患者監(jiān)測儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及患者監(jiān)測。更特別地，本發(fā)明的實施例涉及監(jiān)測患者的定位并且能夠探測患者的移動。本發(fā)明特別適合與放射治療設(shè)備及類似設(shè)備結(jié)合使用，其中精確定位和探測患者移動對于成功治療是重要的。
【背景技術(shù)】
[0002]放射治療包括將輻射光束投射至患者身體的預(yù)定區(qū)域，從而破壞或消除存在于其中的腫瘤。通常定期地及反復(fù)地實施這種治療。在每一次醫(yī)療干預(yù)中，必須針對患者定位輻射源，從而以盡可能高的精度輻射選取的區(qū)域以避免輻射到鄰近組織，其中，輻射光束對于該鄰近組織將是有害的。
[0003]當(dāng)對患者施加輻射時，治療儀器的選通應(yīng)該與呼吸循環(huán)相匹配，以便將輻射聚焦在腫瘤的位置并且最小化對其他組織的附帶損傷。如果探測到患者的移動，則應(yīng)當(dāng)停止治療以避免輻射患者腫瘤位置以外的區(qū)域。
[0004]因此，人們提出了許多在放射治療過程中用于輔助患者定位的監(jiān)測系統(tǒng)，例如維申RT的早期專利和專利申請US7348974、US7889906和US2009-018711中所描述的，其內(nèi)容通過引用包含于此。
[0005]在維申RT的專利申請所描述的系統(tǒng)中，患者的立體圖像被獲取并處理以生成識別大量的點的3D位置的數(shù)據(jù)，所述大量的點與被成像患者表面上的點相對應(yīng)。該數(shù)據(jù)可與前一次生成的數(shù)據(jù)作比較并且用于以一致的方式定位患者或者當(dāng)患者的移動偏離原位時發(fā)出警報。通常，此種比較包括進行普魯克分析以確定使得由基于實時影像生成的數(shù)據(jù)所確定的患者表面上的點與由前一次生成的數(shù)據(jù)所確定的患者表面上的點之間的位置差異最小的轉(zhuǎn)換。
[0006]由于治療儀器具有多個或者浮動的等中心(iso-centre)，使用放射療法的治療方案變得愈加復(fù)雜。這種不斷增長的復(fù)雜性增加了誤治的可能性。因此，需要一種可以檢測何時發(fā)生了錯誤并且在檢測到錯誤時停止治療的監(jiān)測系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于監(jiān)測接受放射治療的患者的患者監(jiān)測系統(tǒng)，包括:立體攝像機系統(tǒng)，其能夠操作來獲取接受放射治療的患者的立體圖像；建模單元，其能夠操作來處理患者的立體圖像并且根據(jù)與由所述立體攝像機系統(tǒng)所獲取的所述立體圖像的部分相對應(yīng)的患者的表象來生成被監(jiān)測患者的表面模型；其中，所述患者監(jiān)測系統(tǒng)被配置為處理與所述立體圖像的不用于生成被監(jiān)測患者的表面模型的部分相對應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)來確定與所述患者的治療有關(guān)的進一步的信息。
[0008]患者監(jiān)測系統(tǒng)可以包括儀器方位確定模塊，其能夠操作來處理由所述立體攝像機系統(tǒng)獲取的立體圖像并且利用所述立體圖像的不用于生成被監(jiān)測患者的表面模型的部分來確定治療儀器相對于患者的相對定位。
[0009]患者監(jiān)測系統(tǒng)可以包含在治療系統(tǒng)中，該治療系統(tǒng)包括用于治療患者的治療儀器，以及用于相對于所述治療儀器定位患者的機械平臺。在這種系統(tǒng)中，治療儀器的表面可以貼附多個標(biāo)記，患者監(jiān)測系統(tǒng)可以被配置為處理在所述立體圖像的不用于生成患者表面模型的部分中包含的標(biāo)記的圖像，從而確定治療儀器相對于患者的相對定位。
