CN105193438A - 一种用于放射治疗模拟机的肿瘤定位装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于放射治疗模拟机的肿瘤定位装置及方法，其装置包括：机架自动到位与圆周扫描控制模块、图像记录模块和虚拟射野设定模块；外围设备为影像增强器和X射线发生装置，X射线发生装置产生的X射线穿过人体后经影像增强器输出透视图像；其中，机架自动到位与圆周扫描控制模块包括：显示控制计算机、伺服控制单元、电机驱动器、伺服电机和位置采集单元；图像记录模块，由图像采集卡和模拟定位机工作站计算机组成。本发明通过记录机架全360度旋转过程的患者透视图像，然后在计算机上绘制虚拟辐射野的方法，可在3-4分钟内完成肿瘤的快速模拟定位，节省了定位时间，减少了患者的X线照射，延长了X线球管的寿命。
Description
技术领域
本发明属于医疗机构控制技术领域，具体涉及一种用于放射治疗模拟机的肿瘤定位装置及方法。
背景技术
放射治疗模拟机是使用诊断X射线设备模拟放射治疗辐射束的几何条件，定位放射治疗过程中被照射的肿瘤靶区，从而划定治疗辐射野的位置、尺寸等参数。
目前，医院给患者的肿瘤进行模拟定位，确定放射治疗辐射野参数时，需要在X光下反复运动机架、界定器、井字线、治疗床等部件，通常模拟定位一个患者需要20-30分钟，耗时较长，患者长时间被X线照射，对人员造成一定的伤害，而且也影响X光球管的寿命。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种用于放射治疗模拟机的肿瘤定位装置及方法，可在较短的时间内完成肿瘤的模拟定位。
本发明的用于放射治疗模拟机的肿瘤定位装置，其包括：机架自动到位与圆周扫描控制模块、图像记录模块和虚拟辐射野设定模块；外围设备为影像增强器和X射线发生装置，X射线发生装置发出的X射线穿过人体后经影像增强器输出透视图像；
其中，机架自动到位与圆周扫描控制模块包括：显示控制计算机、伺服控制单元、电机驱动器、伺服电机和位置采集单元；显示控制计算机，将输入的机架自动到位命令和机架圆周扫描命令通过网络接口发送给伺服控制单元，并实时显示伺服控制单元发送来的机架角度位置；伺服控制单元，根据收到的机架自动到位命令和机架圆周扫描命令输出速度信号至电机驱动器，并将位置采集单元采集的机架角度位置发送给显示控制计算机；电机驱动器，根据收到的速度信号控制伺服电机正反向运转、启动与停止，以驱动放射治疗模拟机完成机架自动到位和机架圆周扫描功能；位置采集单元实时采集机架角度位置并将其输入伺服控制单元，同时将机架角度位置实时输出至图像记录模块的放射治疗模拟机工作站计算机；
图像记录模块，由图像采集卡和放射治疗模拟机工作站计算机组成；其中，图像采集卡将影像增强器输出的透视图像进行录像，按每秒20帧的速度采样后以图像文件格式保存在放射治疗模拟机工作站计算机中；放射治疗模拟机工作站计算机接收位置采集单元的机架角度位置，并将机架角度位置信息合成到相应的各帧透视图像文件中；
虚拟辐射野设定模块，从合成后的各帧透视图像文件中选择指定机架角度的透视图像文件，设置肿瘤中心、界定器角度和井字线尺寸，然后在透视图像的肿瘤中心位置上叠加绘制出界定器和井字线的图形，形成虚拟的辐射野，此时的辐射野参数记为定位的治疗数据。
如上所述的用于放射治疗模拟机的肿瘤定位方法，其包括：
步骤1，机架自动到位与圆周扫描控制模块将机架运动到0度，开始X线透视，治疗床前后左右运动，以使肿瘤出现在影像增强器输出的透视图像中，肿瘤中心与放射治疗模拟机的界定器上十字线的中心重合，然后停止X线透视；
步骤2，机架自动到位与圆周扫描控制模块将机架运动到90度，开始X线透视，治疗床只做上下运动，以使肿瘤处于影像增强器输出的透视图像中，肿瘤中心与放射治疗模拟机的界定器上十字线的中心重合，然后停止X线透视；
步骤3，机架自动到位与圆周扫描控制模块控制机架做圆周扫描运动，机架将从-180到+180度来回做匀速旋转运动；在机架圆周扫描启动后开始X线透视，同时图像记录模块的图像采集卡也开始按每秒20帧的速度序列采集X线透视图像，并以图像文件格式保存在放射治疗模拟机工作站计算机中；放射治疗模拟机工作站计算机接收位置采集单元的机架角度位置，并将机架角度位置信息合成到相应的各帧透视图像文件中；
步骤4，机架做圆周扫描结束后，停止X线透视并停止图像采集；
步骤5，虚拟辐射野设定模块，连续播放，此时的辐射野参数记为定位的治疗数据，选择指定机架角度下的透视图像文件，设置肿瘤中心、界定器角度和井字线尺寸，然后在透视图像的肿瘤中心位置上叠加绘制出界定器和井字线的图形，形成虚拟的辐射野，记录下此时的机架角、界定器角、井字线尺寸；
步骤6，操作放射治疗模拟机，使放射治疗模拟机处于步骤5记录的机架角、界定器角、井字线尺寸，确认实际辐射野是否与预期一致，若有偏差，进行微调直至与预期一致；若一致，则定位成功，确认后的辐射野参数即可作为治疗数据，用以制定患者的治疗计划和进行照射。
本发明的用于放射治疗模拟机的肿瘤定位系统及方法，通过记录机架全360度旋转过程的患者透视图像，然后在计算机上绘制虚拟辐射野的方法，可在3-4分钟内完成肿瘤的快速模拟定位，节省了定位时间，减少了患者的X线照射，延长了X线球管的寿命。
附图说明
图1为本发明的用于放射治疗模拟机的肿瘤定位方法工作流程图；
图2为本发明的用于放射治疗模拟机的肿瘤定位系统的构成图；
图3为本发明的机架自动到位及圆周扫描控制模块的结构图；
图4为本发明的图像记录单元的结构图；
图5为为本发明的虚拟辐射野设定单元的工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
如图2所示，一种用于放射治疗模拟机的肿瘤定位装置，其包括：机架自动到位及圆周扫描控制模块、图像记录模块和虚拟辐射野设定模块；外围设备为影像增强器和X射线发生装置，X射线发生装置产生的X射线穿过人体后经影像增强器输出透视图像；
其中，机架自动到位与圆周扫描控制模块，用于控制放射治疗模拟机自动运动到指定的角度，并且可以从-180度到+180做反复圆周扫描运动；
如图3所示，机架自动到位与圆周扫描控制模块包括：显示控制计算机、伺服控制单元、电机驱动器、伺服电机和位置采集单元；显示控制计算机，将输入的机架自动到位命令和机架圆周扫描命令通过网络接口发送给伺服控制单元，并实时显示伺服控制单元发送来的机架角度位置；伺服控制单元，根据收到的机架自动到位命令和机架圆周扫描命令输出速度信号至电机驱动器，并将位置采集单元采集的机架角度位置发送给显示控制计算机；电机驱动器，根据收到的速度信号控制伺服电机正反向运转、启动与停止，以驱动放射治疗模拟机完成机架自动到位和机架圆周扫描功能；位置采集单元实时采集机架角度位置并将其输入伺服控制单元，同时将机架角度位置实时输出透视图像至图像记录模块的放射治疗模拟机工作站计算机；
如图4所示，图像记录模块由图像采集卡和放射治疗模拟机工作站计算机组成；其中，图像采集卡将影像增强器输出的透视图像进行录像，按每秒20帧的速度采样后以图像文件格式保存在放射治疗模拟机工作站计算机中；放射治疗模拟机工作站计算机接收位置采集单元的机架角度位置，并将机架角度位置信息合成到相应的各帧透视图像文件中；
虚拟辐射野设定模块，选择指定机架角度的透视图像文件，设置肿瘤中心、界定器角度和井字线尺寸，然后在透视图像的肿瘤中心位置上叠加绘制出界定器和井字线的图形，形成虚拟的辐射野。
如图1和图5所示，本发明还提供一种肿瘤定位方法，其包括：
步骤1，机架自动到位与圆周扫描控制模块将机架运动到0度，开始X线透视，治疗床前后左右运动，以使肿瘤出现在影像增强器输出的透视图像中，肿瘤中心与放射治疗模拟机的界定器上十字线的中心重合，然后停止X线透视；
步骤2，机架自动到位与圆周扫描控制模块将机架运动到90度，开始X线透视，治疗床只做上下运动，以使肿瘤处于影像增强器输出的透视图像中，肿瘤中心与放射治疗模拟机的界定器上十字线的中心重合，然后停止X线透视；
步骤3，机架自动到位与圆周扫描控制模块控制机架做圆周扫描运动，机架将从-180到+180度来回做匀速旋转运动；在机架圆周扫描启动后开始X线透视，同时图像记录模块的图像采集卡也开始按每秒20帧的速度序列采集X线透视图像，并以图像文件格式保存在放射治疗模拟机工作站计算机中；放射治疗模拟机工作站计算机接收位置采集单元的机架角度位置，并将机架角度位置信息合成到相应的各帧透视图像文件中；
