用于测量由患者监测系统生成的模型的准确度的方法和设备技术方案

提供识别患者的表面(204)的模型的、可用于识别患者(20)的位置的部分的方法。预先存在的患者的表面(204)的模型用于生成(102)光图案投射到患者(20)的表面(204)上的模拟图像。模拟图像之后被处理(104)以生成所述表面的另一模型。通过处理模拟图像生成的模型与初始模型表面之间的任何差异识别表面(204)的不能被可靠建模的部分因而识别表面(204)的不应用于监测患者(20)的定位的部分。本发明专利技术特别应用于识别用于监测和定位经受放射治疗的患者(20)的系统生成的患者表面(204)的模型的可靠性和准确度。

Methods and equipment for measuring the accuracy of models generated by patient monitoring systems

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于测量由患者监测系统生成的模型的准确度的方法和设备本专利技术涉及用于测量由患者监测系统生成的模型的准确度的方法和设备。更具体地，本专利技术的实施例涉及测量患者监测系统生成的模型的准确度，其基于捕获的、光图案投射在其上的患者的图像生成患者表面的模型。本专利技术特别适合与用于在放射治疗期间监测患者定位的监测系统一起使用，其中高度准确的定位和患者移动的检测对于成功治疗很重要。放射治疗包括将辐射束投射到患者身体的预定区域以破坏或消除其中存在的瘤。这样的治疗通常周期性及反复地进行。在每次医疗干预时，为了以最高可能准确度辐照所选区域，辐射源必须相对于患者定位，以避免辐照辐射束辐照在其上将有害的相邻组织。为此，已提出多种用于在放射治疗期间帮助患者定位的监测系统，例如在VisionRT的早前专利及专利申请中描述的那些监测系统，例如参见美国专利7,889,906、7,348,974、8,135,201、9,028,422和美国专利申请2015/265852和2016/129283，所有这些通过引用组合于此。在VisionRT的监测系统中，有斑点的光图案被投射在患者表面上以有助于识别患者表面的从不同角度捕获的对应部分。患者的图像被获得并连同识别捕获图像的摄像机的相对位置的数据一起进行处理，以确定对应于患者表面上的多个点的大量点的3D位置。这样的数据可与在先前时候产生的数据比较并用于以一致的方式定位患者或者在患者移动到不适当位置时提供警报。通常，前述比较包括进行普鲁克(Procrustes)分析以确定使通过基于现场图像产生的数据确定的患者表面上的点与通过先前时候产生的数据确定的患者表面上的点之间的位置差异最小化的变换。其它放射治疗患者监测系统通过将光线或光栅图案或其它预定图案形式的结构光(如激光)投射到患者表面上并基于投射的图案在捕获的图像中的出现生成所监测的患者表面的模型来监测经受放射治疗的患者的位置。患者监测系统生成的模型的准确度受多个不同因素影响。在许多系统中，模型的准确度取决于患者被观察的角度。如果患者的一部分以斜角进行观察，生成的模型的准确度通常比以不太斜的角度观察患者的各部分时的准确度低。许多监测系统试图通过从多个角度捕获患者的图像来减轻该问题。如果使用多个摄像机，任何特定摄像机的观察均可能有较大机会被阻挡，因为放射治疗设备在治疗过程期间移动。如果特定摄像机的观察被阻挡，可能使用来自另一摄像机的图像数据对患者表面的一部分建模。然而，当这种情形出现时，生成的模型可能不精确地对应于先前生成的模型，这可能错误地指明患者在治疗期间已移动，从而可能导致操作员停止治疗直到患者被重新定位为止。在治疗过程中能够识别前述错误的移动检测何时可能出现将有帮助。更一般地，能够识别生成的患者表面的模型的可靠性和准确度及该准确度在治疗计划过程期间怎样变化将有帮助。根据本专利技术的一方面，提供一种由用于基于投射到患者表面上的光图案的图像生成患者模型的患者监测系统生成的患者模型的准确度的测量方法。在这样的系统中，光图案投射到其上的患者表面的模拟图像通过对患者表面的模型进行纹理渲染而生成。之后，模拟图像被处理以生成患者表面的模型，及生成的模型之后与用于生成模拟图像的模型比较。生成的模型与用于生成模拟图像的模型的不同程度指明在使用治疗期间监测患者的建模系统对患者表面建模时出现的误差。在一些实施例中，通过对患者表面的模型进行纹理渲染而生成光图案投射到其上的患者表面的模拟图像可包括通过对患者表面的模型进行纹理渲染而生成光图案投射到其上的患者表面的多个模拟图像。多个图像可包括光图案已投射到其上的患者表面从多个不同观察点观察到的模拟图像，及处理模拟图像以生成患者表面的模型可包括处理模拟图像以识别出现在模拟图像中的、光图案投射到其上的患者的模拟表面的对应部分。在一些实施例中，模拟的光图案可包括光散斑图案。在其它实施例中，模拟的光图案可包括结构光的图案如光栅图案或激光光线图案或其它预定光图案。在一些实施例中，生成光图案投射到其上的患者表面的模拟图像还可包括生成根据定位指令定位的治疗设备的模型，其中生成光图案投射到其上的患者表面的模拟图像包括生成光图案投射到其上的患者表面及根据定位指令定位的治疗设备的模拟图像。在一些实施例中，将生成的模型与用于生成模拟图像的模型进行比较可包括确定指明生成的模型与用于生成模拟图像的模型之间的隐含距离的偏移值。在一些实施例中，生成患者表面的模型可包括选择将要处理的一个或多个模拟图像的一部分来生成患者表面的模型。在一些实施例中，处理模拟图像以生成患者表面的模型可包括操纵模拟图像以表示图像和/或透镜失真和/或摄像机未校准。在一些实施例中，生成的模型与用于生成模拟图像的模型之间的比较可用于基于治疗过程期间治疗设备的移动和/或患者的重新定位来识别模型的准确度怎样变化。在一些实施例中，生成的模型与用于生成模拟图像的模型之间的比较可用于选择将用于在治疗期间监测患者运动的图像部分。本专利技术的另外的方面提供用于测量患者监测系统生成的模型的准确度的模拟设备及用于导致可编程计算机执行上面描述的由患者监测系统生成的患者模型的准确度的测量方法的计算机可读介质。现在将结合附图更详细地描述本专利技术的实施例，其中：图1为治疗设备和患者监测器的示意性立体图；图2为图1的患者监测器的摄像机吊舱的前向立体图；图3为图1的患者监测器的计算机系统的示意性框图；图4为根据本专利技术实施例的模拟设备的示意性框图；图5为由图4的模拟设备进行的处理的流程图；图6为患者和治疗设备的建模表面的模拟图像的示意性图示。在描述通过患者建模系统生成的患者模型的准确度的测量方法之前，首先将结合图1-3描述示例性的患者监测系统及可模拟的放射治疗设备图像。图1为包括摄像机系统的示例性患者监测系统的示意性立体图，摄像机系统包括安装在多个摄像机吊舱10内的多个摄像机，图1中示出了摄像机吊舱10之一，其通过布线(未示出)连接到计算机14。计算机14还连接到治疗设备16，诸如用于施加放射治疗的线性加速器。提供机械诊察台18作为治疗设备的一部分，患者20在治疗期间躺在该诊察台18上。治疗设备16和机械诊察台18布置成使得在计算机14的控制下，机械诊察台18和治疗设备16的相对位置可以横向、垂直、纵向和旋转地变化，如由图中靠近诊察台的箭头所指示的。在一些实施例中，另外地，机械诊察台18也能够调整患者20的倾斜度、偏航和翻转。治疗设备16包括主体22，机架24从该主体22延伸。准直器26设置在机架24的远离治疗设备16的主体22的端部处。为了改变辐射照射患者20的角度，在计算机14的控制下，机架24布置成围绕穿过治疗设备16的主体22的中心的轴线旋转，如图中所示。另外，治疗设备的照射方向也可以通过在机架24的端部处旋转准直器26来改变，同样如图中箭头所示。为在患者监测系统中获得合理的视场，包含监测患者20的摄像机的摄像机吊舱10通常距一定距离(例如距被监测的患者1-2米)观察患者20。在图1的示本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种由用于基于投射到患者表面上的光图案的图像生成患者模型的患者建模系统生成的患者模型的准确度的测量方法，所述方法包括：/n通过对患者表面的模型进行纹理渲染而生成光图案投射到其上的患者表面的模拟图像；/n处理模拟图像以生成患者表面的模型；及/n将生成的患者表面的模型与用于生成模拟图像的患者表面的模型进行比较。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170808 GB 1712721.81.一种由用于基于投射到患者表面上的光图案的图像生成患者模型的患者建模系统生成的患者模型的准确度的测量方法，所述方法包括：
通过对患者表面的模型进行纹理渲染而生成光图案投射到其上的患者表面的模拟图像；
处理模拟图像以生成患者表面的模型；及
将生成的患者表面的模型与用于生成模拟图像的患者表面的模型进行比较。