[0010]治療儀器可以包括能夠操作來相對于儀器的主體繞軸旋轉(zhuǎn)的臺架。在該系統(tǒng)中，可以在治療儀器的表面上提供至少一些所述標(biāo)記，該至少一些所述標(biāo)記被配置為使儀器方位確定模塊能夠操作來根據(jù)所述立體圖像的不用于生成患者表面模型的部分中的標(biāo)記的位置來確定所述臺架繞所述軸的相對旋轉(zhuǎn)。
[0011]在一些系統(tǒng)中，治療儀器可以包括在所述臺架的遠離儀器主體的端部處的可旋轉(zhuǎn)準(zhǔn)直儀，其中，所述可旋轉(zhuǎn)準(zhǔn)直儀能夠操作來圍繞垂直于所述臺架的軸向范圍的軸旋轉(zhuǎn)。在該系統(tǒng)中，可以在治療儀器的表面上提供至少一些所述標(biāo)記，該至少一些所述標(biāo)記被配置為使儀器方位確定模塊能夠操作來根據(jù)立體圖像的不用于生成患者的表面模型的部分中的標(biāo)記的位置來確定準(zhǔn)直儀的相對旋轉(zhuǎn)。在一些實施例中，這可以通過在治療儀器表面提供的多組標(biāo)記實現(xiàn)，并且儀器方位確定模塊可以根據(jù)立體圖像的不用于生成患者的表面模型的部分中的一組或多組標(biāo)記的存在來確定旋轉(zhuǎn)程度。
[0012]在一些實施例中，一個或多個標(biāo)記可以貼附到機械平臺，并且儀器方位確定模塊可以根據(jù)立體圖像的不用于生成患者表面模型的部分中的貼附至機械平臺的一個或多個標(biāo)記的位置來確定機械平臺相對于治療儀器的位置的相對位置。
[0013]如果標(biāo)記貼附至治療儀器或機械平臺，那么所述標(biāo)記可以包括反光標(biāo)記，并且立體攝像機系統(tǒng)可以包括用于照亮所述標(biāo)記的光源。在這樣的實施例中，儀器方位確定模塊可以被配置為識別立體圖像的不用于生成患者的表面模型的部分，并且通過執(zhí)行閾值操作來識別立體圖像中與標(biāo)記相對應(yīng)的部分。
[0014]在一些實施例中，所使用的標(biāo)記可以包括球形標(biāo)記，并且儀器方位確定模塊可以被配置為識別立體圖像的不用于生成患者的表面模型的部分，并且通過識別圖像中標(biāo)記的圓形表示來識別立體圖像中與標(biāo)記相對應(yīng)的部分。
[0015]立體攝像機系統(tǒng)可用于獲取位于機械平臺上的接受放射治療的患者的一系列圖像。在該系統(tǒng)中，儀器方位確定模塊可以被配置為使用所探測的一系列圖像中標(biāo)記的位置來追蹤治療儀器相對于患者的相對定位。
[0016]在確定治療儀器相對于患者的相對定位之后，監(jiān)測系統(tǒng)可以將治療儀器相對于患者的相對定位與基于預(yù)定治療方案所期望的相對定位作比較，并且當(dāng)探測到的治療儀器的定位與基于治療方案的所期望的相對定位不匹配時，做出警報或者停止治療。
[0017]除了確認(rèn)治療儀器與患者的定位與治療方案相對應(yīng)，系統(tǒng)還可以確定治療儀器相對于患者的相對定位并且當(dāng)治療儀器有可能與患者或機械平臺產(chǎn)生沖突時做出警報。
[0018]在一些實施例中，可以通過使用患者佩戴的并且附接至機械平臺的面罩來幫助患者定位。在這樣的實施例中，可以通過提供其上具有獨特標(biāo)識的面罩來確定使用了正確的面罩。隨后，患者監(jiān)測系統(tǒng)可以處理與立體圖像的不用于生成患者表面模型的部分相對應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)來探測面罩上的獨特標(biāo)識的存在，并且當(dāng)標(biāo)識與被治療患者的期望標(biāo)識不對應(yīng)時做出警報。
