CN102641562A - 一种基于视频的放射治疗射野性能监测与调整装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于视频的放射治疗射野性能监测与调整装置，属于放射治疗领域，包括视频成像系统、运动控制系统和计算机工作站系统,视频成像系统包括一个覆盖金属板的荧光屏、视频成像系统机箱、视频摄像头和照明装置；视频摄像头位于金属板和荧光屏的正下方中间，位置固定，且与计算机工作站系统通过USB接口连接；计算机工作站系统包括图像匹配系统和调整指导三维动画系统；运动控制系统与视频成像系统连接。有益效果是有效解决了现有放射治疗光野重合性和放疗设备机械等中心难以快速检测和调整的问题，具有放射治疗照射野与灯光野是否重合、放疗设备机械等中心是否偏离快速检测和实时指导调整等优点。

Description

一种基于视频的放射治疗射野性能监测与调整装置

技术领域

本发明涉及一种基于视频的放射治疗射野性能监测与调整装置，属于放射治疗领域。 

背景技术

放射治疗是肿瘤治疗的重要方法，近二十年来越来越受到临床肿瘤医生与患者的欢迎。放射治疗的最大原则就是最大限度的照射肿瘤，尽可能的保护正常组织免受射线的辐射。由于放射治疗采用的是MeV能量的射线，对人体组织有较大的电离辐射效应，因此我国特别重视辐射安全，制定了一系列标准。而影响放射治疗效果的因素很多，其中机器的性能因素是主要因素之一，尤其是照射野与灯光野不重合、机械等中心偏移，前者将导致摆位照射位置与实际照射位置不一致，后者将导致照射的中心不是肿瘤的中心，两者都在很大地程度上损伤了正常组织，且肿瘤组织也没有得到应有的照射，从而严重影响了治疗效果。

目前，临床上对加速器等放疗设备的照射野与灯光野、机械等中心的性能监测多采用胶片方式，即先进行灯光野摆位，然后利用其低能射线进行曝光，再进行洗片，完成后确认照射野与灯光野、机械等中心的性能。如果性能不符合要求就要进行机器调整，调整后还要进行拍片、洗片，由于灯光野装置和机械等中心调整相对复杂，往往需要反复调整，校验过程费时费力，经验不足的工程人员更是很难调整到正常状态，又由于很多医院已不可以单独洗片，以至于国内很多医院的放疗设备如直线加速器很长时间都未做调整。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种基于视频的放射治疗射野性能监测与调整装置，可解决目前加速器等放疗设备的照射野与灯光野、机械等中心的性能监测相对复杂，难以快速检测和调整的问题，形成一套监测装置，使得调整过程不再复杂、无需再反复洗片，确保经验不足的工程人员也能够在计算机动画的指导下很快将其调整到正常状态。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于视频的放射治疗射野性能监测与调整装置，包括视频成像系统、运动控制系统和计算机工作站系统,视频成像系统包括一个覆盖金属板的荧光屏、视频成像系统机箱、视频摄像头和照明装置；视频摄像头位于金属板和荧光屏的正下方中间，位置固定，且与计算机工作站系统通过USB接口连接；金属板外表面上设有标记点和标记线，荧光屏相对视频摄像头的一侧表面上标有标记点和标记线，并与金属板上的标记点和标记线相应位置对穿一致；计算机工作站系统包括图像匹配系统和调整指导三维动画系统；运动控制系统与视频成像系统连接。

运动控制系统内置控制视频成像系统的上下、左右、前后运动的电机与传动装置，通过相应按钮控制视频成像系统的上下、左右、前后运动；视频摄像头固定在视频成像系统机箱底部中心处，与金属板和荧光屏的正下方中间对应。 

