放疗位置和剂量实时监测及定位装置、肿瘤放射治疗系统制造方法及图纸

为解决现有的肿瘤放疗实时监测同步采集装置采集到的切伦科夫辐射信号位置与放射靶区位置可能具有不一致性，以及当出现临床偏差时无法定位具体偏差位置、产生原因的技术问题，本发明专利技术提出了一种基于CLI和结构光技术的放疗位置和剂量实时监测及定位装置、肿瘤放射治疗系统。本发明专利技术通过三个CLI摄像头实时获得患者三维体表剂量分布，通过三组位置同步监测模块实时获得患者三维体表轮廓分布，通过空间坐标变换，实现三维体表剂量和体表轮廓的配准融合，实时监测患者放疗剂量和治疗位置的准确性。一旦有位置剂量超出临床偏差，可定位剂量出现偏差的准确位置，且可判断偏差原因，为调整患者体位或加速器剂量提供依据。

【技术实现步骤摘要】
放疗位置和剂量实时监测及定位装置、肿瘤放射治疗系统
本专利技术涉及一种基于切伦科夫光发光成像技术和结构光技术的放疗位置和剂量实时监测及定位装置、肿瘤放射治疗系统。
技术介绍
切伦科夫辐射(CerenkovRadiation，CR)是指高速带电粒子在非真空介质中穿行时，当粒子的速度大于光穿过该介质的速度时，会在运动路径的方向产生局部极化，并在回到平衡态的过程中释放可见光和近红外光子，同样，当放射线粒子进入生物组织中时也会出现切伦科夫辐射(CR)现象。Robertson等人首次将切伦科夫辐射应用于生物医学成像领域并提出切伦科夫光发光成像(CerenkovLuminescenceImaging，CLI)概念。切伦科夫发光成像(CLI)技术已广泛应用于肿瘤放疗过程中的体表位置成像，并作为治疗过程的质量保证，且CLI图像中包括患者体表血管信息。由于该技术具有成像速度快、无辐射和操作简单等优点，在肿瘤放疗中拥有广阔的应用前景。现有切伦科夫发光成像设备已应用于肿瘤放射治疗的研究之中。该设备包括支撑架和设置在支撑架上的CLI数据采集装置。CLI本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.放疗位置和剂量实时监测及定位装置，其特征在于：包括封装在高能射线屏蔽壳体内的位置同步采集模块、剂量同步采集模块、通讯及触发模块，以及运行在高能射线屏蔽壳体外部计算机上的图像重建模块、位置剂量偏差获取模块；/n高能射线屏蔽壳体为由高吸收特性的铅合金或乌合金制成的环形柱状结构，且与加速器机头或者KV发生器形状匹配，以便于嵌套安装；/n位置同步采集模块有三组，每组由一个红外投影仪和一个红外摄像头构成；红外投影仪发射与切伦科夫光处于不同波段的红外光，投射具有结构信息的条纹图像到患者体表；红外摄像头捕捉经患者体表反射后的结构光信号，并将该结构光信号传输至图像重建模块；/n剂量同步采集模块包括三个CL...

【技术特征摘要】
1.放疗位置和剂量实时监测及定位装置，其特征在于：包括封装在高能射线屏蔽壳体内的位置同步采集模块、剂量同步采集模块、通讯及触发模块，以及运行在高能射线屏蔽壳体外部计算机上的图像重建模块、位置剂量偏差获取模块；
高能射线屏蔽壳体为由高吸收特性的铅合金或乌合金制成的环形柱状结构，且与加速器机头或者KV发生器形状匹配，以便于嵌套安装；
位置同步采集模块有三组，每组由一个红外投影仪和一个红外摄像头构成；红外投影仪发射与切伦科夫光处于不同波段的红外光，投射具有结构信息的条纹图像到患者体表；红外摄像头捕捉经患者体表反射后的结构光信号，并将该结构光信号传输至图像重建模块；
剂量同步采集模块包括三个CLI摄像头，三个CLI摄像头和三组位置同步采集模块交替均匀布置在同一圆周上，且位于高能射线屏蔽壳体内；CLI摄像头实时采集三个方向上的二维切伦科夫信号，并将二维切伦科夫信号传输至图像重建模块；
通讯及触发模块用于接收加速器发出的触发信号，收到触发信号后控制位置同步采集模块和剂量同步采集模块开始工作；
图像重建模块利用患者体表对条纹图像调制后的结构光信息，通过相位信息与空间位置的对应关系，实现三维体表结构的重建，得到实测三维体表轮廓图像；图像重建模块还能够基于CLI摄像头采集的二维切伦科夫信号，通过三维重建，得到实测三维体表剂量分布；
位置剂量偏差获取模块以已有的放疗计划系统(TPS)计算的TPS体表轮廓图像和TPS三维体表剂量分布为基准，实时监测治疗中患者体表位置和剂量，进而判断位置和剂量偏差，具体方法如下：
步骤1、将实测三维体表轮廓图像和TPS轮廓图像进行配准，并获取放疗位置偏差值；
步骤2、将实测三维体表轮廓图像和实测三维体表剂量分布进行配准；
步骤3、将实测三维体表剂量分布和TPS三维体表剂量分布进行匹配；
步骤4:获取剂量偏差。


2.根据权利要求1所述的放疗位置和剂量实时监测及定位装置，其特征在于：步骤1具体为：
以TPS体表轮廓图像为基准，通过平移将实测三维体表轮廓图像与TPS体表轮廓图像进行对齐，在平移过程中实时采用轮廓特征点进行匹配处理，找出TPS体表轮廓图像和实测三维体表轮廓图像中具有生物特征的像素点，根据具有生物特征的像素点分别从TPS体表轮廓图像和实测三维体表轮廓图像中提取局部特征，包括肿瘤体表形状特征、体表纹理特征、高斯性拉普拉斯滤波特征及小波特征中的至少一种，对于同一类型的局部特征；
比较从TPS体表轮廓图像和实测三维体表轮廓图像中所提取的该局部特征的差异值，采用迭代最近点法确定该局部特征的最小化差异值，从而分别得到各类型局部特征所对应的最小化差异值；
然后给每一种局部特征附加权重，采用加权平均的方式，计算加权最小化差异值，当加权最小化差异值小于0.5mm时，表示此时实测三维体表轮廓和TPS轮廓已配准，此时实测三维体表轮廓图像的平移量即为当前放疗位置与TPS体表轮廓图像中预设位置的位置偏差；
将该位置偏差与临床允许偏差值比较，若当前位置偏差小于或等于临床允许偏差值，则表示当前放疗...

【专利技术属性】
技术研发人员：李毅，杨蕴一，
申请(专利权)人：西安交通大学医学院第一附属医院，
类型：发明
国别省市：陕西;61