專利名稱：在治療和診斷期間響應病人運動的設備的制作方法
本項發(fā)明涉及放射性治療和診斷的醫(yī)學應用，尤其涉及在放射性治療和診斷期間對病人運動的檢測和響應。
常規(guī)放射療法取決于病人簡單的安置技術(shù)。這些技術(shù)采用靜態(tài)的且有數(shù)量限制的放射區(qū)域，這類區(qū)域通常比腫瘤或大團塊要寬的多，因此可以有效彌補被漏發(fā)現(xiàn)腫瘤塊的可能性。由此，大量的健康的組合被輻射且成為腫瘤治療中實施放射-生物劑量的限制因素。
目前正形動態(tài)放射療法試圖通過使輻射劑量分布完全符合腫瘤的三維體積裝置克服上述放射生物療法的限制，即采用計算機控制多射束正形動態(tài)放射療法(CCRT)。因此，病人位置的精確度，包括內(nèi)部組織頻繁運動(諸如隨呼吸運動)的病人運動的知識是十分重要的。除了檢測導致窄射束錯過腫瘤的病人運動之外，能夠檢測導致病人和線性加速器碰撞的病人的運動是重要的，該加速器反復調(diào)整位置建立多種治療射束。
因此需要一種檢測病人在放射性治療或診斷裝置上運動的設備。
且特別需要這種設備能夠?qū)崟r檢測病人亞毫米級的位移。
也需要這種設備能夠檢測始于各種治療位置的病人的運動。
也需要這種設備能夠在變化的照射條件下檢測病人的運動。
還需要這種設備能夠區(qū)分與病人呼吸有關(guān)的運動和其他運動且隨之調(diào)節(jié)。
本發(fā)明滿足這些需求和其他需求，它的目的在于發(fā)明一種響應病人運動識別和跟蹤病人身上的至少一個被動的基準點的的設備。該設備采用多級過濾波，其中包括相關(guān)(correlation)，最好為歸一化相關(guān)，稀疏采樣、歸類(bracketing)和內(nèi)插、和最小值抑制(minimasuppression)，快速識別至少一個基準點的位置。多級(level)的過濾被運用于不同層次分辨率的數(shù)字圖像信號。基準點的連續(xù)位置可以至少20Hz的速率被產(chǎn)生以致于提供實時跟蹤。采用單個活動的攝像機可以完成基準點的三維跟蹤。
可采用觀測器(interest operators)結(jié)合模板確定被動的基準點的位置。用戶可以從數(shù)字圖像信號產(chǎn)生的顯示交互地選擇模板。或者，從采用初始模板產(chǎn)生的圖像選擇用于跟蹤的模板。與其采用與初始模板最佳匹配的圖像，倒不如選擇具有適中匹配的模板。
作為本發(fā)明的另一個方面，產(chǎn)生輸出的裝置包括指示與至少一個位移選定層(level)相關(guān)的至少一個被動的基準點運動。最好輸出裝置能夠產(chǎn)生一個告警-運動超過第一位移界線，且包括當一個運動超過較大的第二位移界線則產(chǎn)生用于終止放射理療信號的裝置。運動指示裝置最好能包括產(chǎn)生病人和基準點的圖像，以及與第一、二類位移相關(guān)的運動的顯示器。
本發(fā)明的再一方面，確定被動的基準點的運動裝置包括檢測與病人呼吸和隨機運動相關(guān)的運動的裝置。與病人呼吸相關(guān)的運動被用于產(chǎn)生與病人呼吸同步的選通信號。該選通信號僅用于在呼吸周期的選定部分期間驅(qū)動射束發(fā)生器。
附圖的簡單說明結(jié)合附圖，閱讀下面優(yōu)選實施例的說明能夠詳盡了解本發(fā)明，附圖包括

圖1是根據(jù)本發(fā)明設計適用于進行同形動態(tài)放射療法的設備的立體圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明設計病人位于圖1中顯示設備組成部分之一的躺床上且說明基準點的分布的平面圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明實施中所用的優(yōu)選基準點的透視圖。
圖4是說明本發(fā)明實施的功能圖。
圖5是本發(fā)明實施過程中圖1設備所產(chǎn)生的顯示的說明圖。
圖6-16是本發(fā)明實施過程中所采用的軟件流程圖。
圖17是本發(fā)明實施中采用的觀測接收器的說明圖。