2.根据权利要求1所述的方法，其中通过对患者表面的模型进行纹理渲染而生成光图案投射到其上的患者表面的模拟图像包括通过对患者表面的模型进行纹理渲染而生成光图案投射到其上的患者表面的多个模拟图像。


3.根据权利要求2所述的方法，包括从多个不同观察点生成患者表面的模型的多个模拟图像，及处理所述模拟图像以识别出现在模拟图像中的、患者的模拟表面的对应部分。


4.根据权利要求2或3所述的方法，其中投射的光图案包括光散斑图案，及通过对患者表面的模型进行纹理渲染而生成光图案投射到其上的患者表面的模拟图像通过模拟光散斑图案投射到所述模型上进行。


5.根据权利要求2所述的方法，包括生成结构光图案投射到其上的患者表面的模拟图像及处理所述模拟图像以确定出现在模拟图像中的投射的结构光图案的变形。


6.根据权利要求5所述的方法，其中结构光图案包括光栅图案或激光光线。


7.根据前面任一权利要求所述的方法，其中通过对患者表面的模型进行纹理渲染而生成光图案投射到其上的患者表面的模拟图像还包括生成根据定位指令定位的治疗设备的模型，其中生成光图案投射到其上的患者表面的模拟图像包括生成光图案投射到其上的患者表面及根据定位指令定位的治疗设备的模拟图像。


8.根据前面任一权利要求所述的方法，其中将生成的患者表面的模型与用于生成模拟图像的患者表面的模型进行比较包括确定指明生成的模型与用于生成模拟图像的模型之间的隐含距离的偏移值。


9.根据前面任一权利要求所述的方法，其中通过对患者表面的模型进行纹理渲染而生成光图案投射到其上的患者表面的模拟图像还包括操纵生成的模拟图像以表示图像和/或透镜失真和/或摄像机未校准，及利用操纵的模拟图像...

【专利技术属性】
技术研发人员：I·D·梅尔，A·R·W·巴雷特，
申请(专利权)人：维申RT有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB