專利名稱:用于自動(dòng)定位待治療/診斷患者的裝置的制作方法
背景技術(shù):
發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種自動(dòng)定位患者的裝置,而讓患者相對(duì)于治療/診斷設(shè)備(例如放射治療設(shè)備)靠在可移動(dòng)的病床組合上。
背景技術(shù):
在保角放射療法中,從不同的角度將高能放射束照向腫瘤,以便盡量提高對(duì)腫瘤的照射同時(shí)盡量減少對(duì)周圍健康組織的照射。為了產(chǎn)生多束治療射束,不但需要移動(dòng)患者依靠的病床,而且要移動(dòng)發(fā)出射束的直線加速器。
在利用高能射束進(jìn)行治療之前,需要利用低能照射在類似機(jī)器上進(jìn)行模擬,以便在腫瘤位置與機(jī)器的參照框架之間建立可重復(fù)的關(guān)系。為了確保在治療機(jī)上能夠重復(fù)此相同關(guān)系,采用光學(xué)系統(tǒng)來(lái)建立患者相對(duì)于機(jī)器框架的方位。這通過(guò)利用在一共同參照平面內(nèi)投射三束激光束并且使其在該機(jī)器等角點(diǎn)相交來(lái)完成。機(jī)器等角點(diǎn)為直線加速器所有發(fā)射位置的放射束所通過(guò)的點(diǎn)。典型地是,兩束射束沿相反方向水平照射,而第三射束從頂板向下垂直照射。
為了確定患者位置,對(duì)病床組合定位使得該治療平面通過(guò)治療點(diǎn)。例如,對(duì)于胸部腫瘤,對(duì)病床定位使得對(duì)于仰臥患者,治療平面橫向通過(guò)其胸部,而且三束激光束照射患者胸部的前部和兩側(cè)。在三束激光束所照射的點(diǎn)處,對(duì)患者施加皮膚標(biāo)記或基準(zhǔn)點(diǎn)。當(dāng)患者接著被轉(zhuǎn)到治療機(jī)上并且相對(duì)于治療平面大致安放在相同位置時(shí),其安放誤差可以由皮膚標(biāo)記或基準(zhǔn)點(diǎn)與激光束照射在患者身上的激光標(biāo)記或點(diǎn)之間的距離加以表示。目前,由技術(shù)人員人工輕微調(diào)整病床組合,或許還要調(diào)整患者在病床上的位置,直到基準(zhǔn)點(diǎn)與激光束照射點(diǎn)相吻合。這需要病床組合在4個(gè)自由度上的移動(dòng)協(xié)調(diào),從而需要技巧并且也很耗時(shí)。這也限制了對(duì)于許多腫瘤或擴(kuò)散病癥等需要多重患者對(duì)準(zhǔn)的治療能力。
在復(fù)雜的保角放射療法中,治療點(diǎn)定位于虛擬等角點(diǎn)處,它沿來(lái)自真實(shí)等角點(diǎn)的放射束移動(dòng)。這使得在四個(gè)自由度上移動(dòng)病床組合以使所述三個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)與激光束照射點(diǎn)相吻合更加復(fù)雜化。在進(jìn)行多種治療時(shí)必須精確重復(fù)患者的這種對(duì)準(zhǔn)。
已知一些實(shí)驗(yàn)室中研制出的由攝像機(jī)控制的機(jī)器人定位系統(tǒng)。一般地說(shuō),該系統(tǒng)需要對(duì)于大量系統(tǒng)參數(shù)的精確知識(shí)。此種系統(tǒng)不僅難于建立,而且其部件的任何改變(即使是相同型號(hào)的相機(jī)互換),也需要重新校準(zhǔn)。另外,對(duì)系統(tǒng)的干擾(例如部件的意外撞擊)也需要重新校準(zhǔn)。
因此,需要一種能夠相對(duì)于治療/診斷設(shè)備自動(dòng)定位患者的裝置。
需要這樣一種裝置,它能夠迅速而且精確地定位患者,并且不必進(jìn)行不舒適的或不確定的移動(dòng)。并且還需要這樣一種裝置,它無(wú)須精確測(cè)量定位系統(tǒng)的參數(shù),并且在任意部件改變或者受到意外干擾時(shí)無(wú)需重新校準(zhǔn)。
發(fā)明概述本發(fā)明研制出的將靠在可移動(dòng)的患者定位組合上的患者相對(duì)于治療/診斷設(shè)備的固定參照點(diǎn)自動(dòng)精確定位在固定的基本位置上的裝置,滿足了上述以及其它需要。該裝置包括多個(gè)設(shè)在患者身上的間隔分開(kāi)的基準(zhǔn)點(diǎn)。這些基準(zhǔn)點(diǎn)或皮膚標(biāo)記可以是人工施加的標(biāo)記或者患者皮膚上的自然產(chǎn)生的可識(shí)別標(biāo)記。激光束產(chǎn)生裝置產(chǎn)生多個(gè)激光束,沿相對(duì)于固定參照點(diǎn)的不同方向投射在患者身上,其照射點(diǎn)與患者處于固定的基本位置時(shí)的基準(zhǔn)點(diǎn)相吻合。相機(jī)裝置產(chǎn)生基準(zhǔn)點(diǎn)和照射點(diǎn)的圖象。根據(jù)相機(jī)圖象產(chǎn)生控制信號(hào)的裝置驅(qū)動(dòng)可移動(dòng)的患者定位組合使得基準(zhǔn)點(diǎn)與照射點(diǎn)相吻合,從而將患者定位在固定的基本位置上。優(yōu)選地,激光束產(chǎn)生裝置包括用于在機(jī)器的治療平面內(nèi)正交投射并且在機(jī)器等角點(diǎn)相交的三束激光束的裝置。它們可以是一對(duì)相反的水平光束和一束垂直向下投射的光束。在此情況下,在患者身上設(shè)有三個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn),以便在基本位置時(shí)與患者身上的激光束照射點(diǎn)相吻合。
在患者定位組合不能圍繞縱軸轉(zhuǎn)動(dòng)仰臥患者或者不能圍繞橫軸傾斜患者從而使患者定位組合只有四個(gè)自由度的場(chǎng)合,用于產(chǎn)生兩束非平行光束的兩個(gè)激光束發(fā)射器、兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)以及兩個(gè)相機(jī)足以唯一地使患者定位。
