放疗系统和放疗3D视觉实时监测姿态保持方法技术方案

本发明专利技术公开了一种放疗系统和放疗3D视觉实时监测姿态保持方法。放疗系统包括：能够进行多个自由度运动的放疗床、位于放疗床上方的移动组件、安装于移动组件的3D视觉模块和放疗模块、计算机图像系统及伺服驱动系统。该放疗系统，通过3D视觉模块实时跟踪根据患者的放疗靶区而设定在患者身上的标志，实时获取放疗靶区的姿态信息和位置信息，进而引导放疗模块精确对准患者放疗靶区，以及，控制放疗床对放疗靶区因患者呼吸等小运动引起的位置姿态变化进行实时补偿，确保放疗靶区相对于放疗模块的位置姿态始终不变；因此，可以有效的提高放疗精度，提高患者自由度。

【技术实现步骤摘要】
放疗系统和放疗3D视觉实时监测姿态保持方法
本专利技术涉及放射治疗
，具体涉及一种放疗系统和放疗3D视觉实时监测姿态保持方法。
技术介绍
放射治疗(简称放疗)是治疗恶性肿瘤的主要手段之一，在放射治疗设备组成中，放疗床作为承托患者的载体，是其中不可缺少的放疗设备。目前大部分放疗床为实现快速定位放疗靶区，需配合人体固定架使用，目的是为了最大程度限制人体运动，以确保放疗靶区的精确定位。但放射治疗一个疗程大约照射20-30次，每次约5-10分钟，个别复杂的放疗更是长达30分钟甚至更长；每次的放射治疗，患者的放疗靶区很难复位一致，且长时间固定患者身体某一部分，经常让患者身体产生僵硬、麻痹等不适。部分放疗床配备了简单的XYZ调整结构，方便放疗前对患者放疗靶区位姿进行平面及高度上的调整，但在放疗过程中不起调整作用，放射治疗过程中需要患者长时间保持一定姿态不动，以确保放疗靶区姿态不变，患者身体容易产生疲劳；患者呼吸时产生的位置及姿态变化，都会导致放疗靶区位姿改变，导致正常细胞组织放射损伤或者放疗靶区细胞照射遗漏。也有一小部分放疗床在放疗前利用增强现实(AugmentedReality，简称AR)技术来进行模拟患者、放疗床和放疗头的运动，从而优化放疗路径。但在实际放疗过程中，患者的姿态变动是无法避免以及不确定的，而放疗床和放疗头是按照放疗前模拟优化的路径运动，这会造成放疗头射出的射线不能精准地照射在患者的放疗靶区，使放疗效果不理想。还有一小部分放疗床配备了成像系统影像，其作用引导医生将患者和放射头调整到设计的最佳位姿并固定。但此类放疗床配备的成像系统只是起初始调整定位作用，无法在治疗过程中实时根据患者自身姿态变动来补偿调整治疗位姿始终在最佳状态。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是，提供一种放疗系统和放疗3D视觉实时监测姿态保持方法，用于提高放疗精度，提高患者自由度。本专利技术有助于解决患者身体在放疗过程中，长时间被固定而导致身体产生不适、患者在放疗过程中由于呼吸时产生的姿态变化或其他原因产生的放疗位置变动等，导致的错疗或漏疗等问题。采用本专利技术可以解放患者在放疗过程中的束缚，提高在患者处于动态下，放疗模块射出的放疗射线照射到患者放疗靶区的精准度，以及确保患者的放疗靶区姿态在放疗空间内时刻保持最佳位置。为实现上述专利技术目的，本专利技术第一方面提供一种放疗系统，包括：能够进行多个自由度运动的放疗床、位于放疗床上方的移动组件、安装于移动组件的3D视觉模块和放疗模块、计算机图像系统及伺服驱动系统；所述计算机图像系统，用于根据诊断医学影像获取患者的放疗靶区的信息，通过所述伺服驱动系统控制所述移动组件将所述3D视觉模块移动到患者的放疗靶区的上方；所述3D视觉模块，用于自动捕捉根据患者的放疗靶区而设定在患者身上的标志，对患者身上的标志进行实时跟踪，把跟踪到的标志的姿态信息和位置信息实时传送至计算机图像系统；所述计算机图像系统，还用于根据患者身上的标志的姿态信息和位置信息，结合患者身上的标志与放疗靶区的相对位置，解算出放疗靶区的姿态信息和位置信息，通过所述伺服驱动系统引导所述放疗模块精准照射放疗靶区，以及，在放疗靶区发生位置姿态变化时，通过所述伺服驱动系统控制治疗床做反向运动，对放疗靶区的位置姿态变化进行补偿，使得放疗靶区相对于放疗模块的位置姿态不变。其中，患者身上的标志可以设置在接近放疗靶区的区域，以便通过标志尽可能精确的反映放疗靶区的姿态和位置变化，同时又不影响放疗靶区，实现在放疗过程中也能进行实时跟踪。所述标志例如可以是医生根据患者病灶用标志笔在患者身上画的十字标志，或者也可以是直接贴在皮肤上的反光标等。