目标表面制造技术

一种用于与放射治疗装置一起使用的监控系统，包括：目标表面(36a、36b)，其具有在其上提供的一个或多个三维突出部(38)，每个突出部(38)具有多个平坦侧表面(S)；立体摄像机(14)，其能够操作来获得目标表面(36a、36b)的图像；以及处理模块(200)，其能够操作来处理由所述立体摄像机(14)获得的目标表面(36a、36b)的图像连同识别立体摄像机(14)相对于空间中的规定点的位置和定向的数据，以确定由至少一个或多个三维突出部(36a、36b)限定的平坦侧表面(S)的相对于空间中的所述规定点的位置。

Monitoring system

Including the monitoring system, used for radiotherapy device: the target surface (36a, 36B), which has provided on one or more three-dimensional protrusions (38), each protrusion (38) having a plurality of flat side surfaces (S); stereo camera (14). It can be operated to obtain the target surface (36a, 36B) of the image processing module; and (200), which can be handled by the operation of the stereo camera (14) to obtain the target surface (36a, 36B) image recognition with a stereo camera (14) provides space in position and orientation of the data with respect to determine by at least one or more three-dimensional projections (36a, 36B) flat side surface defined (S) relative to the space in the specified location.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】监控系统
本专利技术涉及监控系统。更特别地，本专利技术涉及用于在放射治疗期间的患者定位和监控中使用的监控系统。
技术介绍
放射治疗(RT)包括将辐射束投射到患者的身体的预定区域上以便破坏或消除存在于其中的肿瘤。这样的治疗通常周期性地和重复地被执行。在每次医疗干预时，辐射源必须相对于患者来定位，以便以最高可能的准确度照射选定区域。已知的RT装置被校准，以使得所生成的辐射束聚焦在被称为治疗等中心的东西上，且患者监控系统用于监控患者的位置以确保等中心与正被治疗的肿瘤重合。这样的监控系统通常包括能够跟踪患者的位置的一个或多个立体摄像机。如果患者位于机械躺椅上，则在监控系统的控制下，机械躺椅将患者定位在正确的位置上，使得等中心聚焦于肿瘤上。立体摄像机监控在患者身体上的自然特征或被施加至患者的表面上的物理标记。摄像机通常在从位于离患者1.5到2m远的治疗室的天花板悬挂的固定位置上。在固定位置上使摄像机能够被校准，以便识别患者相对于治疗等中心的相对位置。同时，远离患者的摄像机不阻碍治疗装置本身。对于立体定向手术，特别是当治疗脑部肿瘤时，患者必须相对于RT输送系统以非常高的准确度被定位，以使得辐射被输送到肿瘤而不是周围的健康组织。由于该原因，经历立体定向手术的患者的头部经由框架或面罩牢固地附着到躺椅，以使得患者不能在治疗期间移动他们的头部。虽然现有的患者监控系统能够以高准确度监控患者，但另外的改进(这样的系统可使用这些改进来监控患者)是期望的。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于与放射治疗装置一起使用的监控系统，包括：具有在其上提供的一个或多个三维突出部的目标表面，每个突出部具有多个平坦侧表面；能够操作来获得目标表面的图像的立体摄像机；以及处理模块，其能够操作来处理由立体摄像机获得的至少一个目标表面的图像连同识别立体摄像机相对于空间中的规定点的位置和定向的数据，以确定由一个或多个三维突出部限定的平坦侧表面的相对于空间中的规定点的位置。利用立体摄像机来对具有多个平坦侧表面的三维突出部进行成像使三维突出部的表面的模型能够被创建。在已知三维突出部具有多个平坦侧表面的情况下，可确定对平坦侧表面的最佳拟合的平面和因而表面的位置和定向。在一个实施例中，在三维突出部中的每个上的平坦侧表面会聚以限定一个点，且处理模块能够操作来确定由至少一个或多个三维突出部限定的点特征的相对于空间中的规定点的位置。对应于平坦表面的最佳拟合的平面的交叉点因此使所识别的点的位置能够以高准确度被确定。具有会聚以限定点特征的多个平坦侧表面的三维突出部的使用意味着点特征的位置的识别可根据在平坦表面上的多个点的测量来确定。因此，点特征的位置的测量取决于大量数据测量，且因此较不易于出错。此外，对应于平坦表面的平面的确定可提供指示目标表面的相对定向的数据。在一个实施例中，目标表面设置在头部安装架上，使患者的头部的位置和定向能够被确定。在多个三维突出部被提供的情况下，由多个三维突出部识别的点特征的相对位置使目标表面的定向能够被确定。优选地，提供不同高度的突出部，或以非对称图案布置突出部。这是优选的，因为它简化不同突出部的识别，且意味着目标表面的定向可被唯一地确定。在一些实施例中，可提供沿圆周间隔开的两个目标表面。在两个或多个目标表面处提供增加了至少一个目标表面对立体摄像机是可见的可能性。现在将参考附图仅通过示例更特别地描述本专利技术，其中：附图说明图1是包括根据本专利技术的实施例的监控系统的治疗系统的透视图，图2是图1的系统的示意性侧视图，图3是头架的透视图，待监控的示例性目标表面附着到该头架，以及图4是可选的目标表面的透视图。