一种调强放疗设备等中心位置校准方法技术

一种调强放疗设备等中心位置校准方法,利用红外双目成像设备捕捉红外标记点在不同旋转角度下的坐标点组，利用同平面最优圆拟合方法得到加速器和治疗床的旋转轴，根据两个旋转轴的空间位置得到它们之间的公垂线，通过逼近修正拟合方法得到校准后的等中心位置，其中将红外双目成像设备捕捉红外标记点坐标的有效视野范围扩大，对于不在任何一个晶格之内的红外标记点坐标，利用边缘视野修正的方法寻找其所属晶格，得到红外标记点的真实空间坐标。本发明专利技术解决了红外双目成像设备捕捉的红外标记点大都处于成像设备视野边缘的问题，从而能够精确记录红外标记点组坐标，并解决了通过坐标点组数据得到的两条旋转轴不相交从而无法精准确定等中心位置的问题。准确定等中心位置的问题。准确定等中心位置的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种调强放疗设备等中心位置校准方法


[0001]本专利技术属于医疗设备领域，涉及医疗设备的测量校准，为一种调强放疗设备等中心位置校准方法。

技术介绍

[0002]由于治疗癌症的过程中采用放射治疗是主要途径之一，其在肿瘤治疗中的作用日益突出，放射治疗的疗效取决于放射精准度，精准度的高低对于治疗效果有着极其重要的影响。精准度低的放疗会对正常生理组织器官产生不好的影响，而精准定位等中心的放射治疗在达到治疗肿瘤组织的同时起到保护正常组织器官的效果，因此对于放射治疗的定位精准度有着更高的要求。
[0003]调强放射治疗装置包括：可旋转的加速器，可旋转的治疗床，红外标记点，采集红外标记点空间坐标的红外双目成像设备。调强放疗的等中心位置是加速器旋转轴与治疗床旋转轴的交点，通过在加速器和治疗床上放置红外标记点，分别围绕旋转轴以不同角度旋转加速器和治疗床，通过红外双目成像设备采集不同旋转角度下的红外标记点组坐标，再根据坐标点组计算得到两条旋转轴的空间位置，现有确定等中心坐标的方法大都采用圆拟合方法得到两条旋转轴之后取两条旋转轴公垂线的中点作为等中心坐标，但由于无法保证采集到的红外标记点的坐标有效性和精确性以及机械误差、计算误差等原因，导致很难满足临床放疗的高精准度要求。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的问题是：现有调强放疗设备的等中心坐标校正确定方法精准度不足，不能满足使用需求，本专利技术提供一种调强放疗等中心位置校准方法，精确定位放疗等中心坐标位置。
[0005]本专利技术的技术方案为：一种调强放疗设备等中心位置校准方法，其特征是调强放射治疗装置包括：可旋转的加速器，可旋转的治疗床，红外标记点，以及用于采集红外标记点空间坐标的红外双目成像设备，将红外标记点固定于加速器及治疗床上，旋转加速器及治疗床，利用红外双目成像设备捕捉红外标记点在不同旋转角度下的坐标点组，根据采集到的红外标记点坐标点组，利用同平面最优圆拟合方法得到加速器和治疗床的旋转轴，根据两个旋转轴的空间位置得到它们之间的公垂线，通过逼近修正拟合方法得到校准后的等中心位置，其中捕捉红外标记点的坐标点时，将红外双目成像设备捕捉红外标记点坐标的有效视野范围扩大，将成像设备视场进行晶格划分，得到红外标记点所属晶格及真实空间坐标，对于处于成像设备视野但不在任何一个晶格之内的红外标记点坐标，利用边缘视野修正的方法寻找其所属晶格，得到红外标记点的真实空间坐标。
[0006]本专利技术的益处在于：本专利技术利用红外双目成像设备进行红外标记点的定位，针对视觉定位方案，解决了红外双目成像设备捕捉的红外标记点大都处于成像设备视野边缘的问题，从而能够精确记录红外标记点组坐标，接着解决了通过坐标点组数据得到的两条旋
转轴不相交从而无法精准确定等中心位置的问题，从而精准反映调强放疗等中心的三维坐标，测量误差保持在0.1mm以内，操作简单，有利于实现放疗精准摆位。
附图说明
[0007]图1为本专利技术的原理流程框图。
[0008]图2为本专利技术中边缘红外标记点修正示意图。
[0009]图3为本专利技术中八点畸形晶格坐标修正示意图。
[0010]图4为本专利技术实施例的运用场景示意图。
[0011]图5为本专利技术实施例根据真实采集数据仿真图。
[0012]图6为本专利技术偏移修正的等中心确定方法原理图。
具体实施方式
[0013]本专利技术的目的是提供一种调强放疗等中心位置校准方法，精确定位放疗等中心坐标位置，最大限度保护正常生理组织器官的同时，实现高精准治疗肿瘤的作用。
[0014]本专利技术的技术方案主要分为两部分：第一部分，搭建用来采集红外标记点坐标的红外双目成像设备，该成像设备的定位精度在0.1mm以内，通过两次晶格转换得到红外标记点的空间坐标。捕捉位于成像设备视野边缘的红外标记点，计算得到一次定位空间坐标，之后将一次定位计算得到的坐标修正得到它实际所在的晶格，利用晶格修正算法计算得到红外标记点的二次定位三维坐标。将记录的晶格八点畸形坐标、理想坐标和计算得到的红外标记点坐标进行线性变换得到精确定位红外标记点三维坐标。经过修正之后的红外双目成像设备的精度能够达到0.05mm。第二部分，以不同角度旋转加速器和治疗床得到一系列红外标记点坐标点组，之后采用同平面最优圆拟合方法计算得到加速器和治疗床的旋转轴空间位置及旋转圆心。通过计算得到初步的加速器旋转轴和治疗床旋转轴的空间位置及它们之间的位置关系，一般都是处于不相交状态，无法确定等中心坐标，理想的等中心位置为两个轴的交点，且两个轴的夹角为90
°
。根据两个旋转轴之间的位置关系和它们之间的公垂线长度关系二次逼近修正拟合出新的加速器及治疗床旋转轴使它们恒定相交于一点，此时的交点即为等中心精确坐标。
[0015]为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实例对本专利技术进行详细的描述。
[0016]图1是本专利技术一种调强放疗等中心位置校准方法的流程图，具体实施方法是按照流程图所示。
[0017]本专利技术由一台红外双目成像设备采集加速器和治疗床上放置的红外标记点三维坐标，该成像设备的原理是通过两个红外镜头采集到的两幅二维图像中的红外标记点的二维坐标，再根据基本矩阵计算得到红外标记点的三维坐标，具体公式如下：
[0018][0019]其中，x,y,z是初步计算得到的红外标记点三维坐标，4*4的矩阵为基本矩阵，x
l
,y
l
为左镜头采集得到的红外标记点二维像素坐标，x
r
,y
r
为右镜头采集得到的二维像素坐标。
[0020]经过基本矩阵计算得到的红外标记点坐标x,y,z为一次坐标，接着利用空间区域分割来逼近相机镜头的方法实现二次定位，将成像设备视野分割为一块一块的方形晶格，再通过晶格矩阵得到红外标记点的二次定位坐标。由于加速器上的红外标记点在旋转过程中一般都处于成像设备视野的边缘位置，经过基本矩阵变换之后可能会偏离成像设备的视野空间。
[0021]参考图2，对应一次坐标偏离成像设备视野空间的情况，显示了红外标记点的一次定位坐标不属于任何一个晶格的示意。本专利技术扩大视野有效范围，寻找该坐标所属的晶格，判断该坐标是否在成像设备视野范围之内，如果在则会显示所在晶格的cellId，不在则显示为
‑
1，针对显示为
‑
1的坐标进行修正，通过平移手段将该标记点移动到成像设备视野内部，移动距离为一个晶格的长度。
[0022]此时的红外标记点已被移动到成像设备视野内部，再根据目前的晶格矩阵计算得到红外标记点的三维坐标，计算公式如下所示：
[0023]R＝M*U
[0024]其中R为4*1的矩阵，R(0),R(1),R(2)是计算得到的红外标记点三维坐标，M是4*4的晶格矩阵，U为4*1的矩阵，其中U(0),U(1),U(2)是一次定位的三维坐标，U(3)等于1。
[0025]但是平移得到的晶格不一定是该红外标记点真本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种调强放疗设备等中心位置校准方法，其特征是调强放射治疗装置包括：可旋转的加速器，可旋转的治疗床，红外标记点，以及用于采集红外标记点空间坐标的红外双目成像设备，将红外标记点固定于加速器及治疗床上，旋转加速器及治疗床，利用红外双目成像设备捕捉红外标记点在不同旋转角度下的坐标点组，根据采集到的红外标记点坐标点组，利用同平面最优圆拟合方法得到加速器和治疗床的旋转轴，根据两个旋转轴的空间位置得到它们之间的公垂线，通过逼近修正拟合方法得到校准后的等中心位置，其中捕捉红外标记点的坐标点时，将红外双目成像设备捕捉红外标记点坐标的有效视野范围扩大，将成像设备视场进行晶格划分，得到红外标记点所属晶格及真实空间坐标，对于处于成像设备视野但不在任何一个晶格之内的红外标记点坐标，利用边缘视野修正的方法寻找其所属晶格，得到红外标记点的真实空间坐标。2.根据权利要求1所述的一种调强放疗设备等中心位置校准方法，其特征是红外双目成像设备通过两个红外镜头采集到的两幅二维图像中的红外标记点的二维坐标，再根据基本矩阵计算得到红外标记点的三维坐标，具体公式如下：其中，x,y,z是初步计算得到的红外标记点三维坐标，x
l
,y
l
为左镜头采集得到的红外标记点二维像素坐标，x
r
,y
r
为右镜头采集得到的二维像素坐标，设x,y,z为一次坐标，接着利用空间区域分割来逼近相机镜头实现二次定位，将红外双目成像设备视野分割为一块一块的晶格，再通过晶格矩阵得到红外标记点的二次定位坐标。3.根据权利要求2所述的一种调强放疗设备等中心位置校准方法，其特征是判断红外标记点的一次坐标是否在红外双目成像设备视野范围之内，如果在则显示所在晶格的cellId，不在则显示为
‑
1，针对显示为
‑
1的坐标进行边缘视野修正，通过平移将该红外标记点移动到成像设备视野内部，移动距离为一个晶格的长度，再根据目前的晶格矩阵计算得到红外标记点的三维坐标，计算公式如下所示：R＝M*U其中R为4*1的矩阵，R(0),R(1),R(2)是计算得到的红外标记点三维坐标，即二次定位坐标，M是4*4的晶格矩阵，U为4*1的矩阵，其中U(0),U(1),U(2)是一次坐标，U(3)等于1。4.根据权利要求3所述的一种调强放疗设备等中心...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨如琪，葛云，潘胜尧，张焱，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：