CN105879244B - 一种术中图像引导放疗的模拟定位装置和方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种术中图像引导放疗的模拟定位装置和方法。所述模拟定位装置包括：多功能限光筒，所述多功能限光筒由成像设备能够透射以对患者的拟放疗部位进行成像的材料构成，并且在所述多功能限光筒上设置有定位标记，所述定位标记由与所述多功能限光筒的材料不同的材料构成，使得所述定位标记能够在所述成像设备所形成的图像中与其他区域区别显示，所述定位标记的区别显示用于对所述拟放疗部位进行定位。因此，本申请的实施例可以配合成像设备来对患者的拟放疗部位进行成像，不会产生不必要的遮挡，从而很好地满足了术中图像引导放疗的需求。

Description

一种术中图像引导放疗的模拟定位装置和方法

技术领域

本申请一般地涉及术中放疗领域，更具体地，涉及一种术中图像引导放疗的模拟定位装置和方法。

背景技术

术中放疗(Intra-Operative Radiation Therapy，IORT)是手术中对可见肿瘤、瘤床区或易复发转移部位，在直视下的一次大剂量放疗。该技术最大的优势是可以在手术条件下将部分临近患者靶区(即，拟放疗部位)的重要器官推离到射野外，从而降低其受照剂量。

目前IORT的治疗方案是放疗科医生在上手术台后短时间内根据经验决定的，由于缺少术中三维(3D)图像和剂量分布信息，无法评估受照组织的三维剂量，治疗方案中的治疗参数(例如，治疗限光筒大小、角度、能量等)能否正确选择很大程度上依赖于医生的经验水平。这样有可能导致靶区剂量不足或重要器官超量，影响术中放疗效果。

随着精确放疗时代的来临，适用于IORT的3D治疗计划系统和图像引导技术临床研究的开展，亟需发明相应的术中放疗模拟定位装置和方法，以实现IORT的3D模拟定位，提高IORT的定位精度。

发明内容

目前，临床使用的术中放疗设备的治疗限光筒及其配件都是由金属材料制作而成，在使用手术室内常用成像设备(例如，C型臂系统)对患者治疗部位成像时，它们可能会遮挡拟放疗部位的成像区域，因此，无法很好地满足术中图像引导放疗的需求。此外，相应地，在临床实践中现在也没有术中图像引导放疗的模拟定位方法和设备来实现手术中对拟放疗部位进行定位，从而实现精确放疗。

为了克服现有技术的不足，本申请的实施例提供了一种术中图像引导放疗的模拟定位装置、及使用该装置的方法和设备，其可以配合成像设备来对患者的拟放疗部位进行成像，不会产生不必要的遮挡，从而很好地满足了术中图像引导放疗的需求。

根据本申请的一个方面，提供了一种术中图像引导放疗的模拟定位装置，其特征在于，所述模拟定位装置包括：多功能限光筒，所述多功能限光筒由成像设备能够透射以对患者的拟放疗部位进行成像的材料构成，并且在所述多功能限光筒上设置有定位标记，所述定位标记由与所述多功能限光筒的材料不同的材料构成，使得所述定位标记能够在所述成像设备所形成的图像中与其他区域区别显示，所述定位标记的区别显示用于对所述拟放疗部位进行定位。

在本申请的一个实施例中，所述多功能限光筒可以包括：筒身，所述筒身由第一材料构成，并且所述定位标记由第二材料构成，所述成像设备所采用的成像信号在所述第一材料和所述第二材料中具有不同的物理特性，从而使得所述第一材料和所述第二材料能够在所述成像设备上区别显像。

在本申请的一个实施例中，所述多功能限光筒还可以包括：筒底，所述筒底位于所述筒身的一端且由第三材料构成，所述成像设备所采用的成像信号在所述第三材料和所述第二材料中具有不同的物理特性，从而使得所述第三材料和所述第二材料能够在所述成像设备上区别显像。

在本申请的一个实施例中，所述筒身和所述筒底可以分别包括第一连接部和第二连接部，所述第一连接部和所述第二连接部用于相互适配，以使得所述筒底可拆卸地连接到所述筒身。

在本申请的一个实施例中，所述定位标记可以设置在所述筒身和/或所述筒底上。

在本申请的一个实施例中，所述模拟定位装置还可以包括：筒内固定器件，所述筒内固定器件用于将所述成像设备的成像探头可拆卸地固定到所述筒身的内部。

在本申请的一个实施例中，所述筒底可以包括：底端，所述底端具有内曲面，所述内曲面的至少一部分与所述成像探头的外表面具有互相适应的形状，以保证所述成像探头与所述底端紧密接触。

在本申请的一个实施例中，所述多功能限光筒可以包括以下中的至少一种：一组多功能限光筒，其每一个具有不同内径的筒身；以及多功能限光筒，其具有可变内径的筒身。

在本申请的一个实施例中，所述模拟定位装置还可以包括：限光筒配件，所述限光筒配件由所述成像设备能够透射以对患者的拟放疗部位进行成像的材料构成，并且所述材料具有一定的机械强度，以用于将所述多功能限光筒固定为对准所述拟放疗部位。

根据本申请的另一方面，提供了一种术中图像引导放疗的模拟定位方法，所述模拟定位方法包括：获取在多功能限光筒被设置为对准患者的拟放疗部位之后、使用成像设备对所述拟放疗部位所形成的图像，所述多功能限光筒由所述成像设备能够透射以对所述拟放疗部位进行成像的材料构成；以及根据所获取的图像和所述多功能限光筒的特定形状来对所述拟放疗部位进行定位。

在本申请的一个实施例中，获取使用成像设备对所述拟放疗部位所形成的图像可以包括：获取基于不同成像原理对所述拟放疗部位所形成的多套图像；确定在所述多功能限光筒上设置的定位标记在所述多套图像中的位置，所述定位标记由与所述多功能限光筒的材料不同的材料构成，使得所述定位标记能够在所述成像设备所形成的图像中与其他区域区别显示；以及根据所述定位标记在所获取的图像中的位置来配准所述多套图像，以用于综合地表示所述拟放疗部位的形态。

在本申请的一个实施例中，所述方法还可以包括：在获取使用成像设备对所述拟放疗部位所形成的图像之前，估计所述拟放疗部位的三维尺寸；根据所述拟放疗部位的三维尺寸从经验上选择具有合适内径的多功能限光筒；以及将所选择的多功能限光筒设置为对准所述拟放疗部位。

在本申请的一个实施例中，根据所获取的图像和所述多功能限光筒的特定形状来对所述拟放疗部位进行定位可以包括：确定所述拟放疗部位在所获取的图像中的第一位置；根据所述多功能限光筒的特定形状来确定所述多功能限光筒在所获取的图像中的第二位置；以及根据所述第一位置和所述第二位置来确定所述拟放疗部位与所述多功能限光筒之间的实际相对位置关系。

在本申请的一个实施例中，所述方法还可以包括：在对所述拟放疗部位进行定位之后，根据所述实际相对位置关系来生成术中图像引导放疗的放疗参数。

在本申请的一个实施例中，所述方法还可以包括：在生成术中图像引导放疗的放疗参数之后，评估在所述放疗参数下所述拟放疗部位和非放疗部位所接收的放疗剂量是否符合临床要求；以及如果不符合所述临床要求，则根据评估的结果来调整所述放疗参数。

在本申请的一个实施例中，所述方法还可以包括：如果符合所述临床要求，则判断所述放疗参数所对应的计划限光筒的内径与所述多功能限光筒的内径是否一致；如果所述计划限光筒的内径小于所述多功能限光筒的内径，则在所述多功能限光筒中插入其内径等于所述计划限光筒的内径的治疗限光筒；以及如果所述计划限光筒的内径大于所述多功能限光筒的内径，则使用其内径大于或等于所述计划限光筒的内径的多功能限光筒来替换所述多功能限光筒并重新获取使用所述成像设备对所述拟放疗部位所形成的图像。