優(yōu)選實施例的描述圖1說明本發(fā)明所采用的放射治療系統(tǒng)(1)。該系統(tǒng)(1)包括一個具有可旋轉(zhuǎn)地安置于機械底座(7)之上的橫移橋形臺(5)的機械部分(3)，該橋形臺(5)被用于在水平軸(p)之上旋轉(zhuǎn)。橫移橋形臺(5)有一個帶有校準器(13)的第一臂(11)，該校準器對準沿著垂直于和穿過旋轉(zhuǎn)軸(9)的沿伸方向的高能放射光束(15)，諸如高能光子束。這個交匯點被稱之為等中心點(17)。在一些機械裝置上，入口圖像儀被安置在與發(fā)射光束(15)成直線的橫移橋形臺反端的另一臂(21)之上。入口圖像儀(19)記錄未被病人吸收的射線。
等中心點(17)被看成室內(nèi)空間坐標系的原點。如圖所示，X軸與橫移橋形臺的旋轉(zhuǎn)軸(9)重合。因此，隨著橫移橋形臺(5)的旋轉(zhuǎn)，它可以定義包含Y和Z軸的治療平面。
機械部分(3)還包括一個病人定位組合裝置(23)。它包括一個安置于支撐物(27)之上且適合于相對支撐物作垂向，橫向和側(cè)向運動的躺床(25)。支撐物(27)位于轉(zhuǎn)臺(29)之上，該轉(zhuǎn)臺的軸垂向上與其上的等中心點(17)成一直線且與Z軸共中心。按照上述設計，病人定位組合(23)有四個自由度，即室內(nèi)空間X、Y和Z軸方向的位移和Z軸方向的旋轉(zhuǎn)。因此，病人不能沿躺床的側(cè)向軸旋轉(zhuǎn)或者通過躺床橫向沿伸的水平軸傾斜?？墒?，如果增加橫移橋形臺在Y-Z治療平面的旋轉(zhuǎn)，放射束(15)能夠沿任何理想的方向穿過躺于躺床(25)的病人。計算機(33)控制病人定位組合(23)和橫移橋形臺(5)的運動以建立用于進行同形放射治療的高能治療射線的連續(xù)性。
如上述討論，同形放射治療中治療射束(15)通過校準器(13)與所治療的特定腫塊嚴格一致。因此，病人定位組合(23)中躺床(25)的病人的運動會導致放射射束與腫塊的錯位。這不僅降低腫塊的治療效果，而且將周圍健康組織暴露于不利的輻射范圍。此外，病人的正常呼吸能夠?qū)е乱欢ǔ潭鹊膬?nèi)部組織的運動，這將造成放射射束的錯位。例如，肺臟下部的腫塊在正常呼吸期間能夠移位幾個厘米。病人的輕微移動是可以接受的；可是，假如運動超過可接受的限度，治療應該被終止。而且，由于病人定位組合(23)和橫移橋形臺的位置適合于連續(xù)的治療射束，因此病人過量的運動會導致病人和橫移橋形臺的碰撞。
本發(fā)明采用一個視覺系統(tǒng)(34)測量和處理病人的運動。視覺系統(tǒng)(34)至少包括一個攝像機(351)。最好使用多部攝像機。在本發(fā)明實施例中，第一個攝像機(35)被安放在臨近校準器(13)的橫移橋形臺(5)的第一個臂(11)上，目的是攝入如圖2所示位于躺床(25)之上病人(37)的圖像。當對于橫移橋形臺的某些位置攝像機(351)將位于躺床(25)之下，第二攝像機(352)則位于病人定位組合(23)的上端。當橫移橋形臺位于它的弓形的頂端時，第二攝像機(352)的視野被堵住。因此，在任何時候病人能被至少一攝像機攝入?？梢栽黾恿硪慌_攝像機，例如一臺從病人定位組合(23)橫向位移的攝像機，可以提高沿攝像機352軸方向運動的圖像精度。但是，如下面將要討論的，單個攝像機能夠監(jiān)測三維運動，包括朝向或遠離攝像機的運動，它是據(jù)圖像大小的變化而測定。
在本實施例中，自然或人為的基準點被用于檢測病人的運動。自然基準點可能是疤痕或者病人其它明顯特征部位。圖3中所顯示的優(yōu)選的基準點(39)是一個涂滿具有朗伯表面物質(zhì)的球體41。這類表面在低光強度條件下可產(chǎn)生強反射，且可產(chǎn)生無強點的均勻散射。球體(41)諸如通過粘貼與無反射底面(43)的中心相聯(lián)，這將避免對病人皮膚的傷害。
理論上僅需要一個基準點(39)。實際上在病人身上安置多個基準點有助于檢測關(guān)鍵位置的任何運動。因此，圖2所顯示的實例中，四個基準點(39)被安置于病人的胸腔之上。除了圖3所顯示的人為的基準點之外，自然的皮膚標記可能利用。如果一個以上的攝像機被采用，每一個攝像機所跟蹤的基準點與它所看到的一樣多。
