn)行比較，這種方法存在設(shè)備昂貴、費(fèi)時(shí)的缺點(diǎn)。以上提到的方法中，沒(méi)有一個(gè)完全滿足精確、快速、自動(dòng)的擺位要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有放射療法分次治療中每次均要進(jìn)行擺位，且擺位精度不高、速度很慢因而影響治療效果的問(wèn)題，而提出一種高精度快速擺位方法和系統(tǒng)。
放射治療高精度快速擺位的方法，其特征在于對(duì)病人在治療床上進(jìn)行首次擺位，概率確定病灶周?chē)齻€(gè)控制點(diǎn)，能夠在三維空間確定病灶位置，在加速器前方病人視野內(nèi)設(shè)置三個(gè)微型云臺(tái)和二個(gè)攝像機(jī)，云臺(tái)上固定有可見(jiàn)光激光器，手動(dòng)操作云臺(tái)控制器控制微型云臺(tái)，讓三個(gè)激光點(diǎn)移動(dòng)到設(shè)定的三個(gè)控制點(diǎn)位置，系統(tǒng)記錄下該病人的三個(gè)激光器的位置參數(shù)；采集由攝像機(jī)送來(lái)的兩路視頻信號(hào)的當(dāng)前幀，操作員在兩圖像上標(biāo)出三個(gè)控制點(diǎn)的精確位置，定位點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算軟件根據(jù)兩當(dāng)前幀進(jìn)行立體匹配，計(jì)算出三個(gè)控制點(diǎn)的精確坐標(biāo)，存儲(chǔ)下三個(gè)控制點(diǎn)在攝像機(jī)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，首次治療結(jié)束后在病人體表標(biāo)記激光點(diǎn)位置；以后的分次治療擺位時(shí)，病人在病人床上概率恢復(fù)治療位置后，首先由云臺(tái)驅(qū)動(dòng)軟件調(diào)用該病人三個(gè)激光器位置參數(shù)，恢復(fù)首次治療時(shí)激光器位置，啟動(dòng)系統(tǒng)，定位點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算軟件計(jì)算定位點(diǎn)的坐標(biāo)，與存儲(chǔ)的首次坐標(biāo)比較，由云臺(tái)控制軟件計(jì)算偏差量并由治療床驅(qū)動(dòng)接口軟件轉(zhuǎn)換成治療床驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)治療床調(diào)整病人姿態(tài)到首次的位置。
手動(dòng)或自動(dòng)操作云臺(tái)控制器控制微型云臺(tái)讓三個(gè)激光點(diǎn)移動(dòng)到三個(gè)控制點(diǎn)位置時(shí)，要求精度在0.1°以?xún)?nèi)。
激光點(diǎn)和定位點(diǎn)可以由軟件自動(dòng)識(shí)別。
放射治療高精度快速擺位系統(tǒng)，包括有攝像機(jī)，治療床，圖像采集處理裝置，計(jì)算機(jī)控制與顯示系統(tǒng)，其特征在于在加速器前上方安裝有二個(gè)攝像機(jī)、三個(gè)微型云臺(tái)，各個(gè)微型云臺(tái)上分別安裝一個(gè)紅色可見(jiàn)光激光器，微型云臺(tái)和云臺(tái)控制器聯(lián)接，攝像機(jī)和圖像處理裝置聯(lián)接。
所述的圖像采集處理裝置由高性能PC機(jī)、采集卡、定位點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算軟件、云臺(tái)驅(qū)動(dòng)軟件組成，兩個(gè)攝像機(jī)分別安裝在加速器前上方的天花板上以便整個(gè)病人的身體均在視野內(nèi)，三個(gè)微型云臺(tái)安裝在天花板上，位于治療床的前上方、左前上方、右前上方。
所述的攝像機(jī)可以是三臺(tái)或多個(gè)，所述的微型云臺(tái)及紅色可見(jiàn)光激光器可以是三個(gè)或多個(gè)。
所述的放射治療高精度快速擺位系統(tǒng)，其特征在于可以在每次治療過(guò)程中自動(dòng)糾正病人位置的變化。
本發(fā)明的高精度快速擺位方法與系統(tǒng)，無(wú)需復(fù)雜的定位標(biāo)志物，病人在首次精確擺位后就可以去掉CT模擬時(shí)的臨時(shí)標(biāo)志物，只需標(biāo)出定位點(diǎn)位置，擺位前無(wú)需進(jìn)行標(biāo)志點(diǎn)設(shè)置，人工或軟件識(shí)別定位點(diǎn)，而且定位點(diǎn)坐標(biāo)誤差可以通過(guò)驅(qū)動(dòng)軟件自動(dòng)輸出到治療床驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所以擺位速度快、自動(dòng)化程度高，又系統(tǒng)根據(jù)首次治療的激光器位置嚴(yán)格恢復(fù)定位點(diǎn)原始位置，攝像機(jī)位置固定無(wú)變化，所以計(jì)算條件一致，故擺位精度高。


