CN105983183A - 一种放射治疗装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种放射治疗设备，包括机架、安装于所述机架上的加速器，以及安装于加速器下方的光栅，所述放射治疗设备还包括：DODI数字动态测距装置，其包括至少一个摄像头，所述摄像头安装于放射治疗设备的机架上或光栅架上，用于动态检测放射源到目标之间的距离。本发明的有益效果是，利用DODI数字动态测距装置，动态检测放射源到目标之间的距离，使得在进行检查和治疗时可以实时掌握加速器或光栅与病人和/或治疗床之间的距离，为医生制定治疗方案及治疗时提供更加直观可控的数据支持。
Description
技术领域
本发明涉及一种医疗设备，特别涉及与加速器治疗仪配合使用的一种放射治疗装置。
背景技术
在对肿瘤(靶区)进行放射治疗时，需要给肿瘤的精确定位。在3D空间中，医生或物理师首先在CT室扫描病人的CT图像，通过算法将一系列CT图像重建成三维图像，此时，可定位三维图象中肿瘤的三维坐标。然后医生或物理师将病人放置到加速器室进行复位，将肿瘤的三维坐标与加速器的治疗等中心(isocenter)精确重合。最后开始治疗。但是目前相关治疗设备没有动态实时测距的功能，也没有任何技术文献或专利文献对相关问题进行探讨或给出技术启示，也没有意识到动态测距对放射治疗带来巨大的进步。目前情况下动态测距会给放射治疗带来巨大进步不是显而易见的。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种可以进行动态测距的放射治疗装置。
为达到上述目的，本发明的技术方案是：一种放射治疗设备，包括机架、安装于所述机架上的加速器，以及安装于加速器下方的光栅，所述放射治疗设备还包括：
DODI数字动态测距装置，其包括至少一个光学传感器，所述光学传感器安装于放射治疗设备的机架上或光栅架上，用于动态检测放射源到目标之间的距离。
优选的，所述DODI数字动态测距装置为一单目测距装置，包括：
一个光学传感器，用于对被测目标进行数字图像采集；
图像或视频处理单元，用于对获得的数字图像进行预处理，获得被测目标的数字图像，进而获得被测目标占光学传感器所成像的比例；
距离计算单元：根据固定焦距值和图像或视频处理单元获得的被测目标占光学传感器所成像的比例，以及可见光镜头和感光元件的固定参数计算出被测目标的距离，并将被测目标的距离叠加到视频图像中；
显示器：将叠加有被测目标距离的信息显示出来。
优选的，所述DODI数字动态测距装置为一双目测距装置，包括：
两个光学传感器，以加速器中轴线为基准镜像设置于机架或光栅上，用于分别对被测目标进行数字图像采集；
图像或视频处理单元，用于对获得的数字图像进行预处理，获得被测目标的数字图像，对两个光学传感器拍摄的图像进行对比，并根据结果调整光学传感器的各参数，直到两个光学传感器拍摄的图像互为镜像；
距离计算单元：根据固定焦距值和两个光学传感器的轴线倾角，以及可见光镜头和感光元件的固定参数计算出被测目标的距离，并将被测目标的距离叠加到视频图像中；
显示器：将叠加有被测目标距离的信息显示出来。
优选的，所述DODI数字动态测距装置还设有一个激光十字光源，其投射十字光线于被测目标上，作为光学传感器聚焦的焦点。
优选的，所述DODI数字动态测距装置还设有一个激光光源，其投射固定形状的光斑于被测目标上，作为光学传感器拍摄图像中一个标准面积。
优选的，所述放射治疗设备还设有动态距离控制装置，所述动态距离调整装置接收所述DODI数字动态测距装置传送过来的距离参数，然后对调整加速器或光栅与病人和/或治疗床之间的距离，使它们离开设备的运行轨道，避免发生碰撞。
本发明的有益效果是，利用DODI数字动态测距装置，动态检测放射源到目标之间的距离，使得在进行检查和治疗时可以实时掌握加速器或光栅与病人和/或治疗床之间的距离，为医生制定治疗方案及治疗时提供更加直观可控的数据支持。