優(yōu)選地是,根據(jù)相機(jī)生成的圖象產(chǎn)生控制信號(hào)的裝置,包括用于在兩維象素空間內(nèi)產(chǎn)生出代表基準(zhǔn)點(diǎn)和照射點(diǎn)位置的信號(hào)的裝置,以及根據(jù)象素空間中的信號(hào)在三維立體空間(room space)中產(chǎn)生控制信號(hào)的裝置,包含應(yīng)用將象素空間中的信號(hào)轉(zhuǎn)換成立體空間中的信號(hào)的轉(zhuǎn)換裝置的裝置。另外,還設(shè)有用于連續(xù)地適時(shí)修正或更新(updating or refining)轉(zhuǎn)換裝置的裝置。它包括用于建立最新近似轉(zhuǎn)換裝置的裝置,用于使患者定位組合運(yùn)動(dòng)的裝置,用于在特定采樣時(shí)間反復(fù)確定在象素空間內(nèi)基準(zhǔn)點(diǎn)相對(duì)于激光照射點(diǎn)的當(dāng)前(present)位置誤差的裝置,用于在該采樣時(shí)間反復(fù)確定立體空間內(nèi)基準(zhǔn)點(diǎn)和激光照射點(diǎn)之間當(dāng)前位置誤差的裝置,以及用于根據(jù)象素空間中的當(dāng)前位置誤差和立體空間中的當(dāng)前位置誤差適時(shí)修正轉(zhuǎn)換裝置的裝置。根據(jù)圖象產(chǎn)生控制信號(hào)的裝置,包括用于根據(jù)象素空間中的位置信號(hào)反復(fù)產(chǎn)生象素空間中速度誤差信號(hào)的裝置;而且轉(zhuǎn)換裝置包括將象素空間中的速度誤差信號(hào)轉(zhuǎn)換成立體空間中的速度誤差信號(hào)的速度轉(zhuǎn)換裝置,以便控制驅(qū)動(dòng)患者定位的組合使得基準(zhǔn)點(diǎn)與照射點(diǎn)吻合。
連續(xù)更新轉(zhuǎn)換裝置的裝置,包括用于建立轉(zhuǎn)換裝置的粗略初始值的裝置,用于根據(jù)基準(zhǔn)點(diǎn)和照射點(diǎn)圖象反復(fù)確定象素空間內(nèi)基準(zhǔn)點(diǎn)相對(duì)于激光照射點(diǎn)的當(dāng)前位置誤差的裝置,用于根據(jù)患者定位組合上的位置編碼器的輸出反復(fù)確定立體空間內(nèi)基準(zhǔn)點(diǎn)與激光照射點(diǎn)之間當(dāng)前位置誤差的裝置,以及根據(jù)象素空間中的當(dāng)前位置誤差和立體空間中的當(dāng)前位置誤差適時(shí)修正轉(zhuǎn)換裝置的裝置。
轉(zhuǎn)換裝置包括用于對(duì)象素空間中的速度誤差信號(hào)施加逆的圖象雅可比矩陣(Image Jacobian)的裝置,以產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)患者定位組合的立體空間中的速度誤差信號(hào)。連續(xù)更新轉(zhuǎn)換裝置的裝置,包括根據(jù)特定關(guān)系式在采樣間隔內(nèi)反復(fù)適時(shí)修正圖象雅可比矩陣的裝置。此種結(jié)構(gòu)無(wú)需象現(xiàn)有技術(shù)中那樣對(duì)相機(jī)的精確校準(zhǔn),而現(xiàn)有技術(shù)需要完全掌握相機(jī)的位置并且確切了解其參數(shù)例如焦距。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明從下面結(jié)合附圖對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的描述可以獲得對(duì)本發(fā)明的全面理解,附圖中
圖1為采用本發(fā)明進(jìn)行動(dòng)態(tài)保角放射療法的裝置的等角投影視圖。圖2為表示根據(jù)本發(fā)明的相機(jī)圖象的產(chǎn)生的示意圖。圖2a為表示根據(jù)本發(fā)明的用于定位患者的標(biāo)記位置的平面圖。圖3為根據(jù)本發(fā)明所示實(shí)施例的反饋控制回路的示意框圖。圖4-16為構(gòu)成本發(fā)明一部分的軟件程序的流程圖。
優(yōu)選實(shí)施例的描述圖1表示用于實(shí)施本發(fā)明的裝置1。該裝置1包括帶有一個(gè)臺(tái)架5的機(jī)器3,臺(tái)架5樞軸式安裝在機(jī)器基座7上以便繞水平軸9轉(zhuǎn)動(dòng)。臺(tái)架5具有第一臂11,其上帶有一個(gè)準(zhǔn)直鏡13,用以將一束高能輻射束15(例如一束高能光子)導(dǎo)向沿垂直通過(guò)轉(zhuǎn)軸9延長(zhǎng)線的路徑傳播。其交點(diǎn)稱作等角點(diǎn)17。在某些機(jī)器中,在臺(tái)架相反一端的第二臂21上與放射束15對(duì)準(zhǔn)安裝有一入口成象器19。入口成象器21記錄未被患者吸收的輻射。
等角點(diǎn)17用作立體空間坐標(biāo)系的原點(diǎn)。如圖所示,X軸與臺(tái)架的轉(zhuǎn)軸9重合。因而,當(dāng)臺(tái)架轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)其限定了一個(gè)含有Y和Z軸的治療平面。
機(jī)器3還包括患者定位組合23,它包括一個(gè)安裝在支座27上的病床25,以相對(duì)于支座作垂直、橫向和縱向運(yùn)動(dòng)。支座設(shè)在一個(gè)轉(zhuǎn)臺(tái)29上,轉(zhuǎn)臺(tái)29的軸31垂直對(duì)準(zhǔn)在等角點(diǎn)17之下并且與Z軸同心。通過(guò)此種結(jié)構(gòu),患者定位組合23具有四個(gè)自由度在立體空間中的X、Y和Z軸上以及繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣,患者沒(méi)有繞病床的縱軸轉(zhuǎn)動(dòng)或者繞橫向通過(guò)病床的水平軸傾斜。然而,隨著臺(tái)架在Y-Z治療平面內(nèi)的附加轉(zhuǎn)動(dòng),可以將放射束15以任意所需方向?qū)бㄟ^(guò)躺在病床25上的患者。計(jì)算機(jī)33控制患者定位組合23的運(yùn)動(dòng),其方式后面將加以說(shuō)明,使得患者定位在相對(duì)于機(jī)器參照點(diǎn)一般即等角點(diǎn)17的固定的基本位置上。
