一種基于眼球的運(yùn)動特征對眼球腫瘤區(qū)域的實時定位系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于眼球的運(yùn)動特征對眼球特定區(qū)域進(jìn)行定位的方法，尤其是一種采用光學(xué)相干斷層成像技術(shù)對眼球區(qū)域進(jìn)行定位的方法以及提取眼前段組織信息的成像裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]放射治療是對眼部腫瘤的重要手段之一，尤其是針對如脈絡(luò)膜黑素瘤，視網(wǎng)膜神經(jīng)膠質(zhì)瘤，小兒橫紋肌肉瘤，眼內(nèi)淋巴瘤及葡萄膜黑素瘤等腫瘤。通過精確的外照射放射技術(shù)給予腫瘤靶區(qū)足夠大的放射劑量，并在腫瘤外周通過陡峭的劑量梯度規(guī)避周邊的正常組織(視神經(jīng)，斑點，睫狀體和晶體)受損傷，提高腫瘤靶區(qū)的精確放射，從而有效地保護(hù)眼部腫瘤病人的視力和眼球的正常功能。
[0003]然而不管采用何種外照射技術(shù)，對眼部腫瘤靶區(qū)的放射的效能極大地依賴于病人擺位和實施的準(zhǔn)確性。人體眼球因無自主運(yùn)動，無法完全固定，然而由于精確放射技術(shù)的陡峭劑量梯度特性，眼球很小的一個無自主運(yùn)動，都可能導(dǎo)致原來計劃的高劑量區(qū)落到周圍正常組織上，造成腫瘤區(qū)不可接受的低劑量和周圍正常組織和器官的過劑量照射。由此可見，由于眼睛運(yùn)動的特異性，眼部腫瘤定位及其與放射區(qū)域之間偏差的有效修正對保護(hù)眼球正常組織的效果以及對提高眼部腫瘤靶區(qū)的放射效能都至關(guān)重要。
[0004]雖然對球狀的、快速移動的眼睛進(jìn)行固定就比較困難，但人們也嘗試了多種眼球的固定手段，如眼球吸附設(shè)備，后眼球或眼球周邊的麻醉，或自動點光源固定等等方法。不過，上述眼球吸附設(shè)備會造成患者非常大的不舒感，并可能造成前眼部損傷；而局部麻醉也會給病人帶來不適感，并可能誘發(fā)眼球在眶內(nèi)的錯位。目前，眼部腫瘤精確放療技術(shù)，如質(zhì)子放療等，最新的定位方式是通過有創(chuàng)傷性的手術(shù)放置不透光芯片，來間接確眼部腫瘤的位置。每次放療前，通過多角度拍攝定位片，確定不透光芯片與計劃的坐標(biāo)之間的關(guān)系來確定腫瘤和放射區(qū)域的位置關(guān)系。然而，這種依賴于手術(shù)放置的不透光芯片定位使得精確放療變成一種有創(chuàng)的治療方式，并且，芯片的放置需要有較高的外科手術(shù)技巧，且存在出血或鞏膜穿孔的危險。此外，植外的金屬芯片在特定的情況下，還有可能形成劑量陰影區(qū)，造成腫瘤劑量不足，影響腫瘤的局控率?；诖爽F(xiàn)狀，臨床上急切需要發(fā)展出無創(chuàng)的、快速精確地定位眼部腫瘤的放射區(qū)域的輔助定位系統(tǒng)，以期實現(xiàn)對眼內(nèi)腫瘤自適應(yīng)性的放射治療，減少眼球的放射損傷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于眼球的運(yùn)動特征對眼球腫瘤區(qū)域的定位系統(tǒng)，該定位系統(tǒng)可以根據(jù)眼球的運(yùn)動特征，獲取眼球移動參量，根據(jù)腫瘤部位與眼前段各組織的相對坐標(biāo)位置關(guān)系，快速精確且無創(chuàng)地定位眼部腫瘤的放射區(qū)域。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種基于眼球的運(yùn)動特征對眼球腫瘤區(qū)域的定位方法，其特征在于，包括以下步驟:提取眼前段組織信息，對眼前段信息校準(zhǔn)及三維重構(gòu)，獲取眼球運(yùn)動前后的移位參數(shù)，構(gòu)建三維眼球模型，建立眼前節(jié)特征結(jié)構(gòu)與眼內(nèi)腫瘤部位的坐標(biāo)關(guān)系，