其中，所说的能够进行多个自由度运动的放疗床，例如可以进行上、下、前、后、左、右六个自由度的运动，还可以进行旋转运动。可选的，所述放疗床包括放疗床底座和放疗床床体以及多组电缸，多组电缸分别连接于放疗床底座和放疗床床体之间。可选的，所述电缸包括缸体和伸缩杆，所述缸体的末端通过底部万向节与所述放疗床底座连接，所述伸缩杆的顶端通过顶部万向节与所述放疗床床体连接；所述放疗床底座的底部还安装有多个脚轮。可选的，所述移动组件包括移动X轴和能够在移动X轴上滑动的导向组件，所述3D视觉模块及放疗模块安装在所述导向组件上。可选的，所述移动X轴包括：通过所连接的滑块滑行于直线导轨的移动块，用于带动移动块的同步带，用于安装固定同步带的同步轮和同步轮座，用于带动同步带的伺服电机，连接于移动块的旗杆，以及用于感应旗杆位置的感应器；所述导向组件包括：用于连接固定在所述移动X轴的移动块上的固定件，安装于固定件的齿条安装底板，安装于齿条安装底板的、相配合的弧形齿条和弧形导轨，以及安装于齿条安装底板两端的两个限位旗杆；所述3D视觉模块及放疗模块安装在所述弧形导轨上。可选的，所述3D视觉模块包括视觉底板，所述视觉底板的一侧设置有齿轮和滑块，所述齿轮与所述弧形齿条配合，所述滑块与所述弧形导轨配合，所述视觉底板的另一侧设置有伺服电机、3D相机、镜头、光源、感应器以及视觉旗杆，所述伺服电机用于驱动所述齿轮转动使所述3D视觉模块在所述弧形导轨上运动。可选的，所述放疗模块包括放疗底板，所述放疗底板的一侧设置有齿轮和滑块，所述齿轮与所述弧形齿条配合，所述滑块与所述弧形导轨配合，所述放疗底板的另一侧设置有伺服电机、放射器座和感应器，所述放射器座上安装放疗头，所述伺服电机用于驱动所述齿轮转动使所述放疗模块在所述弧形导轨上运动。本专利技术第二方面提供一种放疗3D视觉实时监测姿态保持方法，所述方法包括：计算机图像系统根据诊断医学影像获取患者的放疗靶区的信息；计算机图像系统通过所述伺服驱动系统控制3D视觉模块移动到患者的放疗靶区的上方；3D视觉模块自动捕捉根据患者的放疗靶区而设定在患者身上的标志；3D视觉模块对患者身上的标志进行实时跟踪，把跟踪到的标志的姿态信息和位置信息实时传送至计算机图像系统；计算机图像系统根据患者身上的标志的姿态信息和位置信息，解算出放疗靶区的姿态信息和位置信息，通过所述伺服驱动系统引导放疗模块精准照射放疗靶区，以及，在放疗靶区发生位置姿态变化时，通过所述伺服驱动系统控制治疗床做反向运动，对放疗靶区的位置姿态变化进行补偿，使得放疗靶区相对于放疗模块的位置姿态不变。可选的，该方法应用于放疗系统，该放疗系统包括：能够进行多个自由度运动的放疗床、位于放疗床上方的移动组件、安装于移动组件的3D视觉模块和放疗模块、计算机图像系统及伺服驱动系统。可选的，所述在放疗靶区发生位置姿态变化时，控制治疗床做反向运动，包括：在放疗靶区发生位置姿态变化时，计算出放疗靶区的位置变化值和变化方向，控制放疗床按照计算出的位置变化值和变化方向做相等距离的反向运动。从以上技术方案可以看出，本专利技术实施例具有以下优点：1.高精度：本专利技术的放疗系统，配备高精度3D视觉模块，能实时跟踪根据患者的放疗靶区而设定在患者身上的标志，从而实时监测患者自身运动引起的放疗本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种放疗系统，其特征在于，包括：能够进行多个自由度运动的放疗床、位于放疗床上方的移动组件、安装于移动组件的3D视觉模块和放疗模块、计算机图像系统及伺服驱动系统；/n所述计算机图像系统，用于根据诊断医学影像获取患者的放疗靶区的信息，通过所述伺服驱动系统控制所述移动组件将所述3D视觉模块移动到患者的放疗靶区的上方；/n所述3D视觉模块，用于自动捕捉根据患者的放疗靶区而设定在患者身上的标志，对患者身上的标志进行实时跟踪，把跟踪到的标志的姿态信息和位置信息实时传送至所述计算机图像系统；/n所述计算机图像系统，还用于根据患者身上的标志的姿态信息和位置信息，解算出放疗靶区的姿态信息和位置信息，通过所述伺服驱动系统引导所述放疗模块精准照射放疗靶区，以及，在放疗靶区发生位置姿态变化时，通过所述伺服驱动系统控制治疗床做反向运动，对放疗靶区的位置姿态变化进行补偿，使得放疗靶区相对于放疗模块的位置姿态不变。/n