在實(shí)際的保角放射療法中,患者被置于產(chǎn)生低能射束例如x-線束的類似機(jī)器的病床25上,以確定擬用高能治療射束的照射方向。為了使患者按照低能模擬機(jī)上的相同方向精確定位在治療機(jī)上,采用了光學(xué)對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)35。該系統(tǒng)包括多個(gè)激光束發(fā)射器,在所示例子中,具有三個(gè)激光束發(fā)射器371、372、和373,安裝在治療室內(nèi)的固定位置。在該例中,激光束發(fā)射器371、372、和373在與機(jī)的3的Y-Z治療平面重合的共同參照平面41內(nèi)投射激光束391、392、和393,它們?nèi)肯嘟挥诘冉屈c(diǎn)17。
如圖2所示,激光束391、392、和393在三個(gè)照射點(diǎn)451、452、和453(如圖2a所示)處照射在仰臥于病床25上的患者43身上。在本發(fā)明所示實(shí)施例中,這些照射點(diǎn)或激光標(biāo)記以十字形式表示。在患者身上照射點(diǎn)451、452、和453處設(shè)置皮膚標(biāo)記例如基準(zhǔn)點(diǎn)471、472、和473,在此例中,它們位于患者胸部的前部和兩側(cè)。這三個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)或皮膚標(biāo)記在整個(gè)治療過(guò)程中保持在患者身上,用以將患者按照模擬機(jī)上相同的方向定位在治療機(jī)上。為了使患者得以精確對(duì)準(zhǔn),在需要時(shí)以其四個(gè)自由度移動(dòng)患者定位組合23,驅(qū)動(dòng)基準(zhǔn)點(diǎn)471、472、和473與相應(yīng)照射點(diǎn)451、452、和453相吻合。
根據(jù)本發(fā)明,患者的對(duì)準(zhǔn)是自動(dòng)進(jìn)行的。為此目的,光學(xué)對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)35還包括三個(gè)攝像機(jī)491、492、和493,安裝在靠近相應(yīng)激光束發(fā)射器371、372、和373處,并且對(duì)準(zhǔn)以產(chǎn)生相應(yīng)照射點(diǎn)451、452、和453以及相應(yīng)基準(zhǔn)點(diǎn)471、472、和473的圖象511、512、和513。這些圖象如圖2所示在象素空間內(nèi)產(chǎn)生。象素空間是相機(jī)圖象平面的兩維空間,之所以稱作象素空間是因?yàn)楫a(chǎn)生圖象的象素。照射點(diǎn)和基準(zhǔn)點(diǎn)的圖象被用在正比控制流程圖中以產(chǎn)生患者定位組合23的所需運(yùn)動(dòng),使得所有三個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的位置誤差逐漸降低至零。該控制流程圖包括產(chǎn)生和利用圖象雅可比矩陣,它是將立體空間中的特征點(diǎn)的速度與象素空間中的相應(yīng)特征點(diǎn)的速度相關(guān)聯(lián)的矩陣。然后利用已有的患者定位組合的控制硬件,將由立體空間中產(chǎn)生的控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成接合電機(jī)(joint Motor)的輸入信號(hào)。自相機(jī)圖象始至患者定位組合運(yùn)動(dòng)止的校正操作,以一定的幀頻(在該例中為30Hz)重復(fù)進(jìn)行,直到所有三個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的誤差可以忽略不計(jì)為止。換句話說(shuō),直到患者被很好地對(duì)準(zhǔn)為止。利用該系統(tǒng)的對(duì)準(zhǔn)可以精確進(jìn)行到大約一毫米以內(nèi)或者更好。
相機(jī)491、492、和493中的每一個(gè)產(chǎn)生基準(zhǔn)點(diǎn)471、472、和473與激光照射點(diǎn)451、452、和453之一的兩維圖象。這些圖象511、512、和513中的每一個(gè)在不同的兩維平面內(nèi)產(chǎn)生。其位置被轉(zhuǎn)換成相機(jī)的象素空間參照系坐標(biāo)。例如,如圖2所示,象素空間中的第一激光照射點(diǎn)451的位置由X坐標(biāo)pl11和Z坐標(biāo)pl12表示,其中按慣例選擇X坐標(biāo)由后一下標(biāo)1表示,Z坐標(biāo)由后一下標(biāo)2表示。類似地,由第一相機(jī)471所得的基準(zhǔn)點(diǎn)或皮膚標(biāo)記位于點(diǎn)ps1,其坐標(biāo)在相機(jī)491的X-Z平面內(nèi)為ps11和ps12。對(duì)于第二激光照射點(diǎn)452和第二基準(zhǔn)點(diǎn)472來(lái)說(shuō),由第二相機(jī)492所產(chǎn)生的圖象512在
圖1,收縮期血壓(SBP),心率(HR),心壓力反射敏感性(CSB)和表達(dá)線性迷走標(biāo)度(LVS)的心副交感神經(jīng)活動(dòng)(CPA)的連續(xù)記錄。在0時(shí)刻注射腎上腺素,約經(jīng)15秒的潛伏期后,在圖1所示的R時(shí)間段內(nèi),以上各參數(shù)出現(xiàn)反應(yīng)。在r部位顯示一個(gè)早期的,非交感性的反應(yīng),但CPA無(wú)改變,因此該反應(yīng)是由注射刺激所致。在R時(shí)間段內(nèi)CSB呈一斜坡樣上升,導(dǎo)致CPA的往復(fù)增長(zhǎng),是心壓力反射抑制效應(yīng)的表現(xiàn)。在R時(shí)間段內(nèi)CSB增加。
討論我們描述的病例,根據(jù)其過(guò)大的Valsalva’s比率,異常大的30∶15比率,及遠(yuǎn)超過(guò)本實(shí)驗(yàn)室參考正常值的擬腎上腺素斜坡可以判斷,該患者壓力反射功能異常。這些表現(xiàn)重迭于持續(xù)存在的血壓和心率的擺動(dòng)。盡管如此,等長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)時(shí)間的CBR,CPA的增加和指壓頸動(dòng)脈竇引起的血壓下降等均屬正常。
采用時(shí)間區(qū)內(nèi)的能量光譜分析法研究時(shí),血壓和心率變異有3個(gè)主要的頻率帶。高頻帶的峰值由呼吸運(yùn)動(dòng)決定,而中(0.07-0.14Hz)、低(0.02-0.06Hz)頻帶的變異源于何種因素尚存在爭(zhēng)議。一個(gè)關(guān)于心血管系統(tǒng)神經(jīng)調(diào)節(jié)的數(shù)學(xué)模式指出,在0.1Hz,也就是邁爾波水平存在交感共振現(xiàn)象,這一中頻帶的心血管變異被認(rèn)為由壓力反射所致,并被看作壓力反射敏感性的一個(gè)指數(shù),本例患者表現(xiàn)出現(xiàn)的心血管擺動(dòng)與DeBoer模式提出的交感共振一致,因?yàn)橐话阏J(rèn)為站立時(shí),交感神經(jīng)話動(dòng)增加,本例患者也表現(xiàn)了變異幅度增大。由于直立時(shí)壓力反射活動(dòng)減弱,故不大可能導(dǎo)致擺動(dòng)。本例患者壓力反射心臟抑制功能無(wú)損,擬腎上腺素導(dǎo)致心動(dòng)過(guò)緩也證實(shí)了這一點(diǎn)。<p>其中Kp為正比誤差增益的4×4矩陣。
象素空間中的指令速度
通過(guò)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)63被轉(zhuǎn)換成立體空間中的指令速度
,轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)63為一個(gè)4×4矩陣,它是圖象雅可比矩陣G的逆矩陣。立體空間中的指令速度
為四維矢量,被施加于患者定位組合23的電機(jī)控制65上。在所示的患者定位組合中,電機(jī)控制65是對(duì)定位組合的接合電機(jī)的速度控制,以使基準(zhǔn)點(diǎn)趨向于與激光照射點(diǎn)吻合。
如上所述,圖象雅可比矩陣G可以通過(guò)顯計(jì)算得出,這需要相機(jī)和周圍環(huán)境的精確校準(zhǔn),此過(guò)程包括數(shù)十個(gè)參數(shù)的精確確定。根據(jù)本發(fā)明,G由一個(gè)G估值器(estimator)67根據(jù)輸入輸出誤差加以在線估算得出。通過(guò)逐步遞增地調(diào)整該矩陣的最新值,使G不斷適時(shí)修正,這在下面將更加詳細(xì)地討論。它通過(guò)利用由象素空間中激光照射點(diǎn)位置pl和象素空間中基準(zhǔn)點(diǎn)位置ps所得的象素空間中基準(zhǔn)位置誤差ε(t),以及由患者定位組合23上的位置編碼器69的輸出所得的立體空間中位置誤差δ(t)而實(shí)現(xiàn)。利用編碼器的輸出產(chǎn)生立體空間中激光束照射點(diǎn)和基準(zhǔn)點(diǎn)的預(yù)計(jì)位置
和
。矢量
和
通過(guò)利用患者體形平均值和病床上患者的一般位置,對(duì)相對(duì)于臺(tái)面的三個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)位置進(jìn)行近似來(lái)產(chǎn)生。已知立體空間中的臺(tái)面位置(X,Y,Z,θ),則立體空間中的基準(zhǔn)點(diǎn)位置471、472和473可以計(jì)算如下q‾s1=[qs1xqs1yqs1z]]]>方程6q‾s2=[qs2xqs2yqs2z]]]>方程7q‾s3=[qs3xqs3yqs3z]]]>方程8這些矢量中的某些項(xiàng)不必明確考慮。例如,參照?qǐng)D2和2a可知,相機(jī)491只能確定基準(zhǔn)點(diǎn)471的X和Z分量,不能觀察到其Y分量。因而qs1y是不可控制的。類似地,相機(jī)492不能觀察到基準(zhǔn)點(diǎn)472的Z位置,相機(jī)493不能觀察到基準(zhǔn)點(diǎn)473的Y位置,因此這些項(xiàng)也是不可控制的。去除這些項(xiàng),將方程6至8加以合并,可得q‾s=[qs1xqs1zqs2xqs2yqs3xqs3z]]]>方程9通過(guò)類似方法,可得激光標(biāo)記或照射點(diǎn)451-3的位置為q‾l1=[ql1xql1yql1z]]]>方程10q‾l2=[ql2xql2yql2z]]]>方程11q‾l3=[ql3xql3yql3z]]]>方程12由于上述原因,方程10-12中的元素ql1y、ql2z和ql3z是不可觀測(cè)的。去除這些元素并合并方程10-12,得q‾l=[ql1xql1zql2xql2yql3xql3z]]]>方程13如上所述,患者定位組合23僅具有4個(gè)自由度,因而通過(guò)省略參量qs2x、qs3z、ql2x和ql3z,可以將方程9和13的六維矢量降為四維矢量,其原因與上面結(jié)合對(duì)象素空間中基準(zhǔn)點(diǎn)和激光照射點(diǎn)位置矢量降維時(shí)所述的原因相同。從而,表示立體空間中的基準(zhǔn)點(diǎn)和照射點(diǎn)位置的四維矢量變成qs=[qs1xqs1zqs2yqs3x] 方程14ql=[ql1xql1zql2yql3x] 方程15應(yīng)當(dāng)指出,在本發(fā)明所示實(shí)施例中,由于激光束391和393是沿著立體空間的Y軸投射的而激光束392是沿著Z軸投射的,所以方程15中ql的所有分量都為零。
G估值器67還采用了在71處所示的幾個(gè)常數(shù),包括作為用于控制基準(zhǔn)點(diǎn)位置向激光照射點(diǎn)位置會(huì)聚速率的權(quán)重因子的矩陣W,用于確定上次G計(jì)算值的相對(duì)權(quán)重的被稱作“忽略因子”的因子ρ,相機(jī)f的焦距粗略值,以及采樣間隔Δt。上述采樣間隔在所示系統(tǒng)中為30Hz。
雖然可以從這些相關(guān)參數(shù)單獨(dú)導(dǎo)出圖象雅可比矩陣G,但是為了減少獲得確定值所需的時(shí)間并且使患者定位組合23的初始運(yùn)動(dòng)平穩(wěn),還應(yīng)當(dāng)提供一個(gè)初始值。然而,僅需要所需參數(shù)的粗略估值。初始近似的優(yōu)劣只影響裝置會(huì)聚的速度,并且只影響第一次,因?yàn)楹竺婵梢灾貜?fù)采用并且確定所得的最新的最佳估值。這些初始參數(shù)包括下列參數(shù)
(i)三個(gè)相機(jī)的焦距(m)f1,f2,f3.