进一步的，所述机架上还装设有至少一个盲区光学传感器，所述盲区光学传感器生成盲区图像和/或与视野内临近物体的距离参数。这些参数为操作员提供了盲区的图像和参数，避免了误操作。
进一步的，所述盲区光学传感器与所述动态距离控制装置信号连接，所述动态距离调整装置接收所述盲区光学传感器传送过来的距离参数，然后对调整加速器或光栅与病人和/或治疗床之间的距离。进一步的解决了盲区设备间运动轨迹干涉的潜在风险，并能自动规避碰撞的发生。
进一步的，所述DODI数字动态测距装置还设有一个可以水平旋转或来回摆动的旋转曲臂，所述旋转曲臂一端设有一个旋转轴，另一端即自由端上安装所述光学传感器，当需要光学传感器进行测距工作时，旋转曲臂旋转，将光学传感器移动到加速器中轴线上，测距完成后，再移动到停靠位置，在停靠位置可以继续进行辅助测距工作。该方案使系统更加灵活，便于在更小的空间内集成系统，在使用中也更加灵活。
进一步的，采用三个摄像头，三个摄像头呈等腰三角形在同一水平面布置，所述摄像头均安装在一个可以任意旋转的球形转轴上，使得摄像头既可以做水平360°旋转，也可以在与水平面垂直的某一平面上旋转，这个垂直转角的度数可以根据需要设置，如90°、140°、180°或其它度数。这样，三个摄像头既可以跟踪同一个焦点(目标)，也可以跟踪不同的目标，配合图像或视频处理单元、距离计算单元、或动态距离控制单元，完成相应的跟踪、监视、测距、控制中的一项或多项功能。
进一步的，为了提供更加直观和精确的监控和测距，三个摄像头采用不同的焦距，如分别采用35mm、75mm和110mm，也可以根据需要采用其它任意的三个不同的焦距，可以在监视画面中看到全景画面、放大画面和目标位特写画面，既可以掌控全局，又可以看到更多的细节，便于在了解全局信息的同时进行精确控制，而现有技术需要进行切换，无法满足这一要求。当然，为了实现这一目标，也可以采用相同焦距的镜头(或不同)，同时将三个摄像头安装在不同的水平面上，使它们与目标的距离不同，也可以达到上述目的。具体的方案之一如，球形转轴安装于一个可以沿垂直轴线伸缩的伸缩杆的自由端上，可以根据需要随时调整每个摄像头的水平高度位置，这样，三个摄像头的水平高度可以任意调节，既可以在不同的水平高度，也可以在同一水平高度，使用更加灵活多变，可以方便的和更多的设备匹配。
附图说明
图1是本发明一种实施例的示意图；
图2是本发明另一种实施例的示意图。
图中数字和字母所表示的相应部件名称：
1.机架 2.加速器 3.光栅 4.旋转曲臂 5.光学传感器 6.病人 7.治疗床 8.数字图像探测平板
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明的一种实施例，
如图1所示，一种放射治疗设备，包括机架1、安装于所述机架上的加速器2，以及安装于加速器2下方的光栅3，所述放射治疗设备还包括：
DODI数字动态测距装置，其包括至少一个光学传感器(实际应用中选取摄像头5，也可根据需要选取红外成像系统或其它可见光成像装置)，所述摄像头5安装于放射治疗设备的机架2上或光栅架3上，用于动态检测放射源到目标之间的距离。
在一些实施例中，DODI数字动态测距装置选择为一单目测距装置，包括：
一个摄像头，用于对被测目标进行数字图像采集；
图像或视频处理单元，用于对获得的数字图像进行预处理，获得被测目标的数字图像，进而获得被测目标占摄像机所成像的比例；
距离计算单元：根据固定焦距值和图像或视频处理单元获得的被测目标占摄像机所成像的比例，以及可见光镜头和感光元件的固定参数计算出被测目标的距离，并将被测目标的距离叠加到视频图像中；
显示器：将叠加有被测目标距离的信息显示出来。
本实施例中的单目测距装置也可以选用现有技术中已经应用于相机对焦系统及其它领域的技术方案，在实际应用于本领域时，优选将摄像头安置于光栅上，使其与加速器同步升降移动。