圖4是本發(fā)明的功能圖。攝像機(35)攝取躺于病人定位組合(23)的病人(37)的基準點(39)的圖像。攝像機(35)所獲取的圖像被數(shù)字化儀(45)數(shù)字化之后產(chǎn)生數(shù)字化圖像信號。對于每個象素這些數(shù)字圖像信號是0至255灰度級別的信號。數(shù)字圖像信號被包括一個位置運動監(jiān)視檢測器(47)的處理器所處理。位置視檢測器47在圖1所顯示的計算機(49)中運行。計算機(49)包括一個產(chǎn)生顯示(53)的監(jiān)示器(51)，圖5中顯示了這樣的例子。計算機(49)的人機界面(55)包括一個鍵盤(57)和一個指示裝置(59)，例如鼠標或跟蹤球。
下面將詳細討論病人運動監(jiān)視檢測器(47)檢測和確定基準點(39)，以及隨后跟蹤它們的運動。在一定小范圍內(nèi)的運動是可以接受的，而較大的運動則不可接受。這兩類運動能產(chǎn)生視覺和聽覺的警告。選通信號發(fā)生器(61)響應不可接受的運動以使射束發(fā)生器(63)無效。那些將終止輻射射束的不可接受的運動可以是與目標腫塊錯位致使它錯過輻射射束的運動，或者可能是在從一種處理射束轉(zhuǎn)換成另一種射束的機械運動期間導致病人和橫移橋形臺(5)之間碰撞的運動。在前一種情形中，如果病人回到正確的位置，選通信號發(fā)生器(61)可以重新啟動射束發(fā)生器。例如，一個大嘆氣可能以不可接受的量暫時偏移目標區(qū)。根據(jù)本發(fā)明的另一目的，病人運動監(jiān)視檢測器(47)能夠跟蹤病人的呼吸且從隨機的病人運動中提取這樣的準周期運動。之后射束發(fā)生器的開啟與病人呼吸同步。例如，肺部的腫塊在病人呼吸期間可以上移4至5厘米。這是一個不可接受的位移量?？墒牵ㄟ^放射束與呼吸同步產(chǎn)生，腫塊在呼吸周期內(nèi)能夠在一個固定的位置反復地被輻射。
如圖5所示，顯示屏(53)呈現(xiàn)突出基準點(39)的病人(37)的圖像。用方塊表示的指示器(65)環(huán)繞每個基準點且用顏色指示基準點的運動狀態(tài)。用紅方塊(65a)表示的鑒別指示器可以找出具有最大位移的基準點，例如39a，而本實施例中的剩余指示器是綠方塊。該顯示屏也包括有綠色部分(67g)，黃色部分(67y)和紅色部分(67r)的交通燈(67)系統(tǒng)。當基準點的運動在允許范圍之內(nèi)，通行燈的綠色部分發(fā)光。當運動超出正常范圍但還是能夠接受時，黃色部分發(fā)光。當任何一個基準點的位置接近不可接受的范圍時，通行燈則變成紅色。沿著顯示屏邊緣的刻度尺以柱狀圖的形式指示最大位移的基準點所允許的最大位移的百分數(shù)。因此，例如紅燈(67r)發(fā)光且柱狀圖指示于80％，那么最大位移的基準點已經(jīng)移動了可接受位移的4/5的距離。綠色、黃色和紅色區(qū)不必與實施例中所顯示的一致。
采用被動基準點檢測病人的運動需要特殊的裝置，它能夠有足夠的強度適應于形狀、表面和發(fā)射光條件的變化，基準點也需適合上述條件，同時它能夠快速地進行病人運動的實時跟蹤。本發(fā)明采用經(jīng)過改造適合于實際條件的連續(xù)過濾波和模板滿足上述條件。最終的系統(tǒng)能夠以20Hz或更高頻率跟蹤病人的運動。
圖6-16是用于說明適合于執(zhí)行本發(fā)明軟件(100)的流程圖。圖6說明了軟件100的主要流程且包括病人身上所檢測的基準點是在步驟110中的當前圖像中。如下所述，這是已經(jīng)成功使用的模板。在步驟120中模型被微調(diào)以適合特殊的病人和環(huán)境條件。只要用戶想要按照步驟130所確定的監(jiān)控，可以進入回路，每個基準點將按照步驟140所指示被跟蹤。一個基準點在跟蹤系統(tǒng)中消失也是可能的。例如，如果病人移動致使基準點被阻礙于攝像機視野之外，或者病人移動手穿過攝像機的視線，這情況可能發(fā)生。同樣，快速移動或反向發(fā)射條件可以使基準點暫時消失。如步驟150所定義的，如果基準點消失，能夠采取多次嘗試重新找到它。可是，如果在適當時間內(nèi)未能發(fā)現(xiàn)基準點，按照步驟160和170的指示將放棄對它的跟蹤。如果選定重新尋找的次數(shù)，此方五次，還沒有找到，可以再試圖按180步驟重新尋找。假如在步驟190基準點又被重新找到，那么在步驟200啟動正常程序，有必要可產(chǎn)生警告和如步驟200所指示的對加速器或射束發(fā)生器(63)產(chǎn)生選通信號。只要任何基準點仍按步驟210所指示的被跟蹤，跟蹤回路將重復進行。