【技术特征摘要】
1.一种放疗系统，其特征在于，包括：能够进行多个自由度运动的放疗床、位于放疗床上方的移动组件、安装于移动组件的3D视觉模块和放疗模块、计算机图像系统及伺服驱动系统；
所述计算机图像系统，用于根据诊断医学影像获取患者的放疗靶区的信息，通过所述伺服驱动系统控制所述移动组件将所述3D视觉模块移动到患者的放疗靶区的上方；
所述3D视觉模块，用于自动捕捉根据患者的放疗靶区而设定在患者身上的标志，对患者身上的标志进行实时跟踪，把跟踪到的标志的姿态信息和位置信息实时传送至所述计算机图像系统；
所述计算机图像系统，还用于根据患者身上的标志的姿态信息和位置信息，解算出放疗靶区的姿态信息和位置信息，通过所述伺服驱动系统引导所述放疗模块精准照射放疗靶区，以及，在放疗靶区发生位置姿态变化时，通过所述伺服驱动系统控制治疗床做反向运动，对放疗靶区的位置姿态变化进行补偿，使得放疗靶区相对于放疗模块的位置姿态不变。


2.根据权利要求1所述的放疗系统，其特征在于，
所述放疗床包括放疗床底座和放疗床床体以及多组电缸，多组电缸分别连接于放疗床底座和放疗床床体之间。


3.根据权利要求2所述的放疗系统，其特征在于，
所述电缸包括缸体和伸缩杆，所述缸体的末端通过底部万向节与所述放疗床底座连接，所述伸缩杆的顶端通过顶部万向节与所述放疗床床体连接；
所述放疗床底座的底部还安装有多个脚轮。


4.根据权利要求3所述的放疗系统，其特征在于，
所述移动组件包括移动X轴和能够在移动X轴上滑动的导向组件，所述3D视觉模块及放疗模块安装在所述导向组件上。


5.根据权利要求4所述的放疗系统，其特征在于，
所述移动X轴包括：通过所连接的滑块滑行于直线导轨的移动块，用于带动移动块的同步带，用于安装固定同步带的同步轮和同步轮座，用于带动同步带的伺服电机，连接于移动块的旗杆，以及用于感应旗杆位置的感应器；
所述导向组件包括：用于连接固定在所述移动X轴的移动块上的固定件，安装于固定件的齿条安装底板，安装于齿条安装底板的、相配合的弧形齿条和弧形导轨，以及安装于齿条安装底板两端的两个限位旗杆；
所述3D视觉模块及放疗模块安装...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘肖琳，丁晓华，赵明，于起峰，陈鸣，
申请(专利权)人：深圳市鹰眼在线电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44