工作时，运动控制系统控制视频成像系统的上下、左右、前后运动，如果是采集照射野图像，运动控制系统控制视频成像系统的平放在直线加速器等放射治疗设备正下方源皮距100cm处。通过直线加速器灯光野摆位对准金属板外表面有标记点和标记线的10cm×10cm方框处，此时视频成像系统内部照明装置开启，计算机工作站系统首先通过视频摄像头采集荧光屏一侧对应标记点和标记线图像作为灯光野摆位图片，当采集照射野前，照明装置关闭；直线加速器照射，利用其低能X线透过金属板和荧光屏，在荧光屏上可以留下发出荧光，荧光形成的影像就是照射野影像，视频摄像头采集荧光屏的荧光图像作为照射野图像；图像通过USB接口传给计算机工作站系统，图像匹配系统可以匹配灯光野和照射野图片，如果二者有差别，调整指导三维动画系统可以根据匹配误差数据自动采用动画模拟的形式指导如何调整加速器灯光野相应部件为正常状态。如果是采集等中心照射野图像，运动控制系统控制视频成像系统的上下、左右、前后运动到直线加速器等放射治疗设备正下方源皮距100cm处，然后分别采用平放、前后垂直、左右垂直放置三种位置状态下，转动直线加速器的机架和机头按照国家安全标准进行全方位多角度照射，每照射一次，视频摄像头采集一次荧光屏的荧光图像作为照射野图像，传输到计算机工作站系统，直到全部角度采集完成，计算机工作站系统的图像匹配系统完成把每次荧光图像复合成一幅图像，进行等中心照射野图像和等中心位置分析；误差数据传输至调整指导三维动画系统采用动画模拟的形式指导如何调整加速器机架等中心相应部件为正常状态。调整指导三维动画系统与图像匹配系统通过数据交换完成性能分析，调整指导三维动画系统具有加速器照射野及等中心相应部件的三维模拟功能，通过误差数据进行动画动作，从而指导现场工程师具体操作。

本发明的有益效果是：有效解决了现有放射治疗光野重合性和放疗设备机械等中心难以快速检测和调整的问题，具有放射治疗照射野与灯光野是否重合、放疗设备机械等中心是否偏离快速检测和实时指导调整等优点。

附图说明

图1为本发明的工作原理示意图；

图2为本发明金属板上标记点及标记线示意图；

图3为本发明荧光屏上标记点及标记线示意图；

图4为本发明计算机工作站系统的示意图。

图中：1、视频成像系统，1-1、金属板， 1-2、荧光屏，1-3、视频成像系统机箱，1-4、视频摄像头，1-5、标记线，1-6、标记点，1-7、照明装置，2、运动控制系统，3、计算机工作站系统，3-1、图像匹配系统，3-2、调整指导三维动画系统。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

如图1、图2、图3和图4所示，本发明包括视频成像系统1、运动控制系统2和计算机工作站系统3,视频成像系统1包括一个覆盖金属板1-1的荧光屏1-2、视频成像系统机箱1-3、视频摄像头1-4和照明装置1-7；视频摄像头1-4位于金属板1-1和荧光屏1-2的正下方中间，位置固定，且与计算机工作站系统3通过USB接口连接；金属板1-1外表面上设有标记点1-6和标记线1-5，用于放射治疗前灯光野摆位，荧光屏1-2相对视频摄像头1-4的一侧表面上标有标记点1-6和标记线1-5，用于视频摄像头位置校对，且荧光屏1-2相对视频摄像头1-4的一侧表面上标有标记点1-6和标记线1-5与金属板1-1上的标记点1-6和标记线1-5相应位置对穿一致；计算机工作站系统3包括图像匹配系统3-1和调整指导三维动画系统3-2；运动控制系统2与视频成像系统1连接，可以完成视频成像系统1的上下、左右、前后运动的控制和视频成像系统1的平放、前后垂直、左右垂直放置的运动控制。

优选的，运动控制系统2内置控制视频成像系统1的上下、左右、前后运动的电机与传动装置，通过相应按钮控制视频成像系统1的上下、左右、前后运动，视频摄像头1-4固定在视频成像系统机箱1-3底部中心处，与金属板1-1和荧光屏1-2的正下方中间对应，便于采集采集灯管野、照射野图像和等中心照射野图像。