[0007]①眼前段組織信息的提取:通過OCT獲取眼前段組織圖像，采用基于動態(tài)規(guī)劃的最短路徑優(yōu)化算法自動提取，該眼前段組織包括角膜、虹膜、鞏膜、瞳孔、晶狀體，
[0008]②圖像校準(zhǔn):基于斯涅爾定律通過三維空間的矢量光線追跡的方法矯正三維SD-OCT圖像的變形，還原全眼各屈光界面真實的物理尺寸，
[0009]③眼前節(jié)三維重構(gòu):根據(jù)第②步獲取的矯正后界面信息，依次確定角膜前表面邊界、角膜后表面邊界、瞳孔、晶狀體前表面邊界、晶狀體后表面邊界，將提取的上述邊界界面根據(jù)瞳孔位置進(jìn)行優(yōu)化配準(zhǔn)，圖像配準(zhǔn)后建立基于OCT成像模態(tài)的眼前節(jié)三維模型，
[0010]④獲取眼球運(yùn)動前后移位參數(shù):根據(jù)上述步驟③中建立的三維模型，以初始時刻的圖像為基準(zhǔn)，采用圖像配準(zhǔn)算法，獲取眼球運(yùn)動引起的移位參數(shù)，移位參數(shù)采用包含平移和旋轉(zhuǎn)的6維坐標(biāo)系來表示，
[0011]⑤構(gòu)建三維眼球模型:根據(jù)CT圖像數(shù)據(jù)和CT圖像中的腫瘤位置構(gòu)建三維眼球模型，
[0012]⑥建立坐標(biāo)系:將獲取的基于OCT成像模態(tài)的眼前節(jié)三維模型與基于CT圖像的三維眼球模型進(jìn)行配比，配準(zhǔn)后建立眼前節(jié)特征結(jié)構(gòu)與眼內(nèi)腫瘤部位的坐標(biāo)關(guān)系。
[0013]本發(fā)明的另一個目的，提供了一種基于眼球的運(yùn)動特征提取眼球眼前段組織信息的成像裝置，其特征在于:包括OCT光源、分光器、反饋裝置，所述光源采用1.06 μπι的近紅外掃頻光源，該掃頻光源通過隔離器隔離后與光纖分光器連接，光纖分光器具有兩個輸出端，該兩個輸出端分別連接有參考臂組件和樣本臂組件，光纖分光器具有與參考臂組件反饋連接的反饋端，參考臂組件包括與光纖分光器第一輸出端連接的準(zhǔn)直鏡，準(zhǔn)直鏡連接有透鏡和反射鏡，樣本臂組件包括與光纖分光器第二輸出端連接的環(huán)形器，該環(huán)形器具有輸出端和反饋端，該環(huán)形器的輸出端連接有準(zhǔn)直鏡、掃描振鏡、聚焦透鏡和反光鏡，所述反饋裝置包括光纖耦合器，光纖分光器的反饋端以及環(huán)形器的反饋端均與光纖耦合器的輸入端連接，光纖耦合器的輸出端連接有平衡探測器。
[0014]采用上述方案，本發(fā)明利用實時追蹤OCT獲取的眼前節(jié)圖像，然后通過圖像重建和配準(zhǔn)等處理技術(shù)，準(zhǔn)確定位腫瘤在放射區(qū)域內(nèi)，該實時定位跟蹤系統(tǒng)屬于體外無創(chuàng)定位，可以達(dá)到提高定位準(zhǔn)確性、提高眼部腫瘤的放射劑量和局控率，以及減少周圍正常的放射劑量和損傷等目的。
[0015]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
【附圖說明】
[0016]附圖1為本發(fā)明具體實施例眼前段組織的成像裝置的系統(tǒng)框架圖。
【具體實施方式】
[0017]本發(fā)明的具體實施例如圖1所示是基于眼球的運(yùn)動特征提取眼球眼前段組織信息的成像裝置，包括OCT光源、分光器、反饋裝置，光源采用1.06 μπι的近紅外掃頻光源，該掃頻光源通過隔離器隔離后與50:50光纖分光器連接，光纖分光器具有兩個輸出端，該兩個輸出端分別連接有參考臂組件和樣本臂組件，光纖分光器具有與參考臂組件反饋連接的反饋端，參考臂組件包括與光纖分光器第一輸出端連接的準(zhǔn)直鏡，準(zhǔn)直鏡連