圖7說明用于檢測由數(shù)字圖像信號所表示的圖像中的基準點(39)的一般程序(110)。如上所述，模板被用于確定基準點的位置。模板指示代表基準點的數(shù)字信號模型應當看上象什么。所用模板的大小必須被考慮。較大的模板可以改進精度但需花較長的時間處理。在實施例中，模板(40)象素塊已被采用。有幾種裝置能產(chǎn)生模板。如圖7中步驟111所表示的，理想化的圖像模板能夠被采用。除了這類理想化模板或適當?shù)哪０逯?，如步驟112所示病人的預儲圖像模板也能被采用。例如這類預儲型模板被用于自然基準點，如疤痕。一個模板適用于每一基準點系。比如，假如所有的基準點是圖3所示的優(yōu)選的基準點，由于同族系中所有基準點均產(chǎn)生相似的圖像，因此僅需要一個模板。
此外，在步驟113用戶可以交互式地選取模板。上述過程可以用鼠標或跟蹤球連接顯示屏(53)上基準點所代表區(qū)域的中心來完成。
在理想化或預儲模板采用的區(qū)域，多分辨率錐形峰被用于確定樣板圖像中的基準點。因此，如步驟114所示，檢索是由低分辨的當前圖像所組成，它用于所有模板系的候選匹配。在本發(fā)明實施例中，此時采用三分之一的分辨率。采用模板和圖像的標準化相關(guān)分析進行匹配分析。在步驟115中低分辨率所發(fā)現(xiàn)的匹配將在高分辨率證實和定位。步驟116中k個最佳匹配點被選作為最可靠的基準點，此處k等于被追蹤的基準點的數(shù)量。步驟117中用戶有機會編輯通過用理想化或預儲模板或者交互式產(chǎn)生的模板所發(fā)生的基準點的位置。
圖8中顯示圖7中114模塊所執(zhí)行的低分辨檢測程序的詳細步驟。如步驟114.1所示，圖像可能是采用稀疏采樣的光柵掃描選擇點。在光柵掃描中象素被認為是沿每一條線，線與線之間以一為增量連續(xù)增加，而在稀疏采樣中增量則大于1。此外，圖像可如圖114.2所示進行光柵掃描，并采用伴隨臨界值的觀測器選擇候選點。觀測器是突出一個特殊基準點灰度特征的簡單模型。圖17中顯示一個實例，其中基準點是黑色背景(75)的亮圓圈(73)。例如，觀測器(77)在灰度值與亮圓圈(73)相匹配的中央可能是一個象素值(79)，在灰度值與背景(75)相似的基準點是四個象素值(81)。這類觀測器可以進行圖像的快速索尋，且應被選作為保證識別系統(tǒng)中所有的基準點。它們還很可能產(chǎn)生額外的候選點?；仡^參見圖8，實施例中觀測器所產(chǎn)生的數(shù)值是相對反射率。低分辨率掃描中每個點的相對反射率與臨界值對比選擇候選點。
在步驟114.3中，采用標準化相關(guān)分析對每一個候選點進行模板匹配。在步驟114.1中，采用標準化相關(guān)值中臨界值過濾出合適的點匹配。在實施例中，標準化相關(guān)系數(shù)0.75被用作臨界值。在步驟114.5中歸類和內(nèi)插被用于確定其余的點和匹配。進行歸類分析時，在理想點匹配所處的確定位置內(nèi)選擇一個長方形圖像窗口。之后通過沿著點的中心在所選窗口的邊緣上的點的相關(guān)值的內(nèi)插，可以計算點匹配位置的新估計值。此過程隨著位于該點匹配位置的新值中心的窗口不斷減小而反復進行，直到形成單一點。本實施例系統(tǒng)，采用二維高斯曲線分布進行內(nèi)插。
圖9說明用于證實圖7步驟115所表示的高分辨率候選匹配。如步驟115.1所示，歸類法在高分辨率的所選匹配中執(zhí)行。在步驟115.2中，采用最小抑制法這些點在相同圖像附近內(nèi)被過濾。在進行最小限度抑制過程中，對于已經(jīng)匹配的每個點，模板大小的區(qū)域位于點的中心。只有一個點在模板窗口中與模板最為相關(guān)，它才能選作為下一個候選匹配。