在本申请的一个实施例中，所述方法还可以包括：如果符合所述临床要求，则确定所述拟放疗部位与所述放疗参数所对应的计划限光筒之间的计划相对位置关系；根据所述实际相对位置关系和所述计划相对位置关系来确定所述多功能限光筒与所述计划限光筒之间的方位偏差；以及根据所述方位偏差来校正所述多功能限光筒与所述拟放疗部位之间的对准。

根据本申请的另一方面，提供了一种术中图像引导放疗的模拟定位设备，所述模拟定位设备包括：图像获取单元，用于获取在多功能限光筒被设置为对准患者的拟放疗部位之后、使用成像设备对所述拟放疗部位所形成的图像，所述多功能限光筒由所述成像设备能够透射以对所述拟放疗部位进行成像的材料构成；以及放疗定位单元，用于根据所获取的图像和所述多功能限光筒的特定形状来对所述拟放疗部位进行定位。

与现有技术相比，采用根据本申请实施例的术中图像引导放疗的模拟定位装置和方法、以及模拟定位设备可以配合成像设备来对患者的拟放疗部位进行成像，不会产生不必要的遮挡，从而很好地满足了术中图像引导放疗的需求。因此，本申请的实施例能够在使用手术室现有成像设备的基础上，推动术中放疗进入图像引导的精确放疗时代。

本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其它优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本申请的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请，并不构成对本申请的限制。在附图中：

图1图示了根据本申请实施例的多功能限光筒的示意图。

图2图示了根据本申请实施例的用于多功能限光筒的指向标识的示意图。

图3图示了根据本申请实施例的多功能限光筒的筒底的示意图。

图4A图示了根据本申请实施例的一套多功能限光筒插入仿真模体的俯视图。

图4B图示了根据本申请实施例的一套多功能限光筒插入仿真模体的剖面图。

图5图示了根据本申请实施例的筒内固定器件的示意图。

图6图示了根据本申请实施例的限光筒及其配件的示意图。

图7图示了根据本申请实施例的模拟定位方法的流程图。

图8图示了根据本申请实施例的模拟定位方法的应用示例的流程图。

图9图示了根据本申请实施例的模拟定位设备的框图。

具体实施方式

将参照附图详细描述根据本申请的各个实施例。这里，需要注意的是，在附图中，将相同的附图标记赋予基本上具有相同或类似结构和功能的组成部分，并且将省略关于它们的重复描述。

由于目前临床使用的术中放疗设备的治疗限光筒及其配件都是由金属材料制作而成，所以无法使用手术室内的常用成像设备(例如，C型臂系统)来对患者的拟放疗部位进行成像。

针对上述技术问题，在本申请的实施例中，提出了一种术中图像引导放疗的模拟定位装置和方法，其可以配合成像设备来对患者的拟放疗部位进行成像，不会产生不必要的遮挡，从而很好地满足了术中图像引导放疗的需求。

模拟定位装置

首先，将参考图1-6来描述根据本申请实施例的术中图像引导放疗的模拟定位装置，其可以包括多功能限光筒、筒内固定器件和限光筒配件中的一个或多个部件，以用于实现术中图像引导的精确放疗操作。

【多功能限光筒】

在本申请的一个实施例中，该模拟定位装置可以包括：多功能限光筒，其可以用于配合手术室内的各种成像设备来对患者的待治疗部位(即，拟放疗部位)进行成像，而不会产生任何不必要的遮挡，从而实现基于图像引导的精确放疗过程。替换地或附加地，与传统的治疗限光筒相似地，该多功能限光筒还可以起到传统治疗限光筒的作用，以用于将放疗设备(例如加速器)发出的放射线约束到所述拟放疗部位，以对所述拟放疗部位进行放射治疗。替换地或附加地，该多功能限光筒还可以用于容纳传统的治疗限光筒，以引导该治疗限光筒相对患者拟放疗部位的摆放，使所述治疗限光筒将所述放疗设备发出的放射线精确约束到所述拟放疗部位，以对所述拟放疗部位进行放射治疗。

图1图示了根据本申请实施例的多功能限光筒的示意图。

根据本申请实施例的多功能限光筒100可以由成像设备能够透射以对患者的拟放疗部位进行成像的材料构成。并且，在所述多功能限光筒100上设置有定位标记112，所述定位标记112由与所述多功能限光筒100的材料不同的材料构成，使得所述定位标记112能够在所述成像设备所形成的图像中与其他区域区别显示，所述定位标记的区别显示用于对所述拟放疗部位进行定位。

具体地，如图1所示，所述多功能限光筒100可以包括筒身110，用于术中图像引导放疗或引导治疗限光筒摆放。也就是说，一方面，筒身110可以用于配合成像设备来对拟放疗部位进行成像，同时用于将放疗设备发出的放射线约束到所述拟放疗部位，以在手术中基于图像的引导来对所述拟放疗部位进行精确的放射治疗；另一方面，该多功能限光筒还可以用于在手术中基于图像的引导来设置治疗限光筒的摆放，以对所述拟放疗部位进行精确放射治疗。

如图1所示，该筒身110可以为具有一定内径的圆柱体，并且该筒身110为具有一定厚度的薄壁。例如，该筒身110的厚度可以是5mm。

尽管在图1中以圆柱体为例示出了该筒身110，但是，本申请不限于此。在实践中，该筒身110可以采用横截面为任意形状的柱体来实现。例如，该筒身110也可以是椭圆柱体、长方体、六棱柱或八棱柱等。此外，筒身110也并不仅仅限于上述柱体形状，而是可以依据实际需要变化为椎体、锥台、球台或其他规则形体或不规则形体等，以适应不同应用场景的实际需求。

在一个实施例中，在该筒身110上设置有定位标记112。为了实现定位标记112的区别显示，筒身110与定位标记112可以采用不同的材料构成。例如，所述筒身110由第一材料构成，而所述定位标记112由第二材料构成，所述成像设备所采用的成像信号在所述第一材料和所述第二材料中具有不同的物理特性，从而使得所述第一材料和所述第二材料能够在所述成像设备上区别显像。基于成像设备所采用的不同成像原理，该第一材料和该第二材料可以具有不同的物理特性。例如，当所述成像设备基于诸如X光之类的光学成像原理进行成像时，所述成像设备所发射的射线在第一材料和第二材料中的光学特性(例如，透射率)不同；而当所述成像设备基于诸如超声之类的声学成像原理进行成像时，所述成像设备所发射的声波在第一材料和第二材料中的声学特性(例如，反射率、散射率等)不同。例如，该筒身110的材料可以为有机玻璃，而该定位标记112的材料可以选择环氧树脂。显然，本申请不限于此。例如，该筒身110也可以采用玻璃、聚丙烯(PP)等材料构成，而该定位标记也可以采用有机硅胶、丙烯酸型树脂及不饱和聚酯、聚氨酯等其他有区分度的成像材料构成。

构成定位标记112的材料决定了该定位标记112可以在成像图像上显示为颜色较深(或较浅)的图案，从而能够根据它的形态特征来对患者的拟放疗部位进行定位。取决于成像设备的成像维度，拟放疗部位的这种定位操作也可以是基于诸如二维(2D)、三维(3D)等各种维度的。在采用X光片、超声等的二维定位的情况下，该定位标记可以呈现出包括两个位置点以上的定位特征，而在采用计算机断层扫描(CT)和磁共振(MR)等的三维定位的情况下，该定位标记可以呈现出三个位置点以上的定位特征。

以三维定位为例，该定位标记112可以包括多个定位用的标记点。如图1所示，该定位标记112可以包括四个标记点，其在圆柱形筒身110上彼此间隔90°分别分布在离底端面2cm、3cm、4cm和5cm的位置，其中三个标记点分别处于图1所示的筒身的正面和两个侧面，而另一个标记点处于图1所示的筒身的背面。显然，该定位标记112并不限于是离散的点状图案，其也可以是包括其他形状的各种定位图案，例如手指形、箭头形等。