为了使摄像头在测距时位于加速器的中轴线上，以提高测距精度，同时又不影响加速器工作，及实现系统的小型化，所述DODI数字动态测距装置还设有一个可以水平旋转或来回摆动的旋转曲臂4，所述旋转曲臂4一端设有一个旋转轴，另一端即自由端上安装所述光学传感器，当需要光学传感器进行测距工作时，旋转曲臂4旋转，将光学传感器移动到加速器中轴线上，测距完成后，再移动到停靠位置，在停靠位置可以继续进行辅助测距工作。旋转曲臂4也可以采用多关节机械臂或其他结构。
在另外一些实施方式中，所述DODI数字动态测距装置为一双目测距装置，包括：
两个摄像头，以加速器中轴线为基准镜像设置于机架或光栅上，用于分别对被测目标进行数字图像采集；
图像或视频处理单元，用于对获得的数字图像进行预处理，获得被测目标的数字图像，对两个摄像头拍摄的图像进行对比，并根据结果调整摄像头的各参数，直到两个摄像头拍摄的图像互为镜像；
距离计算单元：根据固定焦距值和两个摄像头的轴线倾角，以及可见光镜头和感光元件的固定参数计算出被测目标的距离，并将被测目标的距离叠加到视频图像中；
显示器：将叠加有被测目标距离的信息显示出来。
在另外一些实施例中，为了使摄像头尽快对焦及两个及以上摄像头可以分组对某一个确定焦点对焦，所述DODI数字动态测距装置还设有一个激光十字光源，其投射十字光线于被测目标上，作为摄像头聚焦的焦点。十字光源也可以换着圆形光点，或在圆形光斑中加入异色的十字图形。
其中一个实施方式如下，采用三个摄像头，三个摄像头呈等腰三角形在同一水平面布置，所述摄像头均安装在一个可以任意旋转的球形转轴上，使得摄像头既可以做水平360°旋转，也可以在与水平面垂直的某一平面上旋转，这个垂直转角的度数可以根据需要设置，如90°、140°、180°或其它度数。这样，三个摄像头既可以跟踪同一个焦点(目标)，也可以跟踪不同的目标，配合图像或视频处理单元、距离计算单元、或动态距离控制单元，完成相应的跟踪、监视、测距、控制中的一项或多项功能。
为了提供更加直观和精确的监控和测距，三个摄像头采用不同的焦距，如分别采用35mm、75mm和110mm，也可以根据需要采用其它任意的三个不同的焦距，可以在监视画面中看到全景画面、放大画面和目标位特写画面，既可以掌控全局，又可以看到更多的细节，便于在了解全局信息的同时进行精确控制，而现有技术需要进行切换，无法满足这一要求。当然，为了实现这一目标，也可以采用相同焦距的镜头(或不同)，同时将三个摄像头安装在不同的水平面上，使它们与目标的距离不同，也可以达到上述目的。具体的方案之一如，球形转轴安装于一个可以沿垂直轴线伸缩的伸缩杆的自由端上，可以根据需要随时调整每个摄像头的水平高度位置，这样，三个摄像头的水平高度可以任意调节，既可以在不同的水平高度，也可以在同一水平高度，使用更加灵活多变，可以方便的和更多的设备匹配。
为了更加快捷方便的计算距离，在另外一些实施例中，所述DODI数字动态测距装置还设有一个激光光源，其投射固定形状的光斑于被测目标上，作为摄像头拍摄图像中一个标准面积。由于激光的特性，其光斑面积在如此近的距离，变化量可以忽略不计，由此可以得到一个标准面积，将拍摄的目标图像与该标准面积比较，再结合摄像头的参数，可以更加方便准确的计算出距离。
如图2所示，在另外一些实施例中，为了防止设备的运行轨迹与治疗床7及病人6及数字图像检测平板8发生干涉，而导致损坏设备和伤害病人，所述放射治疗设备还设有动态距离控制装置，所述动态距离调整装置接收所述DODI数字动态测距装置传送过来的距离参数，然后对调整加速器或光栅与病人和/或治疗床之间的距离，或移动治疗床7及病人6及数字图像检测平板8，使它们离开设备的运行轨道，避免发生碰撞。
本发明的有益效果是，利用DODI数字动态测距装置，动态检测放射源到目标之间的距离，使得在进行检查和治疗时可以实时掌握加速器或光栅与病人和/或治疗床之间的距离，为医生制定治疗方案及治疗时提供更加直观可控的数据支持。