(ii)三個(gè)相機(jī)的象素尺寸(m)(S1X,S1Z),(S2X,S2Z),(S3X,S3Z)(iii)相機(jī)空間中的基準(zhǔn)點(diǎn)位置(m)[CX1CY1CZ1],[CX2CY2CZ2],[CX3CY3CZ3](iv)立體空間中的基準(zhǔn)點(diǎn)位置(m)[TX1TY1TZ1],[TX2TY2TZ2],[TX3TY3TZ3]利用這些參數(shù),可以根據(jù)下式確定象素空間中的皮膚標(biāo)記或基準(zhǔn)點(diǎn)位置如下
然后如下計(jì)算圖象雅可比矩陣G的元素G11=(f1/(S1X·CY1)) 方程19G12=-(XS1/CY1)方程20G13=0 方程21
G21=0 方程23
圖1,收縮期血壓(SBP),心率(HR),心壓力反射敏感性(CSB)和表達(dá)線性迷走標(biāo)度(LVS)的心副交感神經(jīng)活動(dòng)(CPA)的連續(xù)記錄。在0時(shí)刻注射腎上腺素,約經(jīng)15秒的潛伏期后,在圖1所示的R時(shí)間段內(nèi),以上各參數(shù)出現(xiàn)反應(yīng)。在r部位顯示一個(gè)早期的,非交感性的反應(yīng),但CPA無(wú)改變,因此該反應(yīng)是由注射刺激所致。在R時(shí)間段內(nèi)CSB呈一斜坡樣上升,導(dǎo)致CPA的往復(fù)增長(zhǎng),是心壓力反射抑制效應(yīng)的表現(xiàn)。在R時(shí)間段內(nèi)CSB增加。
討論我們描述的病例,根據(jù)其過(guò)大的Valsalva’s比率,異常大的30∶15比率,及遠(yuǎn)超過(guò)本實(shí)驗(yàn)室參考正常值的擬腎上腺素斜坡可以判斷,該患者壓力反射功能異常。這些表現(xiàn)重迭于持續(xù)存在的血壓和心率的擺動(dòng)。盡管如此,等長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)時(shí)間的CBR,CPA的增加和指壓頸動(dòng)脈竇引起的血壓下降等均屬正常。
采用時(shí)間區(qū)內(nèi)的能量光譜分析法研究時(shí),血壓和心率變異有3個(gè)主要的頻率帶。高頻帶的峰值由呼吸運(yùn)動(dòng)決定,而中(0.07-0.14Hz)、低(0.02-0.06Hz)頻帶的變異源于何種因素尚存在爭(zhēng)議。一個(gè)關(guān)于心血管系統(tǒng)神經(jīng)調(diào)節(jié)的數(shù)學(xué)模式指出,在0.1Hz,也就是邁爾波水平存在交感共振現(xiàn)象,這一中頻帶的心血管變異被認(rèn)為由壓力反射所致,并被看作壓力反射敏感性的一個(gè)指數(shù),本例患者表現(xiàn)出現(xiàn)的心血管擺動(dòng)與DeBoer模式提出的交感共振一致,因?yàn)橐话阏J(rèn)為站立時(shí),交感神經(jīng)話動(dòng)增加,本例患者也表現(xiàn)了變異幅度增大。由于直立時(shí)壓力反射活動(dòng)減弱,故不大可能導(dǎo)致擺動(dòng)。本例患者壓力反射心臟抑制功能無(wú)損,擬腎上腺素導(dǎo)致心動(dòng)過(guò)緩也證實(shí)了這一點(diǎn)。位置誤差小于一個(gè)閾值,則在400處產(chǎn)生一個(gè)輸出,通知醫(yī)務(wù)工作人員患者已經(jīng)對(duì)準(zhǔn)。否則,在300處執(zhí)行自動(dòng)光學(xué)對(duì)準(zhǔn)程序。圖5表示用于確定患者對(duì)準(zhǔn)誤差的程序100的細(xì)節(jié)。在110處執(zhí)行初始化程序,其細(xì)節(jié)在圖8中給出。然后在120處利用程序500(其細(xì)節(jié)在圖12中給出),計(jì)算激光標(biāo)記的位置和相應(yīng)皮膚標(biāo)記或基準(zhǔn)點(diǎn)的位置。然后在程序塊130中利用這些標(biāo)記位置來(lái)計(jì)算象素空間中激光標(biāo)記與皮膚標(biāo)記之間的誤差。然后在140處利用該象素空間中的誤差∈以及逆圖象雅可比矩陣G-1,計(jì)算立體空間中的對(duì)準(zhǔn)誤差δ。
圖6表示圖4中程序塊200的細(xì)節(jié),它用于判定立體空間中的對(duì)準(zhǔn)誤差是否已被降至可以認(rèn)為患者已對(duì)準(zhǔn)的程度。在210處限定可被接受的對(duì)準(zhǔn)誤差量δ閾值。在程序塊220中確定δ閾值和δ(在程序塊140中算出)的矢量模方,并且在程序塊230中加以比較。δ閾值模方的一個(gè)示例值為大約1毫米。如果所計(jì)算出的位置誤差小于該閾值,則在圖1中程序塊400處完成對(duì)準(zhǔn)。否則,在圖1中300處啟動(dòng)自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)程序。
圖7表示圖1中程序塊300的細(xì)節(jié)。在310處反復(fù)確定立體空間中患者定位組合23在各個(gè)時(shí)刻t的指令速度。后面將結(jié)合圖9說(shuō)明該計(jì)算的細(xì)節(jié)。然后在320處將該指令速度應(yīng)用于患者定位組合23的電機(jī)控制65。接著在330處確定新的位置誤差δ(t)。該判定的細(xì)節(jié)在圖10中給出。如果在340處判定此新的對(duì)準(zhǔn)誤差的矢量模方足夠小(其方式將結(jié)合圖11詳細(xì)說(shuō)明),則完成對(duì)準(zhǔn),而且程序返回至圖1中的程序塊400。否則,程序返回至程序塊310,重復(fù)計(jì)算在下一時(shí)刻的指令速度。重復(fù)該程序,直至其誤差小于閾值。