在图1中，该多功能限光筒100的筒身110是0°限光筒筒身，即该限光筒100的底端截面是与该限光筒的轴线垂直的截面。在执行放疗操作时，该0°限光筒与较水平的拟放疗区域(例如，用户的腹部)紧密贴合。

显然，临床中存在倾斜度较大的拟放疗区域(例如，用户的腰部)，针对此种情况该多功能限光筒100的筒身110也可以是具有不同倾角的限光筒。例如，通过对筒身110的底端按照与圆柱体轴线不同的夹角进行切割，可以获得具有不同倾角的限光筒末端，通过调整限光筒的中心轴朝向可以实现不同倾角的拟放疗区域的放疗，从而实现限光筒与患者病患部位的紧密贴合。也就是说，除了0°限光筒之外，根据本申请实施例的模拟定位装置也可以包括底端截面不垂直于轴线的其他各种角度的限光筒，例如，底端截面与轴线夹角60°的垂直的30°限光筒筒身，如图6所示。

由于底端截面可能呈现出非正圆形的其他形状，所以为了区别照射区域的角度，就必须对限光筒100倾角的朝向进行标识，因此，在限光筒100上可以进一步设置有指向标识116。

图2图示了根据本申请实施例的用于多功能限光筒的指向标识的示意图。

如图2所示，该指向标识116可以是一个360°刻度盘，该刻度盘标示在限光筒筒身110的顶端或侧壁上，用于标示带倾角限光筒倾角所指方向，以区别不同的照射区域。

在一个实施例中，该多功能限光筒100可以仅仅包括筒身110，而不包括筒底，也就是说，该多功能限光筒100可以具有开放的底端。开放的底端可以便于实现基于诸如超声、X光片、计算机断层扫描(CT)和磁共振(MR)等各种成像原理的成像。显然，不同成像设备由于成像原理不同，所以它们所形成的图像也各自具有不同的特性。需要说明的是，在多功能限光筒具有开放的底端时，为了实现高质量的超声成像，可以在超声探头与患者成像部位之间设置材质均匀的介质，用于引导超声波传导进入患者体内。

例如，超声能向一定方向上传播，而且可以穿透物体，如果碰到障碍，就会产生回声。超声成像是基于上述原理，利用两个维度(2D)的超声信息来构成反映人体结构的平面图形。随着彩色-多普勒超声技术的产生，近年来出现了彩超(彩色超声)，即在黑白超声的基础上加上彩色多普勒，能够进一步提供血流动力学的丰富信息。通常来说，超声成像的清晰度没有X光片、CT和磁共振高。

X光片是利用穿透性很强的X射线穿透人体以对人体内部进行二维(2D)透视或摄影的检查方法。在穿透人体时，X射线会被含钙的成分(骨骼)、水分(血液等)、软组织(肌肉)等吸收而减弱，因此，可以呈现出所检查部位的基本形态。X光片是临床骨科的重要检查手段之一，其效果在于检查骨、脊柱、关节等有无器质性病变，明确病变的部位、大小、程度及与周围软组织的关系，为治疗提供参考。

CT是用X线束对人体某部进行断层扫描，获得人体被检部的断面或立体图像。CT可以提供人体被检查部位的完整三维(3D)信息，可使器官和结构清楚显影，清楚地显示病变。相比X光片，胸部CT检查显示出的结构清晰度更明显，对胸部病变的检出敏感性和显示病变的准确性均优于常规X光片。胸部CT检查有利于检出轻微病变和隐蔽部位病变，显示病变特征，特别是对于早期肺癌的确诊有决定性意义。然而，CT检查的辐射剂量显著高于X线。

磁共振则是一种生物磁自旋成像技术，利用原子核自旋运动的特点，在外加磁场内，经射频脉冲激后产生信号，用探测器检测并输入计算机，并转换成图像。与CT、X光片不同，MR最大的优点是对人体不产生损害，没有电离辐射损伤。相比CT的断层扫描，MR能获得多方位的原生三维(3D)断面成像，比如脑和脊髓的立体图像。但是，对于体内有金属物、怀孕3个月以内、带有心脏起搏器或是危重病人，都不宜做MR检查。

由于采用不同的成像原理所获取的患者拟放疗部位的图像特性各有不同，所以根据本申请实施例的多功能限光筒100可以在多种成像设备下分别成像，并通过配准多模态图像上的标记点，实现多套图像的配准，进而实现多模图像融合下的精确IORT。

对于X光片、CT和磁共振成像(MRI)等成像方式，受到手术室内空间的局限，可以使用诸如C型臂系统之类的成像设备围绕该模拟定位装置和患者的拟放疗部位进行成像，设置在筒身110上的定位标记可以起到很好的参考作用，以用于定位该拟放疗部位。而在采用超声成像设备时，则希望将超声探头插入到多功能限光筒100的底部，以与患者的拟放疗部位紧密接触，从而清楚成像。在此情况下，由于超声探头的成像界面位于多功能限光筒100的底部，所以设置在筒身110上的定位标记可能无法起到参考作用。

为此，在本申请的另一实施例中，该多功能限光筒还可以进一步包括筒底，以便在其上设置定位标记，从而接近超声成像中的定位问题。也就是说，该多功能限光筒100可以具有封闭的底端。封闭的底端可以便于实现基于诸如超声、X光片、计算机断层扫描(CT)和磁共振(MR)等各种成像原理的成像。

如图1所示，所述多功能限光筒100还可以包括筒底120，所述筒底120位于所述筒身110的一端。筒身110和筒底120可以固定在一起，也可以可拆卸地彼此连接。

在前者情况下，筒身110和筒底120可以是一体成形的，也可以是两个单独的部件，并通过粘接剂、焊接、铆接等方式而将两者彼此固定连接。

在后者情况下，所述筒身110和所述筒底120可以分别包括第一连接部114和第二连接部124，所述第一连接部114和所述第二连接部124用于相互适配，以使得所述筒底120可拆卸地连接到所述筒身110。例如，该第一连接部114可以是筒身110底部处设置的外螺纹，以用于连接该筒底120的顶部处设置的内螺纹。或者，第一连接部114和第二连接部124也可以采用卡扣结构，并通过固定/释放机制(例如，按钮)来使得两者可拆卸地连接。显然，本申请不限于上述两种方式，而是也可以采用其它各种可能的方式。

下面，将参考图3来更加详细地描述多功能限光筒的筒底的结构特征。

图3图示了根据本申请实施例的多功能限光筒的筒底的示意图。

如图3所示，筒底120可以包括底端121，该底端121用于封闭筒身110上靠近患者拟放疗部位的一侧。并且，如上所述，该封闭底端121还可以在手术室内用于配合成像设备(例如，超声等)进行显像。尽管在图3中以圆形截面为例示出了该底端121，但是在实践中，该底端121的截面可以取决于筒身110的形状而呈现其他形状。

对于底端121而言，平面的底端设计如果用于超声图像的采集时，将导致所能使用的超声探头的种类受限，图像质量较差；而曲面的底端设计可以使曲面的超声探头成像时与物体紧密接触，保证图像质量。因此，在一个实施例中，该底端121可以具有内曲面，所述内曲面的至少一部分(由于成像探头的外表面可能小于底端121的内表面)与所述成像探头的外表面具有互相适应的形状，以保证所述成像探头与所述底端紧密接触。显然，本申请不限于此。当成像探头的外表面为平面时，或者当成像设备的成像原理无需要求探头与所述底端紧密接触时，该底端121的内表面也可以是平面。类似地，取决于实际需要，该底端的外表面可以为平面或者曲面。