本發(fā)明的一個重要方面是圖6中步驟120所要求的跟蹤樣板的微調(diào)。圖10說明樣板微調(diào)的具體步驟。如步驟121所示，選擇的相同初始樣板檢測的基準點的點和匹配中數(shù)。比如，如果一個基準點系有三個點匹配，則選擇具有相關(guān)系數(shù)中值的匹配。請注意由于可能刪除一些有效的匹配，因此具有最佳相關(guān)性的匹配不能被選。此技術(shù)適合于模板的選擇，它可以用于跟蹤在選擇期間所處的實際條件。當步驟122的新模板、位置、觀測值和用這個新獲得模板的所有相關(guān)點和匹配的標準化相關(guān)值在步驟123被記錄時，則可獲得相關(guān)的圖像部分。每個模板系都需完成步驟121至123。之后，點和匹配所確定的所有基準點的當前特殊模型在步驟124被記錄。
圖6在步驟130時程序進入跟蹤回路。圖11表示在圖6中稱之為步驟140的連續(xù)跟蹤程序。在步驟131中投影由基準點前一個位置所計算出的速率矢量估算基準點的新位置。如步驟132所示，采用歸類和內(nèi)插法進行低分辨的基準點位置的集中。接下來的步驟124，同樣采用交叉和內(nèi)插法進行基準點位置的高分辨集中。
圖12所表示的程序執(zhí)行步驟131的低分辨的集中。如步驟132.1所示，采用光柵掃描選擇點作為用作稀疏采樣的圖像窗口。假如采用觀察器，在步驟132.2選擇最接近上一次跟蹤步驟的基準點值的觀察器。在上述兩種情形中，一個最佳匹配被選作為用于步驟132.3匹配的標準化相關(guān)模板。接著是步驟132.4，在最佳匹配的位置進行交叉。
圖13說明在圖11中被稱之為步驟133的基準點的高分辨率集中。如圖所示，歸類被用于如步驟133.1所示在高分辨率上最佳匹配的候選點。如果發(fā)現(xiàn)一個匹配，標準化相關(guān)值、觀測值和最佳匹配的位置在步驟133.2被計算。如果結(jié)果理想，該位置的次象素的精度在步驟133.2可以被計算。在歸類和內(nèi)插法中。采用了與上述裝置相同的內(nèi)插技術(shù)?；蛘呖梢栽谥車笏氐南嚓P(guān)值之間采用雙直線法內(nèi)插。最后，如有需要，在步驟133.4中，電荷耦合裝置(CCD)的抖動從該位置被過濾。在實施例中采用低通過濾。
圖14顯示圖6中的基準點消失程序(150)。假如步驟151中跟蹤程序在特定的圖像窗口內(nèi)未發(fā)現(xiàn)基準點，那么很顯然基準點已經(jīng)消失。既使一個基準點已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)，必須確認它事實上是這個基準點的新位置。因此，在步驟152中運用了許多連續(xù)的測試。例如，標準化相關(guān)值和觀測值的變化不可大于一個從最新值中的選定值，例如假設為15％。同樣，采用圖像限制。比如，基準點不能超出預定值改變位置，或者如果所指示的位置已到圖像的邊緣，盡管處于邊緣的連續(xù)指示可能被顯示，但由于基準點可能已超出視野，該位置不能被接受。
圖15中顯示圖6中用于重新獲取消失基準點的程序(180)。首先，在步驟181采用比圖11步驟141所用的要大的窗口估計基準點的新位置。在步驟182如果有的話，圖像被高分辨率光柵掃描且用稀疏取樣選擇最佳匹配。如果在步驟183有的話，在最佳匹配位置附近進行歸類。在步驟184中標準化相關(guān)觀測反射率和最佳匹配的基準點的位置被確定。如有必要，接下來在步驟185計算次象素的精度。最后，在步驟186中連接嘗試重新獲取基準點的次數(shù)被改進。
圖16說明圖6用于產(chǎn)生告警和開啟加速器或射束發(fā)生器的程序200。在步驟201估算每個當前活動的被跟蹤的基準點由檢測步驟開始所運移的方向和距離。在步驟202中正在被跟蹤的基準點的特殊模型與初始模型和前面模型對比。在步驟203中，可以采用以前資料分析預測與單個基準點和/或特殊模型有關(guān)的任何準周期運動。這些運動包括與病人呼吸或顫動有關(guān)的運動。在步驟204中，計算告警信號、告警狀態(tài)和加速器選通信號用于顯示或反饋給加速器等裝置。