圖8表示圖5中的初始化程序110的細(xì)節(jié)。如上所述,根據(jù)本發(fā)明對(duì)圖象雅可比矩陣G進(jìn)行連續(xù)更新。開(kāi)始時(shí)利用輸入?yún)?shù)的粗略值。然后以所有四個(gè)自由度同時(shí)移動(dòng)患者定位組合23,并且反復(fù)計(jì)算圖象雅可比矩陣G(t),其每次最新計(jì)算值與前一次計(jì)算值加以比較以確定誤差。隨著G計(jì)算值的更新,誤差被逐步降低,直至誤差小于一個(gè)既定值。此后,每當(dāng)G的當(dāng)前值與前次值G(t-1)相差一個(gè)既定量時(shí),即對(duì)圖象雅可比矩陣加以適時(shí)修正。
在圖8所示程序110中,在111處限定用于誤差G所需的閾值α。然后如112處所示沿其所有自由度方向移動(dòng)患者定位組合23,同時(shí)在每一時(shí)刻t計(jì)算圖象雅可比矩陣G(t)。程序600的細(xì)節(jié)將結(jié)合圖13和14加以說(shuō)明。接著在114處確定圖象雅可比矩陣誤差EG,作為上一次圖象雅可比矩陣與最新值之間的差。然后在115處將該雅可比矩陣誤差的模方與閾值加以比較。如果其誤差小于閾值,則在116處將該圖象雅可比矩陣設(shè)定為最新值。否則,通過(guò)循環(huán)返回至113處,進(jìn)一步更新圖象雅可比矩陣。
圖9表示圖7中程序塊310的細(xì)節(jié),用于產(chǎn)生立體空間中患者定位組合23的指令速度。其初始入口來(lái)自圖4的程序塊200,在311處獲得逆圖象雅可比矩陣G-1(t)和象素空間中的位置誤差∈(t)。然后在312處確定患者定位組合的最大速度,作為表示患者定位組合四個(gè)自由度的四維矢量。并且確定4×4位置增益矩陣Kp。若最新圖象雅可比矩陣與前一圖象雅可比矩陣之間的誤差在界限(程序塊340)之外,則在程序塊313利用程序600(其細(xì)節(jié)于圖13和14中給出)估算新的圖象雅可比矩陣并且求逆。在每一情況下,于314處利用上述方程5計(jì)算象素空間中患者定位組合的指令速度。在315處利用逆圖象雅可比矩陣將其轉(zhuǎn)換成立體空間中的指令速度。在316處進(jìn)行檢驗(yàn),以確保該指令速度沒(méi)有超過(guò)所限定的最大速度。
圖10表示圖7中用于確定最新對(duì)準(zhǔn)誤差的程序塊330的細(xì)節(jié)。在331處獲得新的相機(jī)圖象,并且在332處利用其確定象素空間中激光照射點(diǎn)pl和基準(zhǔn)點(diǎn)ps的新位置。在332處還利用機(jī)編碼器信息確定立體空間中激光照射點(diǎn)ql和基準(zhǔn)點(diǎn)qs的當(dāng)前位置。然后在333處計(jì)算立體空間中的對(duì)準(zhǔn)誤差δ(t)。
圖11表示圖7中程序塊340的細(xì)節(jié)。在341處計(jì)算立體空間中對(duì)準(zhǔn)誤差的模方,并且在342處將其與對(duì)準(zhǔn)誤差的閾值加以比較。如果該誤差小于或等于閾值,則此對(duì)準(zhǔn)是可以接受的,且在程序塊400上輸出完成信號(hào)。否則,返回圖7中的程序塊310啟動(dòng)另一次循環(huán)。
圖12表示用于確定象素空間中激光照射點(diǎn)和基準(zhǔn)點(diǎn)位置的程序500。對(duì)于每一相機(jī),在501處為激光照射點(diǎn)和基準(zhǔn)點(diǎn)確定模型。然后在502處獲得此兩個(gè)標(biāo)記中含有的數(shù)字圖象,并且在503處利用其確定激光照射點(diǎn)和基準(zhǔn)點(diǎn)在象素空間中的坐標(biāo)。這些點(diǎn)中的每一個(gè)均由一兩維矢量加以限定。在確定每個(gè)相機(jī)的這些坐標(biāo)之后,在504處分別確定六維矢量
和
。接著在程序塊505中以上述方式將這些六維矢量轉(zhuǎn)換成四維矢量。
圖13和14表示用于適時(shí)修正圖象雅可比矩陣G的程序600。首先,如圖所示,在601處限定采樣間隔Δt和W 4×4權(quán)重矩陣。對(duì)于典型的30Hz重復(fù)頻率來(lái)說(shuō),Δt為33毫秒。如果在602處判定不存在圖象雅可比矩陣的一個(gè)先前采樣或預(yù)先存儲(chǔ)值G(t-Δt),則在603處利用程序700計(jì)算出一個(gè)粗略矩陣,其細(xì)節(jié)如圖15所示。當(dāng)無(wú)論以何種方式建立了G(t-Δt)時(shí),在604處利用上述程序500計(jì)算以間隔Δt進(jìn)行的在采樣時(shí)刻t的象素空間中激光照射點(diǎn)和基準(zhǔn)點(diǎn)的位置。然后在605處利用來(lái)自位置編碼器的患者定位組合23在其4個(gè)自由度上的位置以及圖16所示程序800,確定立體空間中激光照射點(diǎn)和基準(zhǔn)點(diǎn)的位置。接著在程序塊606中根據(jù)相應(yīng)組的坐標(biāo)計(jì)算象素空間中的位置誤差ε(t)和立體空間中的誤差δ(t)。然后在程序塊607處根據(jù)相隔采樣時(shí)間Δt的當(dāng)前位置與前一位置之間的差別,確定象素空間中和立體空間中的當(dāng)前速度誤差。在程序塊607中還計(jì)算其加速度誤差
和
。在程序塊609中計(jì)算出新的圖象雅可比矩陣G(t),它等于前一圖象雅可比矩陣G(t-Δt)加上一個(gè)增量矩陣。該增量矩陣被確定為象素空間中的加速度誤差
減去前一圖象雅可比矩陣乘以立體空間中當(dāng)前加速度誤差
的積。其結(jié)果為一列矢量,通過(guò)轉(zhuǎn)置矩陣