如上所述，为了对拟放疗部位进行定位，在该底端121上可以设置有定位标记122，以用于代替设置在筒身110上的定位标记112或者作为它的补充。类似地，为了实现定位标记122的区别显示，底端121与定位标记122可以采用不同的材料构成。例如，所述筒底120(具体地，底端121)由第三材料构成，而所述定位标记122由第四材料构成，所述成像设备所采用的成像信号在所述第三材料和所述第四材料中具有不同的物理特性，从而使得所述第三材料和所述第四材料能够在所述成像设备上区别显像。基于成像设备所采用的不同成像原理，该第三材料和该第四材料可以具有不同的物理特性。例如，当所述成像设备基于诸如X光之类的光学成像原理进行成像时，所述成像设备所发射的射线在第三材料和第四材料中的光学特性(例如，透射率)不同；而当所述成像设备基于诸如超声之类的声学成像原理进行成像时，所述成像设备所发射的声波在第三材料和第四材料中的声学特性(例如，反射率、散射率等)不同。

例如，该封闭底端121可以在手术室内常用成像设备中显像，材料为聚氨酯，而该定位标记122的材料可以选择环氧树脂。显然，本申请不限于此。例如，该封闭底端121还可以采用橡胶、塑料、尼龙等对超声成像影响较小的材料构成，而该定位标记还可以采用有机硅胶、丙烯酸型树脂及不饱和聚酯、聚氨酯等其他有区分度的成像材料构成。

与定位标记112类似地，如图3所示，该定位标记122也可以包括四个标记点，四个标记点中的一个位于底端中心，其余三个彼此间隔120°分别分布在离底端中心1cm、2cm和3cm的位置。显然，该定位标记122并不限于是点状图案也不限于是四个定位点，其也可以是具有其他形状或数目的各种定位图案。

如上所述，多功能限光筒100的筒底可以是可拆卸的。为了保证组装时的机械强度，如图3所示，该筒底120还可以包括侧壁123，并且在该侧壁123上设置有第二连接部124(内螺纹)以与筒身110上的第一连接部114(外螺纹)相互适配，以使得所述筒底120可拆卸地连接到所述筒身110。显然，本申请不限于上述螺纹连接方式，而是也可以采用其它各种可能的连接方式。

通过装配和拆卸，可以实现多功能限光筒100的底端为开放或封闭。一方面，开放的底端可以实现X光片、CT和MRI等成像设备成像，筒身内嵌的四个标记点可在多种成像设备下成像，通过配准多模态图像上的标记点，实现多套图像的配准，进而实现多模图像融合下的IORT。

另一方面，封闭的底端可以实现超声、X光片、CT和MRI设备成像，底端内嵌的四个标记点可在多种成像设备下成像，通过配准多模态图像上的标记点，实现多套图像的配准，进而实现多模图像融合下的IORT。另外，在手术切除肿瘤后，人体组织可能存在血液或组织液渗出、聚积，此现象将致使采集图像时和治疗时人体组织形态之间存在差异，进而导致IORT模拟定位误差。有鉴于此，使用封闭的底端时，由于在成像时限光筒底端轻压人体组织，可以避免此种误差。

由于临床使用的治疗限光筒和成像探头尺寸有一定的范围，为了容纳这些治疗限光筒和成像探头，本申请也可以相应地包括一套具有不同内径的多功能限光筒。并且，为了容纳治疗限光筒和成像探头，该筒身110的尺寸可以略大于该治疗限光筒和成像探头的尺寸。

显然，本申请不限于此。例如，本申请的实施例也可以通过一个可变直径的多功能限光筒来实现上述一套固定直径的多功能限光筒的功能。该多功能限光筒直径可变范围依据治疗限光筒尺寸而定，材料为有机玻璃或其它轻质材料，可通过扩张环和收缩环来增大和缩小直径，具体原理类似于相机中的光圈机构。通过改变内径，它可以将成像探头或治疗限光筒牢牢地固定在筒身内部。

下面，将在参考图4A和图4B对用于多功能限光筒的质控模体进行简要说明时，一并对具有不同直径的多功能限光筒进行描述。

为了验证根据本申请实施例的多功能限光筒的效果，可以通过质控模体来评估具有不同内径的多功能限光筒在IORT图像引导过程中所得到的图像质量。

图4A图示了根据本申请实施例的一套多功能限光筒插入仿真模体的俯视图；而图4B图示了根据本申请实施例的一套多功能限光筒插入仿真模体的剖面图。

该仿真模体20可以用于验证IORT治疗计划剂量准确性和评估IORT图像引导过程中图像质量。如图4A和图4B所示，在该仿真模体20上设置有一模体表面凹陷区域(即，手术切口)25，用于模拟手术中的组织切除和推离，该区域要足够大以保证所有内径的多功能限光筒都能放入，但也不要过大以致模体成本和重量增加。

在图4A和图4B中示出了具有最大内径的多功能限光筒100A和具有最小内径的多功能限光筒100B，它们的内径例如可以分别为105mm和35mm，即分别略大于最大和最小治疗限光筒和成像探头的外径。并且，该多功能限光筒100A和100B的筒身的厚度可以设置为5mm。显然，本申请不限于此。多功能限光筒的内径和厚度可以根据实际需要而不同地确定。

【筒内固定器件】

为了便于装备成像探头和治疗限光筒，根据本申请实施例的多功能限光筒100的内径与成像探头和治疗限光筒的外径之间可能存在一定的裕度。然而，正是由于这种裕度的存在，在多功能限光筒100用于术中图像引导放疗时，成像探头在该多功能限光筒100中可能无法牢牢固定，从而影响了曲面的成像探头与曲面的限光筒底端紧密接触，进而影响了探头与物体的紧密接触，造成成像质量劣化。

为此，在本申请的一个实施例中，该模拟定位装置还可以包括：筒内固定器件，所述筒内固定器件用于将所述成像设备的成像探头可拆卸地固定到所述筒身的内部。

图5图示了根据本申请实施例的筒内固定器件的示意图。

如图5所示，该筒内固定器件200包括：安装部210和固定部220。该安装部210用于将筒内固定器件200连接到成像探头或治疗限光筒。该固定部220可以是采用各种方式来将安装部210固定在多功能限光筒的内壁上。

为了便于理解，在图5中以固定超声探头30为例进行了说明。如图5所示，该筒内固定器件200被例示为超声探头固定卡环。该固定卡环包括作用为安装部210的固定环和作用为固定部220的弹性固定卡头。该固定卡环可以通过摩擦力将超声探头30固定于多功能限光筒100内部，并与多功能限光筒100凹形封闭底端121紧密接触，实现超声图像自动扫描。在使用该固定卡环进行图像引导的IORT时，取决于当前使用的多功能限光筒尺寸是否符合要求，在依据最终确认的术中计划摆放好多功能限光筒后，可以将超声探头30、固定环210和固定部220移出后直接使用该多功能限光筒来执行放疗，或者可以再插入治疗限光筒，然后实施治疗。

【限光筒配件】

在本申请的实施例中，为了实现多功能限光筒100用于术中图像引导放疗或引导治疗限光筒摆放的功能，还需要将多功能限光筒100固定在一个特定的位置上，以对准患者的拟放疗部位。

为此，在本申请的一个实施例中，该模拟定位装置还可以包括：限光筒配件，所述限光筒配件由所述成像设备能够透射以对患者的拟放疗部位进行成像的材料构成，并且所述材料具有一定的机械强度，以用于将所述多功能限光筒固定为对准所述拟放疗部位。显然，上述对准操作仅仅用于表示调整多功能限光筒的方位和朝向，而并不用于限定该限光筒与患者之间的距离。例如，取决于实际需求，该限光筒可以与患者的拟放疗部位紧密贴合，也可以在两者之间保留有一定的气隙。