在詳細描述本發(fā)明實施例之際，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員按照上面揭示的各種原理可能進行的各種改進和替換將表示感謝。因此，所揭示的特定組合僅僅意味著舉例說明，并非是對本發(fā)明的范圍限制。因此，附帶的權(quán)利要求書將對本發(fā)明和部分或完全類似類的范圍予以詳細說明。
權(quán)利要求
1.在治療和診斷期間響應被定位在病人定位裝置上的病人運動的設備，所述設備包括；產(chǎn)生代表所述病人至少一個基準點的圖像的數(shù)字圖像信號的攝像裝置，處理裝置包括上所述數(shù)字圖像信號代表的所述圖像反映所述至少一個基準點的實際形狀、表面和發(fā)射條件，用以至少20Hz的速率確定所述至少一個基準點的連續(xù)位置的裝置，從所述連續(xù)位置跟蹤所述至少一個基準點的運動的跟蹤裝置，以及產(chǎn)生響應所述運動的預定值的輸出裝置所構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述設備，其中所述產(chǎn)生輸出的裝置包括產(chǎn)生與至少一個所選位移水準相關(guān)的運動指示的裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設備，其中產(chǎn)生所述運動指示的所述裝置包括當運動超過第一位移界值時產(chǎn)生警告的裝置，和當運動超過比第一界值大的第二位移界值時產(chǎn)生一個信號終止放射治療和診斷的裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述設備，其中所述產(chǎn)生運動指示的裝置包括產(chǎn)生所述基準點的圖像和與所述第一和第二位移界值相關(guān)的所述運動的指示的顯示裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述設備，其中所述攝像裝置包括產(chǎn)生許多基準點的數(shù)字圖像信號裝置，反復確定運動的所述裝置確定所述每個基準點的運動，所述顯示裝置包括指示最大位移的基準點的指示裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述設備，其中所述反復確定運動的裝置包括檢測與病人呼吸和隨機運動有關(guān)的運動的裝置，其中產(chǎn)生運動指示的所述裝置能夠指示所述隨機運動。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述設備，其中所述反復確定至少一個所述基準點運動的裝置包括檢測與病人呼吸相關(guān)的運動的裝置，以及所述輸出裝置包括產(chǎn)生與所述病人呼吸同步的選通信號的裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述設備，其中所述處理裝置包括對所述數(shù)字圖像信號反復進行多過濾以確定所述至少一個基準點的連續(xù)位置的裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述設備，其中所述采用多級過波的裝置包括對所述數(shù)字圖像信號進行歸類和內(nèi)插法處理以確定至少一個基準點位置的裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述設備，其中所述采用多級過濾的裝置包括采用最小抑制法對所述數(shù)字圖像信號處理的裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述設備，其中所述采用多級過濾裝置包括進行從相關(guān)、稀疏取樣、歸類和內(nèi)插和最小抑制中選取的至少二種過濾的裝置。