工作过程如下：

灯光野与照射野一致性的监测：采集灯管野和照射野图像。运动控制系统2控制视频成像系统1的平放在直线加速器等放射治疗设备正下方源皮距100cm处。通过直线加速器灯光野摆位对准金属板1-1外表面有标记点1-6和标记线1-5的10cm×10cm方框处，此时视频成像系统1内部照明装置1-7开启，计算机工作站系统3首先通过视频摄像头1-4采集荧光屏1-2一侧对应标记点1-6和标记线1-5图像作为灯光野摆位图片，当采集照射野前，照明装置1-7关闭；直线加速器照射，利用其低能X线透过金属板1-1和荧光屏1-2，在荧光屏1-2上可以留下发出荧光，荧光形成的影像就是照射野影像，视频摄像头1-4采集荧光屏1-2的荧光图像作为照射野图像；图像通过USB接口传给计算机工作站系统3，图像匹配系统3-1可以匹配灯光野和照射野图片，如果二者有差别，调整指导三维动画系统3-2可以根据匹配误差数据自动采用动画模拟的形式指导如何调整加速器灯光野相应部件为正常状态。

机架等中心监测：通过采集等中心照射野图像进行。运动控制系统2控制视频成像系统1的上下、左右、前后运动到直线加速器等放射治疗设备正下方源皮距100cm处，然后分别采用平放、前后垂直、左右垂直放置三种位置状态下，转动直线加速器的机架和机头按照国家标准进行全方位多角度照射，每照射一次，视频摄像头1-4采集一次荧光屏1-2的荧光图像作为照射野图像，传输到计算机工作站系统3，指导全部角度采集完成，计算机工作站系统3的图像匹配系统3-1完成把每次荧光图像复合成一幅图像，进行等中心照射野图像和等中心位置分析；误差数据传输至调整指导三维动画系统3-2采用动画模拟的形式指导如何调整加速器机架等中心相应部件为正常状态。调整指导三维动画系统3-2与图像匹配系统3-1通过数据交换完成性能分析，调整指导三维动画系统3-2具有加速器照射野及等中心相应部件的三维模拟功能，通过误差数据进行动画动作，从而指导现场工程师具体操作。

Claims (3)

1.一种基于视频的放射治疗射野性能监测与调整装置，其特征在于，包括视频成像系统（1）、运动控制系统（2）和计算机工作站系统（3）,所述的视频成像系统（1）包括一个覆盖金属板（1-1）的荧光屏（1-2）、视频成像系统机箱（1-3）、视频摄像头（1-4）和照明装置（1-7）；所述的视频摄像头（1-4）位于金属板（1-1）和荧光屏（1-2）的正下方中间，位置固定，且与计算机工作站系统（3）通过USB接口连接；金属板（1-1）外表面上设有标记点（1-6）和标记线（1-5），荧光屏（1-2）相对视频摄像头（1-4）的一侧表面上标有标记点（1-6）和标记线（1-5），并与金属板（1-1）上的标记点（1-6）和标记线（1-5）相应位置对穿一致；所述的计算机工作站系统（3）包括图像匹配系统（3-1）和调整指导三维动画系统（3-2）；运动控制系统（2）与视频成像系统（1）连接。

2. 根据权利要求1所述的一种基于视频的放射治疗射野性能监测与调整装置，其特征在于，所述的运动控制系统（2）内置控制视频成像系统（1）的上下、左右、前后运动的电机与传动装置，通过相应按钮控制视频成像系统（1）的上下、左右、前后运动。

3. 根据权利要求1所述的一种基于视频的放射治疗射野性能监测与调整装置，其特征在于，所述的视频摄像头（1-4）固定在视频成像系统机箱（1-3）底部中心处，与金属板（1-1）和荧光屏（1-2）的正下方中间对应。

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