图6图示了根据本申请实施例的限光筒及其配件的示意图。

如图6所示，该限光筒配件300用于固定多功能限光筒，并且包括：支撑部分、第一固定部分和第二固定部分。

该支撑部分包括固定杆310，用于连接第一固定部分和第二固定部分。

该第一固定部分包括：第一固定环322、第一固定万向球324和第三固定环326。该第一固定环322可以可滑动地连接到固定杆310上。该第三固定环326可以可滑动地连接到多功能限光筒的筒身110上。第一固定万向球324可以连接第一固定环322和第三固定环326，使得通过旋转来改变两者之间的相互位置，进而改变多功能限光筒的朝向，以其更加准确地对准患者的拟放疗部位。

第二固定部分包括：第二固定环332、第二固定万向球334和固定座。该第二固定环332可以可滑动地连接到固定杆310上。固定座用于稳定地固定在特定位置。例如，该固定座可以包括固定卡335、螺丝336和螺母337，该固定卡335可以固定于手术床上，这样通过可调节固定卡宽度的螺丝336和螺母337，可以将多功能限光筒的筒身110稳定地固定于手术床上。第二固定万向球334可以连接第二固定环332和固定座，使得通过旋转来改变两者之间的相互位置，进而改变多功能限光筒的朝向，以其更加准确地对准患者的拟放疗部位。

这样，通过该限光筒配件300，可以将多功能限光筒100固定在手术床上，并可以对其进行任意方向的调节。需要说明的是，尽管在图6中以将多功能限光筒100固定到手术床上的固定方式为例进行图示，但是，本申请不限于此。例如，该固定座也可以固定于其他设备和设施上，或者可以作为底座的形式而直接放置于地面。

为了保证固定的稳定性，该限光筒配件300可以采用与多功能限光筒100不同的材料构成，以使其具有更高的机械强度，以免在使用中出现损坏。例如，该限光筒配件300的材料可以为ABS塑料等。

进一步观看图6可以看出，其中所示的多功能限光筒100与图1中略有不同，其具有底端截面与轴线夹角60°的垂直的30°限光筒筒身110和相应的筒底120。此外，与图1中类似地，在图6的多功能限光筒100的筒身110上设置有定位标记点112，并且在筒底120上同时设置有封闭底端内嵌的定位标记点122。

综上所述，通过根据本申请实施例的模拟定位装置可包括可以由成像设备能够透射以对患者的拟放疗部位进行成像的材料构成的多功能限光筒100及其配件300，从而可以实现成像设备对多功能限光筒和患者待治疗部位的同时成像，以用于后续IORT的计划设计，从而确定治疗参数。同时，由于本申请实施例的多功能限光筒上的定位标记可以在多种成像设备下显像，因此，在术中放疗阶段，还可以通过配准多模态图像上的标记点，实现多套图像的配准，进而实现多模图像融合下的IORT。这样，在术后外照射放疗阶段，使用IORT阶段影像进行形变配准，能够准确地模拟IORT剂量，实现IORT和外照射剂量的叠加，为临床医生提供准确、完整的患者3D剂量分布信息，实现了精确放疗操作。

此外，由于超声系统成像时需要与物体紧密接触，如果直接与人体组织接触，那么成像时被超声探头压迫变形的人体组织形态，与治疗时处于放松状态的人体组织形态之间将存在差异，则无法准确模拟治疗时形态。通过配合使用本申请的筒内固定器件200和封闭凹面底端的多功能限光筒100，可以实现超声系统对限光筒底端和患者治疗部位成像，用于IORT的计划设计，确定治疗参数；同时，超声系统与C型臂系统相比，前者成像时无电离辐射，临床使用时是较优的选择。

模拟定位方法

除了上述的术中图像引导放疗的模拟定位装置，在本申请的实施例中还提出了一种相应模拟定位方法，以用于使用根据本申请实施例的上述模拟定位装置或其他任何可行的模拟定位装置来进行IORT的模拟定位。通过使用该方法，可以严格按照IORT计划的参数来对多功能限光筒进行准确摆放，从而提高IORT的治疗精度，实现IORT的图像引导放疗。

接下来，将描述根据本申请实施例的术中图像引导放疗的模拟定位方法。

图7图示了根据本申请实施例的模拟定位方法的流程图。

如图7所示，该模拟定位方法包括：

在步骤S110中，获取在多功能限光筒被设置为对准患者的拟放疗部位之后、使用成像设备对所述拟放疗部位所形成的图像。例如，所述多功能限光筒可以由所述成像设备能够透射以对所述拟放疗部位进行成像的材料构成，以避免对患者的拟放疗部位产生不必要的遮挡。

具体地，在获取使用成像设备对所述拟放疗部位所形成的图像之前，可以首先估计所述拟放疗部位的三维尺寸；根据所述拟放疗部位的三维尺寸从经验上选择具有合适内径的多功能限光筒；并且将所选择的多功能限光筒设置为对准所述拟放疗部位。显然，上述对准操作仅仅用于表示调整多功能限光筒的方位和朝向，而并不用于限定该限光筒与患者之间的距离。例如，取决于实际需求，该限光筒可以与患者的拟放疗部位紧密贴合，也可以在两者之间保留有一定的气隙。

例如，在手术中对肿瘤切除并将部分临近靶区的重要器官推离到射野外之后，可以根据经验值选择最大可能使用的多功能限光筒，通过使用图6所示的限光筒配件来将图1或图6所示的多功能限光筒或传统的治疗限光筒固定于手术床上，并根据IORT拟照射区域摆放好多功能限光筒。

然后，可以使用成像设备对所述拟放疗部位形成图像。例如，可以使用手术室内常用成像设备对患者和多功能限光筒同时成像。典型地，可以使用超声、X光片、CT和MR等各种成像设备中的一种或多种来执行成像操作。如果使用超声设备成像，则可以使用图5所示的筒内固定器件将超声探头固定于多功能限光筒内。

接下来，在基于单一成像原理进行成像的情况下，可以直接获取所形成的图像，以供后续定位使用。例如，在2D定位的情况下，可以仅仅获取单幅图像，而在更为精确的3D定位的情况下，可以获取一套(即，多幅)图像，不同视角下的多幅图像可以用于确定拟放疗部位的三维形态。替换地，在基于多种成像原理进行成像的情况下，可以获取基于不同成像原理对所述拟放疗部位所形成的一套或多套图像，以供后续定位使用。在术中仅仅获取一套图像的情况下，可以将该套图像与术后获取的其他套图像相结合地进行术后配准操作；而在术中获取多套图像的情况下，可以直接使用该多套图像进行术中配准操作。也就是说，在一个实施例中，可以在后续定位处理之前对多套图像进行诸如配准之类的预处理操作，以综合地表示所述拟放疗部位的形态，从而更好地用于后续的定位操作。

为此，可选地，可以在对该多套图像进行分析和处理之前，对该多套图像进行预处理。该预处理操作可以是图像配准处理，其例如可以集成到术中放疗计划系统中完成。

具体地，首先，可以确定在所述多功能限光筒上设置的定位标记在所述多套图像中的位置。例如，所述定位标记可以由与所述多功能限光筒的材料不同的材料构成，使得所述定位标记能够在所述成像设备所形成的图像中与其他区域区别显示。然后，可以根据多功能限光筒上的定位标记在所获取的图像中的位置来配准所述多套图像，以用于综合地表示所述拟放疗部位的形态。

在步骤S120中，根据所获取的图像和所述多功能限光筒的特定形状来对所述拟放疗部位进行定位。

具体地，在获取到患者拟放疗部位的图像之后，可以获取多功能限光筒的特定形状。例如，可以获取限光筒的轮廓、尺寸、内径信息等。替换地，也可以在术中放疗计划系统中预置上述信息或者通过互联网来获取上述信息。