圖1是高精度快速擺位系統(tǒng)配置示意圖。
圖2是高精度快速擺位方法工作原理框圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述參見(jiàn)圖1、圖2，本發(fā)明的高精度快速擺位系統(tǒng)，包括一對(duì)攝像機(jī)1、三個(gè)微型云臺(tái)2、三個(gè)紅色可見(jiàn)光激光器3、圖像采集處理裝置4、云臺(tái)控制器5、治療床驅(qū)動(dòng)接口軟件6，所述的圖像采集處理裝置由高性能PC機(jī)、采集卡7、定位點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算軟件8、云臺(tái)驅(qū)動(dòng)軟件9組成，兩個(gè)攝像機(jī)1分別安裝在加速器前上方的治療室天花板上以便整個(gè)病人的身體均在視野內(nèi)，三個(gè)紅色可見(jiàn)光激光器3分別固定在三個(gè)微型云臺(tái)2內(nèi)，并分別安裝在治療床的前上方、左前上方、右前上方，云臺(tái)控制器5及圖像采集處理裝置4安置在治療室適當(dāng)?shù)奈恢谩Ｊ状螖[位結(jié)束時(shí)，概率確定病灶周?chē)齻€(gè)控制點(diǎn)(能夠在三維空間確定病灶位置)，啟動(dòng)系統(tǒng)，手動(dòng)操作云臺(tái)控制器5控制微型云臺(tái)2(精度在0.1°以?xún)?nèi))讓三個(gè)激光點(diǎn)移動(dòng)到相應(yīng)位置，系統(tǒng)記錄下該病人的三個(gè)激光器的位置參數(shù)。采集卡7采集由攝像機(jī)1送來(lái)的兩路視頻信號(hào)的當(dāng)前幀(一個(gè)像對(duì))，操作員在兩圖像上標(biāo)出三個(gè)定位點(diǎn)的精確位置，定位點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算軟件8根據(jù)兩像對(duì)進(jìn)行立體匹配計(jì)算出三個(gè)點(diǎn)的精確坐標(biāo)，存儲(chǔ)下三個(gè)點(diǎn)在攝像機(jī)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，首次治療結(jié)束后在病人體表標(biāo)記激光點(diǎn)位置。以后的分次治療擺位時(shí)，病人在病人床上概率恢復(fù)治療位置后，首先由云臺(tái)驅(qū)動(dòng)軟件9調(diào)用該病人三個(gè)激光器位置參數(shù)，恢復(fù)首次治療時(shí)激光器位置，啟動(dòng)系統(tǒng)，定位點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算軟件8計(jì)算定位點(diǎn)的坐標(biāo)，與存儲(chǔ)的首次坐標(biāo)比較，由云臺(tái)控制軟件9計(jì)算偏差量并由治療床驅(qū)動(dòng)接口軟件6轉(zhuǎn)換成治療床驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)治療床調(diào)整病人姿態(tài)到首次的位置，醫(yī)師可以直觀地看到定位點(diǎn)和激光點(diǎn)重合的位置恢復(fù)過(guò)程。
本發(fā)明適合任何精確放射治療系統(tǒng)，包括X刀到調(diào)強(qiáng)放射治療系統(tǒng)，這種廉價(jià)的擺位系統(tǒng)特別適合我國(guó)的國(guó)情。
權(quán)利要求
1.放射治療高精度快速擺位的方法，其特征在于對(duì)病人在治療床上進(jìn)行首次擺位，概率確定病灶周?chē)齻€(gè)控制點(diǎn)，能夠在三維空間確定病灶位置，在加速器前方病人視野內(nèi)設(shè)置三個(gè)微型云臺(tái)和二個(gè)攝像機(jī)，云臺(tái)上固定有可見(jiàn)光激光器，手動(dòng)操作云臺(tái)控制器控制微型云臺(tái)，讓三個(gè)激光點(diǎn)移動(dòng)到設(shè)定的三個(gè)控制點(diǎn)位置，系統(tǒng)記錄下該病人的三個(gè)激光器的位置參數(shù)；采集由攝像機(jī)送來(lái)的兩路視頻信號(hào)的當(dāng)前幀，操作員在兩圖像上標(biāo)出三個(gè)控制點(diǎn)的精確位置，定位點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算軟件根據(jù)兩當(dāng)前幀進(jìn)行立體匹配，計(jì)算出三個(gè)控制點(diǎn)的精確坐標(biāo)，存儲(chǔ)下三個(gè)控制點(diǎn)在攝像機(jī)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