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述設備，其中所述處理裝置包括采用所述數(shù)字圖像信號的多級分辨率確定至少一個基準點的連續(xù)位置的裝置，以及所述采用多級過濾裝置包括在所述分辨率每一級上進行過濾的裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述設備，其中所述處理裝置包括采用至少一個模板和觀測器從所述數(shù)字圖像信號中確定所述至少一個基準點的連續(xù)位置的裝置。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述設備，其中所述處理裝置包括采用模板連續(xù)地確定所述至少一個基準點位置的裝置和選擇所述模板裝置。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述設備，其中所述選擇所述模板的裝置包括顯示裝置，從所述數(shù)字圖像信號中在所述顯示裝置上產(chǎn)生所述至少一個基準點圖像的裝置和用于從所述至少一個基準點所述圖像中選擇模板的用戶界面裝置。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述設備，其中所述至少一個基準點包括許多基準點，所述選擇模板的裝置包括產(chǎn)生初始模板的裝置，對所述許多基準點的每個采用初始模板從所述數(shù)字圖像信號產(chǎn)生模板匹配的裝置，和選擇所述模板匹配之一用于確定許多基準點的每個基準點的位置的裝置。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述設備，其中所述選擇所述模板匹配之一的裝置包括給每一個所述模板匹配產(chǎn)生一個值的裝置和選擇具有中值的模板匹配為所述的一個模板匹配的裝置。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述設備，其中所述至少一個基準點包括具有朗伯表面的基準點。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述設備，其中所述攝像裝置包括產(chǎn)生所述數(shù)字圖像信號的單個攝像機，其中所述跟蹤裝置從所述數(shù)字圖像信號所確定的所述連續(xù)位置跟蹤所述至少一個基準點的三維運動。
20.響應被定位在病人定位裝置上的病人運動的設備，所述設備包括產(chǎn)生代表所述病人圖像的數(shù)字圖像信號的攝像裝置；以及處理裝置，包括從所述數(shù)字圖像信號確定所述病人的運動，包括與所述病人呼吸相關(guān)的運動的裝置，和產(chǎn)生與所述病人呼吸相關(guān)的所述運動同步的選通信號從而促使所述射束產(chǎn)生裝置與病人呼吸同步的選通裝置。
21.根據(jù)權(quán)利要求19中的設備，其中所述攝像裝置產(chǎn)生表示所述病人的至少一個基準點圖像的所述數(shù)字圖像信號，確定所述病人運動的所述裝置包括確定所述至少一個基準點運動的裝置。
22.根據(jù)權(quán)利要求19中的設備，適合在所述病人治療期間采用由射束發(fā)生器所產(chǎn)生的輻射射束，其中所述選通裝置包括產(chǎn)生所述同步選通信號以促使所述射束發(fā)生器與病人呼吸同步的裝置。
全文摘要
攝像機(35)產(chǎn)生數(shù)字圖像信號,它反映被放置治療和診斷裝置上病人的一個或多個天生的或者人為的基準位置(39)圖像。處理器采用不同的分辨率的多過濾反復確定連續(xù)的基準點。如果位移超過一定限度但仍適合于治療,則會產(chǎn)生警告信號。不可接受的位移將導致處理射束(15)的終止。從數(shù)字圖像信號的顯示或者通過具有與初始模板中值相關(guān)圖像的自動挑選能夠交互地產(chǎn)生跟蹤模板。從數(shù)字圖像信號中能夠提取與病人呼吸同步的門限信號以控制放射射束發(fā)生器。
文檔編號A61N5/10GK1230878SQ97198092
公開日1999年10月6日 申請日期1997年9月18日 優(yōu)先權(quán)日1996年9月19日
發(fā)明者安杰·M·卡蘭德, 喬爾·格林伯格, 卡努·B·旋默噶, 卡拉伯斯·N·阿哈那秀, 塔克·卡那德 申請人:匹茲堡大學高等教育聯(lián)邦體系