然后，可以例如通过分析图像来确定所述拟放疗部位在所获取的图像中的第一位置。例如，所述拟放疗部位的第一位置可以包括它的大小、形状、病变程度(例如，可由图像中人体组织所呈现的颜色反映)等信息。并且，可以根据所述多功能限光筒的特定形状来确定所述多功能限光筒在所获取的图像中的第二位置，这是由于多功能限光筒具有已知的形状和均匀的壁厚从而可以在图像中被轻易地识别出。最后，可以根据所述第一位置和所述第二位置来确定所述拟放疗部位与所述多功能限光筒之间的实际相对位置关系，从而完成定位操作。

在一个实施例中，接下来，还可以将该定位信息输出，以供后续使用。

例如，可以在对所述拟放疗部位进行定位之后，基于该拟放疗部位与该多功能限光筒之间的实际相对位置关系来确定出放疗操作的剂量分布信息，评估受照组织的三维剂量，并且据此得到放疗操作所要使用的限光筒的大小、倾斜角度、旋转角度和能量等放疗参数等，以便据此执行放疗操作。

例如，随后地，该术中放疗计划系统可以根据患者的拟放疗部位的3D形态定位信息来生成放疗时使用的3D剂量分布信息，并据此评估靶区和危及器官所接收的剂量是否符合临床要求。如果不符合临床要求，则调整上述参数并重新计算剂量。如果符合临床要求，则判断计划中要使用的限光筒尺寸与预放置的多功能限光筒尺寸是否一致。在一致时，可以直接开始术中放疗；而在不一致时，根据希望使用的限光筒的尺寸、是否带有倾角、位置和朝向等信息来选择合适的多功能限光筒并将其摆放在合适的方位中。

例如，为了将限光筒调整为更加精确地对准患者的拟放疗部位，在本模拟定位方法中，还可以确定所述拟放疗部位与所述放疗参数所对应的计划限光筒之间的计划相对位置关系；根据所述实际相对位置关系和所述计划相对位置关系来确定所述多功能限光筒与所述计划限光筒之间的方位偏差；以及根据所述方位偏差来校正所述多功能限光筒与所述拟放疗部位之间的对准。

由此可见，通过根据本申请实施例的模拟定位方法，可以实现成像设备对多功能限光筒和患者待治疗部位的同时成像，进而确定该待治疗部位在人体中的位置信息，以用于后续IORT的计划设计，从而确定治疗参数。同时，由于多功能限光筒上的定位标记可以在多种成像设备下显像，因此，在术中放疗阶段，还可以通过配准多模态图像上的标记点，实现多套图像的配准，进而实现多模图像融合下的IORT。这样，在术后外照射放疗阶段，使用IORT阶段影像进行形变配准，为临床医生提供准确、完整的患者病患部位的图像信息，为后续的精确放疗操作提供了可行性前提。

【应用示例】

接下来，将描述根据本申请实施例的术中图像引导放疗的模拟定位方法的一种应用示例。在该应用示例中，可以将使用根据本申请实施例的模拟定位方法所确定的患者的拟放疗部位的位置信息用于实现IORT的3D图像引导放疗，以便更加准确地确定治疗方案中的治疗参数(例如，治疗限光筒大小、角度、能量等)，从而实现精确放疗的目的。

图8图示了根据本申请实施例的模拟定位方法的应用示例的流程图。

如图8所示，该模拟定位方法可以包括：

在步骤S210中，例如由外科医生手动地或由手术设备自动地在手术中对肿瘤切除，并将部分临近靶区的重要器官推离到射野外。

在步骤S220中，根据医生经验或预设数据或者通过术前对患者的病患部位成像(例如，CT)预先制定IORT术前计划，并结合术中手术切除情况来选择可能使用的限光筒的最大直径。然后，可以通过使用图6所示的限光筒配件或者通过放疗设备上自带的连接配件来固定多功能限光筒，并根据IORT拟照射区域摆放好它。

在步骤S230中，使用手术室内常用成像设备对患者和多功能限光筒同时成像，并将图像导入至术中放疗计划系统(TPS)，以对患者的拟放疗部位进行3D形态定位。具体地，如果使用超声系统成像，可以使用图5所示的筒内固定器件(例如，卡环)将超声探头固定于该多功能限光筒内。

在步骤S240中，根据扫描的图像和预放置的限光筒位置，在放疗计划系统中设计IORT实时计划，通过3D剂量分布评估靶区和危及器官所接收的剂量。

在步骤S250中，判断上述评估的结果是否符合临床的要求。如果不符合，则进入步骤S255；否则，则前进到步骤S260。

在步骤S255中，如果不符合临床要求，则调整上述参数并重新计算剂量，并且返回执行步骤S250，以评估更新后的计划，直至符合临床要求为止。

在步骤S260中，如果符合临床要求，则进一步判断根据目前的硬件装置，所设定的治疗计划是否可以实施。也就是说，进一步判断计划中要使用的限光筒尺寸与预放置的多功能限光筒尺寸是否一致。

在步骤S270中，在使用超声系统成像的情况下，如果治疗计划可以实施，则将成像探头及其筒内固定器件(例如，超声探头及卡环)取出，并且根据计划参数设置加速器机头位置，执行IORT计划。在基于其他成像原理进行成像的情况下，如果治疗计划可以实施，则直接根据计划参数设置加速器机头位置，执行IORT计划。

在步骤S280中，如果计划限光筒尺寸与预放置限光筒尺寸不一致，则判断出该放疗计划无法实施。这时，进一步比较计划中要使用的限光筒尺寸与预放置的多功能限光筒尺寸的大小关系。

在步骤S290中，如果计划限光筒尺寸较预放置限光筒尺寸小，则直接插入合适的加速器限光筒(即，治疗限光筒)，并进入步骤S270，以执行IORT计划。

在步骤S300中，如果计划限光筒尺寸较预放置限光筒尺寸大，需要更换更大尺寸的多功能限光筒，并返回到步骤S230中，以重新使用成像设备进行扫描，重新计划直至符合临床要求。

在上述方法中，为了减少图像获取次数，节省IORT时间，在步骤S230到S250中也可以选择下述方法：在将采集到的图像导入到术中放疗计划系统之后，首先将图像上的限光筒密度置为0(即，在图像上消除预放置的多功能限光筒的影响)，然后根据临床要求重新设计计划，此时注意在选定好限光筒角度后，需要将封闭的多功能限光筒底端通过修改密度的方式添加上去，评估计划，直至符合临床要求为止。最后，可以根据上述仿真操作所得到的限光筒的参数来选择合适的限光筒并将其准确定位。

由此可见，通过使用根据本申请实施例应用示例的模拟定位方法，可以实现成像设备对限光筒和患者治疗部位成像，用于IORT的计划设计，确定治疗参数；同时，由于本申请实施例提供的多功能限光筒上的标记点可以在多种成像设备下显像，因此，在术中放疗阶段，可以通过配准多模态图像上的标记点，实现多套图像的配准，进而实现多模图像融合下的IORT，在术后外照射放疗阶段，使用IORT阶段影像进行形变配准，能够准确地模拟IORT剂量，实现IORT和外照射剂量的叠加，为临床医生提供准确、完整的患者3D剂量分布信息。因此，该模拟定位方法能够在使用手术室现有成像设备的基础上，推动术中放疗进入图像引导的精确放疗时代。

需要说明的是，显然，该模拟定位方法的直接目的并不是为了获得患者的诊断结果或健康状况的诊断目的，也不是为了治愈患者疾病的治疗目的，而是一种用于精确地确定患者的拟放疗部位的位置信息和/或放疗参数从而作为中间结果的信息的方法。

模拟定位设备

相应地，在本申请的实施例中还提出了一种模拟定位设备，以用于使用根据本申请实施例的上述模拟定位装置或其他任何可行的模拟定位装置来进行IORT的模拟定位。通过使用该设备，可以严格按照IORT计划的参数来对多功能限光筒进行准确摆放，从而提高IORT的治疗精度，实现IORT的图像引导放疗。