，首次治療結(jié)束后在病人體表標(biāo)記激光點(diǎn)位置；以后的分次治療擺位時(shí)，病人在病人床上概率恢復(fù)治療位置后，首先由云臺(tái)驅(qū)動(dòng)軟件調(diào)用該病人三個(gè)激光器位置參數(shù)，恢復(fù)首次治療時(shí)激光器位置，啟動(dòng)系統(tǒng)，定位點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算軟件計(jì)算定位點(diǎn)的坐標(biāo)，與存儲(chǔ)的首次坐標(biāo)比較，由云臺(tái)控制軟件計(jì)算偏差量并由治療床驅(qū)動(dòng)接口軟件轉(zhuǎn)換成治療床驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)治療床調(diào)整病人姿態(tài)到首次的位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放射治療高精度快速擺位的方法，其特征在于手動(dòng)或自動(dòng)操作云臺(tái)控制器控制微型云臺(tái)讓三個(gè)激光點(diǎn)移動(dòng)到三個(gè)控制點(diǎn)位置時(shí)，要求精度在0.1°以?xún)?nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放射治療高精度快速擺位的方法，其特征在于激光點(diǎn)和定位點(diǎn)可以由軟件自動(dòng)識(shí)別。
4.放射治療高精度快速擺位系統(tǒng)，包括有攝像機(jī)，治療床，圖像采集處理裝置，計(jì)算機(jī)控制與顯示系統(tǒng)，其特征在于在加速器前上方安裝有二個(gè)攝像機(jī)、三個(gè)微型云臺(tái)，各個(gè)微型云臺(tái)上分別安裝一個(gè)紅色可見(jiàn)光激光器，微型云臺(tái)和云臺(tái)控制器聯(lián)接，攝像機(jī)和圖像處理裝置聯(lián)接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的放射治療高精度快速擺位系統(tǒng)，其特征在于所述的圖像采集處理裝置由高性能PC機(jī)、采集卡、定位點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算軟件、云臺(tái)驅(qū)動(dòng)軟件組成，兩個(gè)攝像機(jī)分別安裝在加速器前上方的天花板上以便整個(gè)病人的身體均在視野內(nèi)，三個(gè)微型云臺(tái)安裝在天花板上，位于治療床的前上方、左前上方、右前上方。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的放射治療高精度快速擺位系統(tǒng)，其特征在于所述的攝像機(jī)可以是三臺(tái)或多個(gè)，所述的微型云臺(tái)及紅色可見(jiàn)光激光器可以是三個(gè)或多個(gè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的放射治療高精度快速擺位系統(tǒng)，其特征在于可以在每次治療過(guò)程中自動(dòng)糾正病人位置的變化。
全文摘要
本發(fā)明屬于一種放射治療高精度快速擺位的方法和系統(tǒng)，包括一對(duì)攝像機(jī)、三個(gè)微型云臺(tái)、三個(gè)紅色可見(jiàn)光激光器、圖像采集處理裝置、云臺(tái)控制器、治療床驅(qū)動(dòng)接口軟件，首次擺位結(jié)束時(shí)，系統(tǒng)記錄下該病人的三個(gè)激光器的位置參數(shù)及三個(gè)定位點(diǎn)的精確坐標(biāo)。以后的分次治療擺位時(shí)，恢復(fù)首次治療時(shí)激光器位置，定位點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算軟件計(jì)算定位點(diǎn)的坐標(biāo)，與存儲(chǔ)的首次坐標(biāo)比較，由云臺(tái)控制軟件計(jì)算偏差量并由治療床驅(qū)動(dòng)接口軟件轉(zhuǎn)換成治療床驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)治療床調(diào)整病人姿態(tài)到首次的位置，醫(yī)師可以直觀地看到定位點(diǎn)和激光點(diǎn)重合的位置恢復(fù)過(guò)程。
文檔編號(hào)A61N5/06GK1583194SQ0315284
公開(kāi)日2005年2月23日 申請(qǐng)日期2003年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月24日
發(fā)明者陶聲祥, 吳宜燦 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院等離子體物理研究所