步骤4，机架做圆周扫描结束后，停止X线透视并停止图像采集；
步骤5，虚拟辐射野设定模块，连续播放机架圆周扫描过程中采集的透视图像，确定避开重要器官时的机架角度，选择此机架角度下的透视图像文件，设置肿瘤中心、界定器角度和井字线尺寸，然后在透视图像的肿瘤中心位置上叠加绘制出界定器和井字线的图形，形成虚拟的辐射野。记录下此时的机架角、界定器角、井字线尺寸；
步骤6，操作放射治疗模拟机，使放射治疗模拟机处于步骤4记录的机架角、界定器角、井字线尺寸，确认实际辐射野是否与预期一致。若有偏差，进行微调，直至与预期一致；若一致，则定位完成。确认后的辐射野参数即可作为治疗数据，用以制定患者的治疗计划和照射。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种用于放射治疗模拟机的肿瘤定位装置，其特征在于，包括：机架自动到位与圆周扫描控制模块、图像记录模块和虚拟辐射野设定模块；外围设备为影像增强器和X射线发生装置，X射线发生装置产生的X射线穿过人体后经影像增强器输出透视图像；
其中，机架自动到位与圆周扫描控制模块包括：显示控制计算机、伺服控制单元、电机驱动器、伺服电机和位置采集单元；显示控制计算机，将输入的机架自动到位命令和机架圆周扫描命令通过网络接口发送给伺服控制单元，并实时显示伺服控制单元发送来的机架角度位置；伺服控制单元，根据收到的机架自动到位命令和机架圆周扫描命令输出速度信号至电机驱动器，并将位置采集单元采集的机架角度位置发送给显示控制计算机；电机驱动器，根据收到的速度信号控制伺服电机正反向运转、启动与停止，以驱动放射治疗模拟机完成机架自动到位和机架圆周扫描功能；位置采集单元实时采集机架角度位置并将其输入伺服控制单元，同时将机架角度位置实时输出至图像记录模块的放射治疗模拟机工作站计算机；
图像记录模块，由图像采集卡和放射治疗模拟机工作站计算机组成；其中，图像采集卡将影像增强器输出的透视图像进行录像，按每秒20帧的速度采样后以图像文件格式保存在放射治疗模拟机工作站计算机中；放射治疗模拟机工作站计算机接收位置采集单元的机架角度位置，并将机架角度位置信息合成到相应的各帧透视图像文件中；
虚拟辐射野设定模块，从合成后的各帧透视图像文件中选择指定机架角度的透视图像文件，设置肿瘤中心、界定器角度和井字线尺寸，然后在透视图像的肿瘤中心位置上叠加绘制出界定器和井字线的图形，形成虚拟的辐射野，此时的辐射野参数记为定位的治疗数据。
2.如权利要求1所述的肿瘤定位方法，其特征在于，包括：
步骤1，机架自动到位与圆周扫描控制模块将机架运动到0度，开始X线透视，治疗床前后左右运动，以使肿瘤出现在影像增强器输出的透视图像中，肿瘤中心与放射治疗模拟机的界定器上十字线的中心重合，然后停止X线透视；
步骤2，机架自动到位与圆周扫描控制模块将机架运动到90度，开始X线透视，治疗床只做上下运动，以使肿瘤处于影像增强器输出的透视图像中，肿瘤中心与放射治疗模拟机的界定器上十字线的中心重合，然后停止X线透视；
步骤3，机架自动到位与圆周扫描控制模块控制机架做圆周扫描运动，机架将从-180到+180度来回做匀速旋转运动；在机架圆周扫描启动后开始X线透视，同时图像记录模块的图像采集卡也开始按每秒20帧的速度序列采集X线透视图像，并以图像文件格式保存在放射治疗模拟机工作站计算机中；放射治疗模拟机工作站计算机接收位置采集单元的机架角度位置，并将机架角度位置信息合成到相应的各帧透视图像文件中；
步骤4，机架做圆周扫描结束后，停止X线透视并停止图像采集；
步骤5，虚拟辐射野设定模块，连续播放合成后的各帧透视图像，选择指定机架角度的透视图像文件，设置肿瘤中心、界定器角度和井字线尺寸，然后在透视图像的肿瘤中心位置上叠加绘制出界定器和井字线的图形，形成虚拟的辐射野，记录下此时的机架角、界定器角、井字线尺寸；
步骤6，操作放射治疗模拟机，使放射治疗模拟机处于步骤5记录的机架角、界定器角、井字线尺寸，确认实际辐射野是否与预期一致；若有偏差，进行微调，直至与预期一致；若一致，则定位完成，确认后的辐射野参数即可作为治疗数据，用以制定患者的治疗计划和照射。
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