接下来，将描述根据本申请实施例的术中图像引导放疗的模拟定位设备。例如，在一个实施例中，该模拟定位设备可以完全或部分地包括现有的术中放疗计划系统的全部或部分功能。

图9图示了根据本申请实施例的模拟定位设备的框图。

如图9所示，该模拟定位设备50包括：

图像获取单元51，用于获取在多功能限光筒被设置为对准患者的拟放疗部位之后、使用成像设备对所述拟放疗部位所形成的图像。例如，所述多功能限光筒可以由所述成像设备能够透射以对所述拟放疗部位进行成像的材料构成，以避免对患者的拟放疗部位产生不必要的遮挡。

放疗定位单元52，用于根据所获取的图像和所述多功能限光筒的特定形状来对所述拟放疗部位进行定位。

在一个实施例中，可选地(在图9中采用虚线框表示某个模块是可选的)，该模拟定位设备50还可以包括：限光筒设置单元53，用于在图像获取单元51获取使用成像设备对所述拟放疗部位所形成的图像之前，首先估计所述拟放疗部位的三维尺寸；根据所述拟放疗部位的三维尺寸从经验上选择具有合适内径的多功能限光筒；并且将所选择的多功能限光筒设置为对准所述拟放疗部位。显然，上述对准操作仅仅用于表示调整多功能的方位和朝向，而并不用于限定该限光筒与患者之间的距离。例如，取决于实际需求，该限光筒可以与患者的拟放疗部位紧密贴合，也可以在两者之间保留有一定的气隙。

例如，该限光筒设置单元53可以是一种驱动部件(例如，机械手臂)，其在手术中对肿瘤切除并将部分临近靶区的重要器官推离到射野外之后，可以根据经验值或用户设置值选择最大可能使用的多功能限光筒，通过使用图6所示的限光筒配件来将图1或图6所示的多功能限光筒或传统的治疗限光筒固定于手术床上，并根据IORT拟照射区域摆放好多功能限光筒。

在一个实施例中，可选地，该模拟定位设备50还可以包括：成像驱动单元54，用于驱动成像设备对所述拟放疗部位形成图像。例如，该成像驱动单元54可以驱动手术室内常用成像设备对患者和多功能限光筒同时成像。典型地，成像驱动单元54可以驱动超声、X光片、CT和MR等各种成像设备中的一种或多种来执行成像操作。如果成像驱动单元54驱动超声设备成像，则该限光筒设置单元53可以进一步使用图5所示的筒内固定器件将超声探头固定于多功能限光筒内。

接下来，在该成像驱动单元54基于单一成像原理进行成像的情况下，该图像获取单元51可以直接获取所形成的图像，以供后续定位使用。例如，该图像获取单元51在2D定位的情况下，可以仅仅获取单幅图像，而在更为精确的3D定位的情况下，可以获取一套(即，多幅)图像，不同视角下的多幅图像可以用于确定拟放疗部位的三维形态。替换地，在该成像驱动单元54基于多种成像原理进行成像的情况下，该图像获取单元51可以获取基于不同成像原理对所述拟放疗部位所形成的一套或多套图像，以供后续定位使用。在术中仅仅获取一套图像的情况下，可以将该套图像与术后获取的其他套图像相结合地进行术后配准操作；而在术中获取多套图像的情况下，可以直接使用该多套图像进行术中配准操作。也就是说，在一个实施例中，可以在放疗定位单元52进行后续定位处理之前，对多套图像进行诸如配准之类的预处理操作，以综合地表示所述拟放疗部位的形态，从而更好地用于后续的定位操作。

为此，可选地，该模拟定位设备50还可以包括：图像预处理单元55，用于在对该多套图像进行分析和处理之前，对该多套图像进行预处理。该预处理操作可以是图像配准处理。

具体地，首先，图像预处理单元55可以确定在所述多功能限光筒上设置的定位标记在所述多套图像中的位置。例如，所述定位标记可以由与所述多功能限光筒的材料不同的材料构成，使得所述定位标记能够在所述成像设备所形成的图像中与其他区域区别显示。然后，图像预处理单元55可以根据多功能限光筒上的定位标记在所获取的图像中的位置来配准所述多套图像，以用于综合地表示所述拟放疗部位的形态。

在该图像获取单元51获取到患者拟放疗部位的图像之后，放疗定位单元52可以获取多功能限光筒的特定形状。例如，该放疗定位单元52可以获取限光筒的轮廓、尺寸、内径信息等。替换地，在该放疗定位单元52中也可以预置上述信息或者通过互联网来获取上述信息。

然后，该放疗定位单元52可以例如通过分析图像来确定所述拟放疗部位在所获取的图像中的第一位置。例如，所述拟放疗部位的第一位置可以包括它的大小、形状、病变程度(例如，可由图像中人体组织所呈现的颜色反映)等信息。并且，该放疗定位单元52可以根据所述多功能限光筒的特定形状来确定所述多功能限光筒在所获取的图像中的第二位置，这是由于多功能限光筒具有已知的形状和均匀的壁厚从而可以在图像中被轻易地识别出。最后，该放疗定位单元52可以根据所述第一位置和所述第二位置来确定所述拟放疗部位与所述多功能限光筒之间的实际相对位置关系，从而完成定位操作。

在一个实施例中，接下来，该放疗定位单元52还可以将该定位信息输出，以供后续使用。

因此，在一个实施例中，可选地，该模拟定位设备50还可以包括：参数生成单元56，用于基于该拟放疗部位与该多功能限光筒之间的实际相对位置关系来确定出放疗操作的剂量分布信息，评估受照组织的三维剂量，并且据此得到放疗操作所要使用的限光筒的大小、倾斜角度、旋转角度和能量等放疗参数等，以便据此执行放疗操作。

例如，随后地，该参数生成单元56可以根据患者的拟放疗部位的3D形态定位信息来生成放疗时使用的3D剂量分布信息，并据此评估靶区和危及器官所接收的剂量是否符合临床要求。如果不符合临床要求，则调整上述参数并重新计算剂量。如果符合临床要求，则判断计划中要使用的限光筒尺寸与预放置的多功能限光筒尺寸是否一致。在一致时，可以直接开始术中放疗；而在不一致时，可以向限光筒设置单元53反馈希望使用的限光筒的尺寸、是否带有倾角、位置和朝向等信息，使得限光筒设置单元53能够选择合适的多功能限光筒并将其摆放在合适的方位中。

例如，为了将限光筒调整为更加精确地对准患者的拟放疗部位，该参数生成单元56还可以确定所述拟放疗部位与所述放疗参数所对应的计划限光筒之间的计划相对位置关系；根据所述实际相对位置关系和所述计划相对位置关系来确定所述多功能限光筒与所述计划限光筒之间的方位偏差；以及使得该限光筒设置单元53根据所述方位偏差来校正所述多功能限光筒与所述拟放疗部位之间的对准。

由此可见，通过根据本申请实施例的模拟定位设备，可以实现成像设备对多功能限光筒和患者待治疗部位的同时成像，进而确定该待治疗部位在人体中的位置信息，以用于后续IORT的计划设计，从而确定治疗参数。同时，由于多功能限光筒上的定位标记可以在多种成像设备下显像，因此，在术中放疗阶段，还可以通过配准多模态图像上的标记点，实现多套图像的配准，进而实现多模图像融合下的IORT。这样，在术后外照射放疗阶段，使用IORT阶段影像进行形变配准，为临床医生提供准确、完整的患者病患部位的图像信息，为后续的精确放疗操作提供了可行性前提。

在本说明书中，说明了大量的具体细节。然而，应当理解，本发明的实施方式可以在没有这些具体细节的情况下实施。在一些实施方式中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不使读者混淆对本说明书的原理的理解。

本领域技术人员可以理解，可以对各实施方式中的装置中的模块进行自适应性地改变，并且把它们设置在与该实施方式不同的一个或多个装置中。除了特征或处理相互排斥的情况之外，可以采用任何组合，对本说明书中公开的任何方法的所有步骤或者任何装置的所有模块进行组合。除非另外明确陈述，本说明书中公开的每个特征都可以由提供相同、等同或相似目的替代特征来代替。