具体实施方式在图1和2中，治疗系统10包括治疗装置12(例如用于施加放射治疗的线性加速器或用于规划放射治疗的x射线模拟器)、立体摄像机14和计算机16。在该实施例中，立体监控摄像机14从治疗室的天花板悬挂在远离患者和治疗装置12的距离(例如1.5-2m)处。摄像机14无线地连接到计算机16(在图2中由虚线示出)。摄像机也可经由物理线路连接到计算机16。计算机16还经由电线18连接到治疗装置12。提供机械躺椅20，患者22在治疗期间躺在机械躺椅20上。治疗装置12和机械躺椅20被布置成使得在计算机16的控制下，机械躺椅20和治疗装置12的相对位置可以横向地、垂直地、纵向地和旋转地改变。如可在图1中看到的，治疗装置12包括主体24，台架26从主体24延伸。准直器28设置在台架26的远离治疗装置12的主体24的端部处。为了改变辐射照射患者22的角度，台架26在计算机16的控制下布置成围绕穿过治疗装置12的主体的中心的轴旋转。此外，也可通过旋转在台架26的端部处的准直器28来改变由治疗装置照射的位置。现在参考图3，其为头架30的透视图，待监控的示例性目标表面附着到该头架。图3示出固定到患者22并接着固定到机械躺椅20的环形头部安装架30，使患者将他们的头部保持在相对于机械躺椅的固定位置和定向上。头部安装架30具有纵轴X，并包括通常在纵轴X的方向上从安装架30延伸的突出部32和固定经历治疗的患者22的头部23的固定螺钉34。第一目标表面36a和第二目标表面36b固定到头部安装架30。第一目标表面36a和第二目标表面36b在纵轴(X)周围沿圆周间隔开距离D。第一目标表面36a具有第一轴FA1和垂直于第一轴FA1的第二轴SA1。第二目标表面36b具有第一轴FA2和在该实施例中垂直于第一轴FA2的成θ的角度的第二轴SA2。第一目标表面36a的第一轴FA1平行于第二目标表面36b的第一轴FA2。在可选的实施例中，可不同地布置目标表面，关键要求是考虑机械躺椅和台架的可能位置，足够的目标表面可由立体摄像机成像以使表面能够准确地被跟踪。每个目标表面36a、36b在该实施例中具有设置在其上的四个相同的基于正方形的棱锥38。每个棱锥38具有正方形底座和相等面积的侧表面S。棱锥38对称地布置在正方形矩阵中，以使得边缘线EX在目标表面36a、36b的轴X的方向上并平行于目标表面36a、36b的轴X延伸，且边缘线EPX在垂直于轴X的方向上延伸并与轴X间隔开。每个侧表面S朝着点特征(棱锥的顶点)40会聚并具有高度H。如将解释的，目标表面36a、36b使得对应于棱锥38的顶点40的点可由监控系统以非常高的准确度识别出，且因此患者的头部的位置和定向可在治疗期间以非常高的准确度被监控。返回到图1和2，摄像机14在远侧位置处安装在天花板上并具有视场40(图1)，可以看出，视场40确保摄像机14在与目标表面36a、36b的直接视线中。摄像机14是立体摄像机，其众所周知在监控RT系统中的诸如治疗装置的物体和患者时使用，且因此在本文未详细描述，简单来说，散斑投影仪44(图2)与摄像机14集成(以便形成模块)，且它通常包括两个透镜46L、46R，其位于被包含在模块内的诸如CMOS有源像素传感器或电荷耦合设备的图像检测器(未示出)的前方。图像检测器布置在透镜46L、46R后面，以便捕获目标表面36a、36b的图像。散斑投影仪44位于两个透镜46L、46R之间，并布置成以红外光的伪随机散斑图案照亮棱锥38，使得当棱锥38的图像由两个图像检测器捕获时，所捕获的图像的相应部分可被区分开。为此，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于与放射治疗装置一起使用的监控系统，包括：目标表面(36a、36b)，其具有在其上提供的一个或多个三维突出部(38)，每个突出部(38)具有多个平坦侧表面(S)，立体摄像机(14)，其能够操作来获得所述目标表面(36a、36b)的图像；以及处理模块(200)，其能够操作来处理由所述立体摄像机(14)获得的所述目标表面(36a、36b)的图像连同识别所述立体摄像机(14)相对于空间中的规定点的位置和定向的数据，以确定由所述至少一个或多个三维突出部(36a、36b)限定的平坦侧表面(S)的相对于空间中的所述规定点的位置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.05.13 GB 1508163.11.一种用于与放射治疗装置一起使用的监控系统，包括：目标表面(36a、36b)，其具有在其上提供的一个或多个三维突出部(38)，每个突出部(38)具有多个平坦侧表面(S)，立体摄像机(14)，其能够操作来获得所述目标表面(36a、36b)的图像；以及处理模块(200)，其能够操作来处理由所述立体摄像机(14)获得的所述目标表面(36a、36b)的图像连同识别所述立体摄像机(14)相对于空间中的规定点的位置和定向的数据，以确定由所述至少一个或多个三维突出部(36a、36b)限定的平坦侧表面(S)的相对于空间中的所述规定点的位置。2.根据权利要求1所述的监控系统，其中在所述三维突出部(38)中的每个上的所述平坦侧表面(S)会聚以限定点特征(40)，且所述处理模块(200)能够操作来确定由所述至少一个或多个三维突出部(36a、36b)限定的点特征的相对于空间中的所述规定点的位置。3.根据权利要求1或2所述的监控系统，还包括待监控的并具有纵轴(X)的物体(30)，所述表面(36a、36b)固定到所述物体(30)并能够随其移动。4.根据权利要求1或2所述的监控系统，其中所述至少一个三维突出部(38)是多个三维突出部。5.根据权利要求4所述的监控系统，其中所述多个三维突出部(38)中的一个具有与所述多个三维突出部中的另一个不同的体积。6.根据权利要求5所述的监控系统，其中所述多个三维突出部(38)中的一个具有与所述多个三维突出部(38)中的另一个不同的高度(H)。7.根据权利要求4-6中任一项所述的监控系统，其中所述三维突出部(38)以对称图案布置。...

【专利技术属性】
技术研发人员：I·玫尔，E·米德，
申请(专利权)人：维申RT有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB