本發(fā)明公開(kāi)一種紅外引導(dǎo)下的測(cè)量熱塑膜與人體體表吻合度的方法。本方法在放射治療過(guò)程中能夠檢測(cè)出熱塑膜與人體體表的空間位置偏差，進(jìn)而根據(jù)偏差進(jìn)行膜皮校準(zhǔn)。

背景技術(shù)：

放射治療是治愈惡性腫瘤不可或缺的主要方法之一。治療師的擺位工作在放療工作中是極其重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，也是治療計(jì)劃正確無(wú)誤、完整實(shí)施的重要保證。

放療擺位是放射治療中的重要環(huán)節(jié)，其目的是保證患者在制定放療計(jì)劃時(shí)和在治療時(shí)的體位具有高度的一致性，從而保證放療計(jì)劃的精確實(shí)施。通常情況下，物理師使用熱塑膜來(lái)固定患者體位。熱塑膜固定裝置的主要作用就是限制患者在放療中體位的不自覺(jué)移位，保證其在多次放療中都能保持與制定放療計(jì)劃時(shí)一樣的體位。在放射治療擺位的過(guò)程中，定位的依據(jù)就是根據(jù)體膜上的標(biāo)記線(xiàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)人體的病灶中心與加速器等中心對(duì)準(zhǔn)。治療計(jì)劃的實(shí)施和進(jìn)行放射治療的擺位，都是以熱塑膜和人體之間完全匹配為前提的。在治療過(guò)程中由于人體的不自覺(jué)移位等因素，熱塑膜會(huì)與人體發(fā)生偏移，致使病灶中心相對(duì)于熱塑膜的位置發(fā)生改變，這將會(huì)導(dǎo)致X射線(xiàn)并沒(méi)有照射到腫瘤靶區(qū)或者并沒(méi)有以期望的高劑量照射到腫瘤靶區(qū)，這對(duì)治療的效果具有較大的影響。

鑒于上述問(wèn)題，有必要找到一種能夠檢測(cè)、校準(zhǔn)人體與熱塑膜之間偏差的系統(tǒng)或方法來(lái)解決問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是能夠測(cè)量人體體表與熱塑膜之間的空間位置偏差，在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行位置校準(zhǔn)，并指導(dǎo)醫(yī)生的擺位。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種紅外引導(dǎo)下的測(cè)量熱塑膜與人體體表吻合度的方法，包括人體定位裝置模塊和監(jiān)控顯示模塊。人體定位裝置模塊包括熱塑膜及固定于膜上的多個(gè)定位標(biāo)識(shí)工具、體表測(cè)量裝置。該模塊用于輔助測(cè)量熱塑膜和人體體表的三維位置。監(jiān)控顯示模塊包括高精度紅外監(jiān)控設(shè)備和計(jì)算機(jī)軟件。所述高精度紅外監(jiān)控設(shè)備能拍攝獲取上述定位標(biāo)識(shí)工具的位置信息，所述計(jì)算機(jī)軟件可進(jìn)行顯示、配準(zhǔn)、計(jì)算的操作。

本發(fā)明揭示了一種紅外引導(dǎo)下的測(cè)量熱塑膜與人體體表吻合度的方法，包括如下步驟：

S1：為患者塑膜，并在熱塑膜上固定多個(gè)定位標(biāo)識(shí)工具，在人體體表上固定一個(gè)或者多個(gè)標(biāo)識(shí)呼吸狀態(tài)的定位標(biāo)識(shí)工具，稱(chēng)之為呼吸球。

在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例中，所述固定于熱塑膜上的定位標(biāo)識(shí)工具和標(biāo)識(shí)呼吸狀態(tài)的定位標(biāo)識(shí)工具是可被所述高精度紅外監(jiān)控設(shè)備識(shí)別的紅外定位小球，但是所述領(lǐng)域的技術(shù)人員無(wú)需創(chuàng)造性勞動(dòng)，就應(yīng)該想到采用其他具有明顯紅外特征的材質(zhì)制成的其他形狀標(biāo)記物體代替所述的定位小球。因此類(lèi)似的技術(shù)方案也沒(méi)有超過(guò)本發(fā)明所公開(kāi)并要求保護(hù)的范圍。

所述固定于熱塑膜上的定位標(biāo)識(shí)工具的個(gè)數(shù)優(yōu)選為4個(gè)，如果采用不足4個(gè)會(huì)導(dǎo)致高精度紅外監(jiān)控設(shè)備讀取的數(shù)據(jù)無(wú)法正確反映出熱塑膜的空間位置；如果超過(guò)4個(gè)會(huì)增加系統(tǒng)冗余度，給計(jì)算帶來(lái)額外工作量。

所述固定于人體體表的定位標(biāo)識(shí)工具的個(gè)數(shù)優(yōu)選為1個(gè)，以表征體表的運(yùn)動(dòng)情況。如果采用超過(guò)1個(gè)定位標(biāo)識(shí)工具來(lái)表征體表的運(yùn)動(dòng)情況，雖然能提高體表運(yùn)動(dòng)描述的精確度，但是會(huì)增加計(jì)算的復(fù)雜度，從實(shí)際應(yīng)用上不值得。

S2：使用醫(yī)用掃描設(shè)備，掃描得到人體帶熱塑膜、定位標(biāo)識(shí)工具、呼吸球的計(jì)算機(jī)斷層掃描圖像。

S3：把S2的計(jì)算機(jī)斷層掃描圖像導(dǎo)入放射治療計(jì)劃系統(tǒng)，在放射治療計(jì)劃系統(tǒng)中勾畫(huà)出所有定位標(biāo)識(shí)工具的輪廓及人體體表輪廓，計(jì)算出定位標(biāo)識(shí)工具在計(jì)算機(jī)斷層圖像坐標(biāo)系下的質(zhì)心位置坐標(biāo)及呼吸球到床板平面的垂直距離(記為標(biāo)準(zhǔn)距離D)。

S4：使用高精度紅外監(jiān)控設(shè)備測(cè)量熱塑膜上固定的多個(gè)定位標(biāo)識(shí)工具的坐標(biāo)，并傳輸給計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)結(jié)合S3計(jì)算得到的計(jì)算機(jī)斷層圖像坐標(biāo)系下定位標(biāo)識(shí)工具的坐標(biāo)，配準(zhǔn)、計(jì)算出高精度紅外監(jiān)控設(shè)備坐標(biāo)系與計(jì)算機(jī)斷層圖像坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換矩陣，該矩陣記為M。

S5：在高精度紅外監(jiān)控設(shè)備監(jiān)控下，使用體表測(cè)量裝置測(cè)量一組體表坐標(biāo)點(diǎn)，同時(shí)高精度紅外監(jiān)控設(shè)備測(cè)量呼吸球的位置坐標(biāo)，關(guān)聯(lián)此時(shí)呼吸球的坐標(biāo)與體表坐標(biāo)，實(shí)時(shí)將呼吸球的坐標(biāo)根據(jù)M轉(zhuǎn)換至計(jì)算機(jī)斷層圖像坐標(biāo)系下，計(jì)算此時(shí)呼吸球坐標(biāo)到床板平面的垂直距離，將其與標(biāo)準(zhǔn)距離D進(jìn)行比較，當(dāng)其距離差處于閾值范圍內(nèi)時(shí)，記錄此時(shí)的體表坐標(biāo)。將體表測(cè)量裝置更換體表位置，重復(fù)該步驟，獲得與S2進(jìn)行醫(yī)用設(shè)備掃描時(shí)相同呼吸時(shí)刻的人體體表點(diǎn)坐標(biāo)集合。

進(jìn)一步地，所述體表測(cè)量裝置是使用定位標(biāo)識(shí)工具制作而成的測(cè)量裝置，通過(guò)高精度紅外監(jiān)控設(shè)備測(cè)量定位標(biāo)識(shí)工具坐標(biāo)，并傳輸給計(jì)算機(jī)，可計(jì)算得到所述體表測(cè)量裝置與人體體表接觸點(diǎn)的坐標(biāo)。因?yàn)槿梭w體表被熱塑膜遮擋，不能直接獲取表皮坐標(biāo)，所以使用體表測(cè)量裝置測(cè)量人體體表的坐標(biāo)。

所述制作體表測(cè)量裝置的定位標(biāo)識(shí)工具的數(shù)量?jī)?yōu)選為3個(gè)以上，以實(shí)現(xiàn)通過(guò)一次測(cè)量，取多個(gè)人體體表坐標(biāo)點(diǎn)，這樣能夠提高測(cè)量效率，節(jié)省測(cè)量時(shí)間。

在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例中，所述體表測(cè)量裝置上使用的定位標(biāo)識(shí)工具是可被所述高精度紅外監(jiān)控設(shè)備識(shí)別的紅外定位小球，但是所述領(lǐng)域的技術(shù)人員無(wú)需創(chuàng)造性勞動(dòng)，就應(yīng)該想到采用其他具有明顯紅外特征的材質(zhì)制成的其他形狀標(biāo)記物體代替所述的定位小球。因此類(lèi)似的技術(shù)方案也沒(méi)有超過(guò)本發(fā)明所公開(kāi)并要求保護(hù)的范圍。

在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例中，所述重復(fù)該步驟的次數(shù)優(yōu)選為10次及以上，以獲取足以描述整個(gè)體表形狀的體表點(diǎn)坐標(biāo)集合。

S6：將S5中記錄的人體體表點(diǎn)坐標(biāo)集合根據(jù)M轉(zhuǎn)換至計(jì)算機(jī)斷層圖像坐標(biāo)系下，與S3中計(jì)算機(jī)斷層圖像坐標(biāo)系下標(biāo)識(shí)出的人體體表輪廓進(jìn)行配準(zhǔn)、計(jì)算兩者間的偏差，該偏差即是所期望求得的熱塑膜與人體體表間的空間位置偏差。

本發(fā)明的有益效果在于：本系統(tǒng)對(duì)人體與熱塑膜之間的偏差進(jìn)行了檢測(cè)和校準(zhǔn)。這大大提高了放射治療擺位的準(zhǔn)確性和安全性；并且本系統(tǒng)是基于高精度紅外監(jiān)控設(shè)備，所以保證了擺位校準(zhǔn)過(guò)程的實(shí)時(shí)性和安全性。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的流程示意圖。

圖2是體表測(cè)量裝置示意圖。

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。

參考圖1，為患者塑膜，并在熱塑膜上固定多個(gè)定位標(biāo)識(shí)工具，在人體體表上固定一個(gè)或者多個(gè)標(biāo)識(shí)呼吸狀態(tài)的定位標(biāo)識(shí)工具，稱(chēng)之為呼吸球。醫(yī)用掃描設(shè)備掃描獲得人體帶熱塑膜、定位標(biāo)識(shí)工具、呼吸球的計(jì)算機(jī)斷層掃描圖像。計(jì)算機(jī)接收該計(jì)算機(jī)斷層圖像，在放射治療計(jì)劃系統(tǒng)中勾畫(huà)出所有定位標(biāo)識(shí)工具的輪廓、呼吸球及病人體表輪廓，計(jì)算出定位標(biāo)識(shí)工具、呼吸球在計(jì)算機(jī)斷層圖像坐標(biāo)系下的球心位置坐標(biāo)及呼吸球到床板平面的垂直距離(記為標(biāo)準(zhǔn)距離D)。

在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例中，所述固定于熱塑膜上的定位標(biāo)識(shí)工具和標(biāo)識(shí)呼吸狀態(tài)的定位標(biāo)識(shí)工具是可被所述高精度紅外監(jiān)控設(shè)備識(shí)別的紅外定位小球，但是所述領(lǐng)域的技術(shù)人員無(wú)需創(chuàng)造性勞動(dòng)，就應(yīng)該想到采用其他具有明顯紅外特征的材質(zhì)制成的其他形狀標(biāo)記物體代替所述的定位小球。因此類(lèi)似的技術(shù)方案也沒(méi)有超過(guò)本發(fā)明所公開(kāi)并要求保護(hù)的范圍。

使用高精度紅外監(jiān)控設(shè)備測(cè)量熱塑膜上固定的多個(gè)定位標(biāo)識(shí)工具的坐標(biāo)，將其傳輸給計(jì)算機(jī)中，計(jì)算機(jī)將其與計(jì)算機(jī)斷層圖像中的定位標(biāo)識(shí)工具配準(zhǔn)、計(jì)算，求出高精度紅外監(jiān)控設(shè)備坐標(biāo)系與計(jì)算機(jī)斷層圖像坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換矩陣，記為M。

使用體表測(cè)量裝置獲取與醫(yī)院設(shè)備掃描時(shí)相同呼吸時(shí)刻的人體體表點(diǎn)坐標(biāo)集合。該操作的具體實(shí)施方式是：在高精度紅外監(jiān)控設(shè)備下，使用體表測(cè)量裝置測(cè)量一組體表坐標(biāo)點(diǎn)，同時(shí)高精度紅外監(jiān)控設(shè)備測(cè)量呼吸球的位置坐標(biāo)，關(guān)聯(lián)此時(shí)呼吸球的坐標(biāo)與體表測(cè)量裝置的坐標(biāo)，實(shí)時(shí)將呼吸球的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換至計(jì)算機(jī)斷層圖像坐標(biāo)系下，計(jì)算此時(shí)呼吸球坐標(biāo)到床板平面的垂直距離，將其與標(biāo)準(zhǔn)距離D進(jìn)行比較，當(dāng)兩者間的距離差處于閾值范圍內(nèi)時(shí)，記錄此時(shí)一組體表測(cè)量裝置測(cè)得的坐標(biāo)。取出體表測(cè)量裝置，換個(gè)位置再將體表測(cè)量裝置插入體膜，重復(fù)該步驟，可獲得與人體進(jìn)行醫(yī)用設(shè)備掃描時(shí)相同呼吸時(shí)刻的人體體表點(diǎn)坐標(biāo)集合。

在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例中，所述重復(fù)該步驟的次數(shù)優(yōu)選為10次及以上，以獲取足以描述整個(gè)體表形狀的體表點(diǎn)坐標(biāo)集合。

參考圖2，所述體表測(cè)量裝置是使用定位標(biāo)識(shí)工具制作而成的測(cè)量裝置，通過(guò)高精度紅外監(jiān)控設(shè)備測(cè)量定位標(biāo)識(shí)工具坐標(biāo)，并傳輸給計(jì)算機(jī)，可計(jì)算得到所述體表測(cè)量裝置與人體體表接觸點(diǎn)的坐標(biāo)。在該圖所示實(shí)施例中，體表測(cè)量裝置的定位標(biāo)識(shí)工具的數(shù)量是優(yōu)選個(gè)數(shù)——3個(gè)。

將記錄的高精度紅外監(jiān)控設(shè)備坐標(biāo)系下的體表點(diǎn)坐標(biāo)集合根據(jù)M轉(zhuǎn)換至計(jì)算機(jī)斷層圖像坐標(biāo)系，與計(jì)算機(jī)斷層圖像坐標(biāo)系下標(biāo)識(shí)出的人體輪廓進(jìn)行配準(zhǔn)，計(jì)算兩者偏差，該偏差即是所期望求得的熱塑膜與人體體表間的空間位置偏差。