乘以權(quán)重矩陣W將其轉(zhuǎn)換成一個(gè)矩陣。然后將其整個(gè)除以一個(gè)值,此值包括因子ρ加上立體空間中的速度誤差
乘以權(quán)重矩陣W和轉(zhuǎn)置矩陣
之積的和。因子ρ是一個(gè)標(biāo)量,稱作忽略因子。當(dāng)ρ設(shè)定為0時(shí),除最新計(jì)算值外G的所有前面計(jì)算值全部被忽略。當(dāng)ρ設(shè)定為1時(shí),所有前面計(jì)算值均加以保留。
圖15表示用于構(gòu)成初始化圖象雅可比矩陣的程序700。在701處確定上述i-iv條所示的輸入數(shù)據(jù)。然后在702處利用上述方程16-18確定象素空間中基準(zhǔn)點(diǎn)的位置。接著在703處利用方程19-34計(jì)算圖象雅可比矩陣的元素。然后在704處利用方程35構(gòu)成圖象雅可比矩陣G。
圖16表示用于確定立體空間中基準(zhǔn)點(diǎn)或皮膚標(biāo)記以及激光標(biāo)記或照射點(diǎn)的位置的程序800。如圖所示,在810處讀取患者定位組合的接合編碼器的讀數(shù)。在802處利用這些讀數(shù)計(jì)算基準(zhǔn)點(diǎn)和激光照射點(diǎn)的坐標(biāo)。所示程序是普遍化的。在本發(fā)明的典型實(shí)施例中,如上所述,激光照射點(diǎn)的坐標(biāo)總是全部為零,因此無(wú)需計(jì)算。在803處根據(jù)上述程序?qū)?02中計(jì)算出來(lái)的六維矢量降至四維矢量。然后在804處將這些降維矢量疊加,以產(chǎn)生立體空間中基準(zhǔn)點(diǎn)qs的位置以及一般情況下激光標(biāo)記ql的位置。
雖然已經(jīng)詳細(xì)描述了本發(fā)明的具體實(shí)施例,但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解,在本說(shuō)明書的整個(gè)教導(dǎo)之下,可以對(duì)這些細(xì)節(jié)作出多種改動(dòng)和替代。因而,所公開(kāi)的特定結(jié)構(gòu)只是示例性的,并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明范圍的限制。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求的全部范圍及其任意和所有等同物給出。
權(quán)利要求
1.一種用于將靠在可移動(dòng)的患者定位組合上的患者相對(duì)于治療/診斷設(shè)備上的固定參照點(diǎn)自動(dòng)地精確定位在固定的基本位置上的裝置,所述裝置包括多個(gè)設(shè)在所述患者身上的間隔分開(kāi)的基準(zhǔn)點(diǎn);激光束產(chǎn)生裝置,用于產(chǎn)生多個(gè)激光束,沿相對(duì)于所述固定參照點(diǎn)的不同方向投射在患者身上,其照射點(diǎn)與患者處于上述固定的基本位置時(shí)的所述基準(zhǔn)點(diǎn)相吻合;相機(jī)裝置,用于產(chǎn)生所述基準(zhǔn)點(diǎn)和照射點(diǎn)的圖象;和根據(jù)所述圖象產(chǎn)生控制信號(hào)的裝置,用于驅(qū)動(dòng)所述可移動(dòng)的患者定位組合使得所述基準(zhǔn)點(diǎn)與照射點(diǎn)相吻合,從而將患者定位在上述固定的基本位置上。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置,其中所述多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)包括設(shè)在患者身上的位于一共同第一平面內(nèi)的三個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn),并且所述激光束產(chǎn)生裝置包括在一共同參照平面內(nèi)產(chǎn)生沿不同方向投射的三束激光束的裝置。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置,其中所述治療/診斷設(shè)備具有一治療平面,并且其中所述共同參照平面與該治療平面一致。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置,其中所述根據(jù)所述圖象產(chǎn)生控制信號(hào)的裝置包括,用于在所述相機(jī)裝置的象素空間中產(chǎn)生包括表示象素空間中基準(zhǔn)點(diǎn)和激光照射點(diǎn)位置的位置信號(hào)的裝置,以及用于根據(jù)所述象素空間中信號(hào)產(chǎn)生立體空間中控制信號(hào)的裝置,該用于產(chǎn)生立體空間中控制信號(hào)的裝置包括應(yīng)用轉(zhuǎn)換裝置將象素空間中信號(hào)轉(zhuǎn)換成立體空間中信號(hào)的的裝置。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置,其中所述應(yīng)用轉(zhuǎn)換裝置的裝置包括用于連續(xù)更新該轉(zhuǎn)換裝置的裝置。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置,其中所述用于連續(xù)更新所述轉(zhuǎn)換裝置的裝置包括,用于建立最新轉(zhuǎn)換裝置的裝置,用于使所述患者定位組合運(yùn)動(dòng)的裝置,用于在既定采樣時(shí)刻反復(fù)確定象素空間內(nèi)基準(zhǔn)點(diǎn)相對(duì)于激光照射點(diǎn)的當(dāng)前位置誤差的裝置,用于在所述采樣時(shí)刻反復(fù)確定立體空間內(nèi)基準(zhǔn)點(diǎn)和激光照射點(diǎn)之間當(dāng)前位置誤差的裝置,以及用于根據(jù)象素空間中的當(dāng)前位置誤差和立體空間中的當(dāng)前位置誤差適時(shí)修正轉(zhuǎn)換裝置的裝置。