[0019]除了幫助檢查和確認(rèn)是否符合定義的治療方案，提供貼有標(biāo)記的治療儀器和機械平臺還有助于立體攝像機系統(tǒng)的校準(zhǔn)。特別地，監(jiān)測貼附至治療儀器的標(biāo)記的位置使得能夠建立治療儀器的旋轉(zhuǎn)平面并且因此建立用于模擬患者相對于治療儀器的移動軸的位置的合適的坐標(biāo)系。此外，監(jiān)測機械平臺上標(biāo)記的移動使得能夠標(biāo)畫出用于監(jiān)測患者的感興趣區(qū)域的坐標(biāo)系。
【附圖說明】
[0020]現(xiàn)在將參照附圖描述根據(jù)本發(fā)明的實施例，其中:
[0021]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的患者監(jiān)測儀的示意透視圖；
[0022]圖2是圖1所示的患者監(jiān)測儀的攝像機系統(tǒng)的正面透視圖；
[0023]圖3是圖1所示的患者監(jiān)測儀的計算機系統(tǒng)的示意框圖；
[0024]圖4是圖1所示的患者監(jiān)測儀的計算機系統(tǒng)中的儀器方位確定模塊所進行的處理過程的流程圖；以及
[0025]圖5A和5B是由圖1所示的患者監(jiān)測儀中的攝像機系統(tǒng)所拍攝的圖像的示意表不O
【具體實施方式】
[0026]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的患者監(jiān)測儀的透視圖。根據(jù)該實施例，提供了一組通過導(dǎo)線(未示出)連接至計算機14的立體攝像機10。計算機14也連接至治療儀器16，諸如一個用于實施放射治療的直線加速器。機械平臺18是治療儀器的部件，在治療期間，患者20平躺于機械平臺18上。治療儀器16和機械平臺18按如下配置:在計算機14的控制下，機械平臺18和治療儀器16的相對位置可以變化，如圖中平臺近區(qū)的箭頭所示，橫向地、豎直地、縱向地和旋轉(zhuǎn)地變化。
[0027]治療儀器16包括主體22，該主體22延伸出臺架24。在臺架24的遠離治療儀器16的主體22的端部處具有準(zhǔn)直儀26。為了改變輻射光輻射患者20的角度，臺架24被配置為在計算機14的控制下圍繞通過治療儀器16的主體22中心的軸旋轉(zhuǎn)。此外，也可以通過旋轉(zhuǎn)臺架24端部處的準(zhǔn)直儀26來改變治療儀器輻射的位置。
[0028]在使用中，立體攝像機10獲取平躺于機械平臺18上的患者20的視頻圖像。這些視頻圖像經(jīng)由導(dǎo)線傳送至計算機14。然后，計算機14處理患者20的圖像以生成患者表面的模型。該模型與先前治療期間生成的患者模型作比較。當(dāng)定位患者時，識別當(dāng)前模型表面和先前期間獲取的目標(biāo)模型表面之間的差異，并且確定對齊這些表面所需要的定位指令并將這些指令發(fā)送至機械平臺18。隨后，在治療期間，可以識別出與初始設(shè)置的任何偏差，并且當(dāng)該偏差大于閾值時，計算機14向治療儀器16發(fā)送指令以停止治療，直至患者20可被重新定位。
[0029]申請人已經(jīng)意識到，可以使用一組立體攝像機系統(tǒng)10監(jiān)測的患者20的表面僅占攝像機系統(tǒng)視場范圍的相對較小的部分。因此，例如當(dāng)監(jiān)測患者時，可以監(jiān)測患者上部軀體的僅一部分或者全部，因為匹配或監(jiān)測該區(qū)域?qū)τ诨颊叨ㄎ缓蜋z測患者運動或不規(guī)則呼吸等來說是足夠的。實際上，優(yōu)選對處理進行限制以生成僅表示有限表面面積的表面數(shù)據(jù)，因為限制被監(jiān)測的表面面積降低了將圖像數(shù)據(jù)