应当注意，上述实施方式对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不偏离所附权利要求的范围的情况下，可设计出各种替代实施方式。在权利要求书中，特征的排序并不意味着特征的任何特定顺序，并且特别地，方法权利要求中各步骤的顺序并不意味着这些步骤必须按照该顺序来执行。相反地，这些步骤可以以任何适当的顺序执行。在权利要求书中，不应将位于括号内的任何参考标记理解成对权利要求的限制。术语“包括”或“包含”不排除存在未列在权利要求中的模块或步骤。位于模块或步骤之前的术语“一”或“一个”不排除存在多个这样的模块或步骤。术语“第一”、“第二”、以及“第三”等的使用不表示任何顺序，可将这些术语解释为名称。

Claims (15)

1.一种术中图像引导放疗的模拟定位装置，其特征在于，所述模拟定位装置包括：

多功能限光筒，所述多功能限光筒由成像设备能够透射以对患者的拟放疗部位进行成像的材料构成，并且在所述多功能限光筒上设置有定位标记，所述定位标记由与所述多功能限光筒的材料不同的材料构成，使得所述定位标记能够在所述成像设备所形成的图像中与其他区域区别显示，所述定位标记的区别显示用于对所述拟放疗部位进行定位，

所述多功能限光筒包括：

筒身，所述筒身由第一材料构成，所述定位标记由第二材料构成，所述成像设备所采用的成像信号在所述第一材料和所述第二材料中具有不同的物理特性，从而使得所述第一材料和所述第二材料能够在所述成像设备上区别显像；以及

筒底，所述筒底位于所述筒身的一端且由第三材料构成，所述成像设备所采用的成像信号在所述第三材料和所述第二材料中具有不同的物理特性，从而使得所述第三材料和所述第二材料能够在所述成像设备上区别显像。

2.如权利要求1所述的模拟定位装置，其特征在于，所述筒身和所述筒底分别包括第一连接部和第二连接部，所述第一连接部和所述第二连接部用于相互适配，以使得所述筒底可拆卸地连接到所述筒身。

3.如权利要求1所述的模拟定位装置，其特征在于，所述定位标记设置在所述筒身和/或所述筒底上。

4.如权利要求1所述的模拟定位装置，其特征在于，所述模拟定位装置还包括：筒内固定器件，所述筒内固定器件用于将所述成像设备的成像探头可拆卸地固定到所述筒身的内部。

5.如权利要求4所述的模拟定位装置，其特征在于，所述筒底包括：底端，所述底端具有内曲面，所述内曲面的至少一部分与所述成像探头的外表面具有互相适应的形状，以保证所述成像探头与所述底端紧密接触。

6.如权利要求1所述的模拟定位装置，其特征在于，所述多功能限光筒包括以下中的至少一种：

一组多功能限光筒，其每一个具有不同内径的筒身；以及

多功能限光筒，其具有可变内径的筒身。

7.如权利要求1所述的模拟定位装置，其特征在于，所述模拟定位装置还包括：限光筒配件，所述限光筒配件由所述成像设备能够透射以对患者的拟放疗部位进行成像的材料构成，并且所述材料具有一定的机械强度，以用于将所述多功能限光筒固定为对准所述拟放疗部位。

8.一种术中图像引导放疗的模拟定位方法，其特征在于，所述模拟定位方法包括：

获取在多功能限光筒被设置为对准患者的拟放疗部位之后、使用成像设备对所述拟放疗部位所形成的图像，所述多功能限光筒由所述成像设备能够透射以对所述拟放疗部位进行成像的材料构成；以及

根据所获取的图像和所述多功能限光筒的特定形状来对所述拟放疗部位进行定位，

其中，获取使用成像设备对所述拟放疗部位所形成的图像包括：

获取基于不同成像原理对所述拟放疗部位所形成的多套图像；

确定在所述多功能限光筒上设置的定位标记在所述多套图像中的位置，所述定位标记由与所述多功能限光筒的材料不同的材料构成，使得所述定位标记能够在所述成像设备所形成的图像中与其他区域区别显示；以及

根据所述定位标记在所获取的图像中的位置来配准所述多套图像，以用于综合地表示所述拟放疗部位的形态。

9.如权利要求8所述的模拟定位方法，其特征在于，所述方法还包括：

在获取使用成像设备对所述拟放疗部位所形成的图像之前，估计所述拟放疗部位的三维尺寸；

根据所述拟放疗部位的三维尺寸从经验上选择具有合适内径的多功能限光筒；以及

将所选择的多功能限光筒设置为对准所述拟放疗部位。

10.如权利要求8所述的模拟定位方法，其特征在于，根据所获取的图像和所述多功能限光筒的特定形状来对所述拟放疗部位进行定位包括：

确定所述拟放疗部位在所获取的图像中的第一位置；

根据所述多功能限光筒的特定形状来确定所述多功能限光筒在所获取的图像中的第二位置；以及

根据所述第一位置和所述第二位置来确定所述拟放疗部位与所述多功能限光筒之间的实际相对位置关系。

11.如权利要求10所述的模拟定位方法，其特征在于，所述方法还包括：在对所述拟放疗部位进行定位之后，根据所述实际相对位置关系来生成术中图像引导放疗的放疗参数。

12.如权利要求11所述的模拟定位方法，其特征在于，所述方法还包括：

在生成术中图像引导放疗的放疗参数之后，评估在所述放疗参数下所述拟放疗部位和非放疗部位所接收的放疗剂量是否符合临床要求；以及

如果不符合所述临床要求，则根据评估的结果来调整所述放疗参数。

13.如权利要求12所述的模拟定位方法，其特征在于，所述方法还包括：

如果符合所述临床要求，则判断所述放疗参数所对应的计划限光筒的内径与所述多功能限光筒的内径是否一致；

如果所述计划限光筒的内径小于所述多功能限光筒的内径，则在所述多功能限光筒中插入其内径等于所述计划限光筒的内径的治疗限光筒；以及

如果所述计划限光筒的内径大于所述多功能限光筒的内径，则使用其内径大于或等于所述计划限光筒的内径的多功能限光筒来替换所述多功能限光筒并重新获取使用所述成像设备对所述拟放疗部位所形成的图像。

14.如权利要求13所述的模拟定位方法，其特征在于，所述方法还包括：

如果符合所述临床要求，则确定所述拟放疗部位与所述放疗参数所对应的计划限光筒之间的计划相对位置关系；

根据所述实际相对位置关系和所述计划相对位置关系来确定所述多功能限光筒与所述计划限光筒之间的方位偏差；

根据所述方位偏差来校正所述多功能限光筒与所述拟放疗部位之间的对准。

15.一种术中图像引导放疗的模拟定位设备，其特征在于，所述模拟定位设备包括：

图像获取单元，用于获取在多功能限光筒被设置为对准患者的拟放疗部位之后、使用成像设备对所述拟放疗部位所形成的图像，所述多功能限光筒由所述成像设备能够透射以对所述拟放疗部位进行成像的材料构成；以及

放疗定位单元，用于根据所获取的图像和所述多功能限光筒的特定形状来对所述拟放疗部位进行定位，

其中，所述图像获取单元配置为通过如下步骤来获取使用成像设备对所述拟放疗部位所形成的图像：

获取基于不同成像原理对所述拟放疗部位所形成的多套图像；

确定在所述多功能限光筒上设置的定位标记在所述多套图像中的位置，所述定位标记由与所述多功能限光筒的材料不同的材料构成，使得所述定位标记能够在所述成像设备所形成的图像中与其他区域区别显示；以及

根据所述定位标记在所获取的图像中的位置来配准所述多套图像，以用于综合地表示所述拟放疗部位的形态。