7.如權(quán)利要求5所述的裝置,其中所述根據(jù)圖象產(chǎn)生控制信號(hào)的裝置包括用于根據(jù)象素空間中的所述位置信號(hào)反復(fù)產(chǎn)生象素空間中速度誤差信號(hào)的裝置,并且其中所述轉(zhuǎn)換裝置包括將象素空間中的速度誤差信號(hào)轉(zhuǎn)換成立體空間中的速度誤差信號(hào)的速度轉(zhuǎn)換裝置,以便控制驅(qū)動(dòng)患者定位組合使得所述基準(zhǔn)點(diǎn)與所述照射點(diǎn)吻合。
8.如權(quán)利要求5所述的裝置,用于與治療/診斷設(shè)備一起使用,治療/診斷設(shè)備具有多個(gè)自由度的患者定位組合和位置編碼器裝置,位置編碼器裝置用于產(chǎn)生輸出以指示所述患者定位組合在立體空間中所述多個(gè)自由度的位置,其中所述用于連續(xù)更新轉(zhuǎn)換裝置的裝置包括,用于建立轉(zhuǎn)換裝置的粗略初始值的裝置,用于根據(jù)基準(zhǔn)點(diǎn)和照射點(diǎn)圖象反復(fù)確定象素空間內(nèi)基準(zhǔn)點(diǎn)相對(duì)于激光照射點(diǎn)的當(dāng)前位置誤差的裝置,用于根據(jù)所述位置編碼器的輸出反復(fù)確定立體空間中基準(zhǔn)點(diǎn)與激光照射點(diǎn)之間的當(dāng)前位置誤差的裝置,以及根據(jù)象素空間中的當(dāng)前位置誤差和立體空間中的當(dāng)前位置誤差適時(shí)修正轉(zhuǎn)換裝置的裝置。
9.如權(quán)利要求4所述的裝置,其中所述用于產(chǎn)生象素空間中信號(hào)的裝置包括,用于產(chǎn)生表示象素空間中基準(zhǔn)點(diǎn)與激光照射點(diǎn)位置之間誤差的位置誤差信號(hào)的裝置,和用于根據(jù)該象素空間中位置誤差信號(hào)產(chǎn)生象素空間中速度誤差信號(hào)的裝置,并且其中所述轉(zhuǎn)換裝置包括將象素空間中的速度誤差信號(hào)轉(zhuǎn)換成立體空間中的速度誤差信號(hào)的速度轉(zhuǎn)換裝置。
10.如權(quán)利要求5所述的裝置,其中所述用于產(chǎn)生象素空間中信號(hào)的裝置,包括用于在采樣間隔反復(fù)產(chǎn)生所述位置信號(hào)的裝置;所述用于產(chǎn)生立體空間中控制信號(hào)的裝置,包括用于在采樣間隔反復(fù)根據(jù)所述位置信號(hào)產(chǎn)生象素空間中速度誤差信號(hào)的裝置;所述應(yīng)用轉(zhuǎn)換裝置的裝置,包括用于對(duì)象素空間中的所述速度誤差信號(hào)施加逆的圖象雅可比矩陣G的裝置,以產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)患者定位組合的立體空間中的速度誤差信號(hào);而且所述連續(xù)更新轉(zhuǎn)換裝置的裝置,包括根據(jù)如下關(guān)系式在所述采樣間隔反復(fù)適時(shí)修正所述圖象雅可比矩陣的裝置G(t)=G(t-Δt)+[ϵ··(t)-(G(t-Δt)·δ··(t))·δ·T(t)·Wρ+δ·T(t)·W·δ·(t)]]]>其中G(t)為當(dāng)前采樣間隔所適時(shí)修正的圖象雅可比矩陣,G(t-Δt)為最近一次采樣期間的圖象雅可比矩陣,
為根據(jù)象素空間中所述位置誤差信號(hào)確定的當(dāng)前象素空間中的加速度誤差,
為當(dāng)前立體空間中的速度誤差,
為當(dāng)前立體空間中的加速度誤差,
為轉(zhuǎn)置矩陣,W為權(quán)重矩陣,以及ρ為忽略因子。
11.如權(quán)利要求4所述的裝置,其中所述應(yīng)用轉(zhuǎn)換裝置的裝置包括無(wú)需精確校準(zhǔn)所述相機(jī)的裝置。
12.如權(quán)利要求11所述的裝置,其中所述無(wú)需精確校準(zhǔn)所述相機(jī)的裝置,包括用于建立所述轉(zhuǎn)換裝置的粗略初始值的裝置,和用于連續(xù)更新該轉(zhuǎn)換裝置的裝置。
全文摘要
通過(guò)一光學(xué)系統(tǒng)將患者相對(duì)于治療/診斷設(shè)備的固定參照點(diǎn)自動(dòng)地精確定位,該光學(xué)系統(tǒng)操作患者定位組合,使得患者身上的基準(zhǔn)點(diǎn)或皮膚標(biāo)記與相對(duì)于設(shè)備以固定模式投射的激光束的照射點(diǎn)相一致。相機(jī)記錄基準(zhǔn)點(diǎn)和激光照射點(diǎn)的圖象,據(jù)此確定象素空間中的對(duì)準(zhǔn)誤差和速度誤差。通過(guò)逆圖象雅可比矩陣將象素空間中的速度誤差轉(zhuǎn)換成立體空間中的速度誤差。利用系統(tǒng)參數(shù)的粗略值導(dǎo)出初始的圖象雅可比矩陣,并且利用所計(jì)算出的由相機(jī)圖象得出的象素空間中的誤差以及由治療/診斷設(shè)備上位置編碼器得出的立體空間中的誤差,對(duì)該圖象雅可比矩陣進(jìn)行連續(xù)校正和更新。
文檔編號(hào)A61N5/10GK1244782SQ97196908
公開(kāi)日2000年2月16日 申請(qǐng)日期1997年7月29日 優(yōu)先權(quán)日1996年7月31日
發(fā)明者安德烈·M·卡蘭德, 喬爾·格林伯格, 卡朗·B·西莫加, 查拉博斯·N·阿塔納修, 塔克·卡納德 申請(qǐng)人:匹茲堡大學(xué)高等教育聯(lián)邦體系