实际应用中，上述实施例中，DODI数字动态测距装置安装在加速器或光栅叶片下方，它将跟随加速器和光栅转动，因此存在盲区，对于盲区内物体间运动轨迹的干涉和操作员对盲区情况的了解都缺乏支持，所以在另外一些实施例中，所述机架上还装设有至少一个盲区光学传感器，当盲区光学传感器只有一个时，这个盲区光学传感器可设置在治疗床下方的机架上，当盲区光学传感器为两个时，他们设置在治疗床下方的机架上，并和光栅叶片上的光学传感器呈三角形布局，当为叁个以上时，可以沿机架圆周均匀布置，盲区光学传感器的数量根据需要设置，所述盲区光学传感器生成盲区图像和/或与视野内临近物体的距离参数。这些参数为操作员提供了盲区的图像和参数，避免了误操作。
在进一步的优化实施例中，所述盲区光学传感器与所述动态距离控制装置信号连接，所述动态距离调整装置接收所述盲区光学传感器传送过来的距离参数，然后对调整加速器或光栅与病人和/或治疗床之间的距离。进一步的解决了盲区设备间运动轨迹干涉的潜在风险，并能自动规避碰撞的发生。本发明将测距系统创造性的应用到放射治疗设备中，解决了本行业多年以来没有解决的弊端，现有技术中，在设备调整的时候，均是将治疗床及人体移开，规避运动轨迹相互间可能的干涉，设备研发人员及设备的使用者均没有发现该问题对工作效率带来的影响及潜在的风险，就致力于设备研发的同业者来说，几十年来没有人提出运动轨迹的干涉对效率和使用便利带来的影响，这足以证明该技术问题不是显而易见的，发现该问题本身即具有可专利性。本发明让放射治疗设备向智能化方向大大的迈进了一步，它的各种实施例中，实现了对加速器与病人及其它设备部件之间距离的实时测量，使得根据需要对技术方案进行调整即可实现以下一个活数个功能：1、距离的实时测量。2、距离参数对资料的辅助控制应用。3、自动防碰撞控制。4、360°无盲区实时监控，及对控制的辅助应用。以及其他未叙及的功能。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种放射治疗设备，包括机架、安装于所述机架上的加速器，以及安装于加速器下方的光栅，其特征在于，所述放射治疗设备还包括：
DODI数字动态测距装置，其包括至少一个光学传感器，所述光学传感器安装于放射治疗设备的机架上或光栅架上，用于动态检测放射源到目标之间的距离。
2.根据权利要求1所述的放射治疗设备，其特征在于，所述DODI数字动态测距装置为一单目测距装置，包括：
一个光学传感器，用于对被测目标进行数字图像采集；
图像或视频处理单元，用于对获得的数字图像进行预处理，获得被测目标的数字图像，进而获得被测目标占光学传感器所成像的比例；
距离计算单元：根据固定焦距值和图像或视频处理单元获得的被测目标占光学传感器所成像的比例，以及可见光镜头和感光元件的固定参数计算出被测目标的距离，并将被测目标的距离叠加到视频图像中；
显示器：将叠加有被测目标距离的信息显示出来。
3.根据权利要求1所述的放射治疗设备，其特征在于，所述DODI数字动态测距装置为一双目测距装置，包括：
两个光学传感器，以加速器中轴线为基准镜像设置于机架或光栅上，用于分别对被测目标进行数字图像采集；
图像或视频处理单元，用于对获得的数字图像进行预处理，获得被测目标的数字图像，对两个光学传感器拍摄的图像进行对比，并根据结果调整光学传感器的各参数，直到两个光学传感器拍摄的图像互为镜像；
距离计算单元：根据固定焦距值和两个光学传感器的轴线倾角，以及可见光镜头和感光元件的固定参数计算出被测目标的距离，并将被测目标的距离叠加到视频图像中；
显示器：将叠加有被测目标距离的信息显示出来。
4.根据权利要求1到3任一所述的放射治疗设备，其特征在于，所述DODI数字动态测距装置还设有一个激光十字光源，其投射十字光线于被测目标上，作为光学传感器聚焦的焦点。
5.根据权利要求1到3任一所述的放射治疗设备，其特征在于，所述DODI数字动态测距装置还设有一个激光光源，其投射固定形状的光斑于被测目标上，作为光学传感器拍摄图像中一个标准面积。
6.根据权利要求1到3任一所述的放射治疗设备，其特征在于，所述放射治疗设备还设有动态距离控制装置，所述动态距离调整装置接收所述DODI数字动态测距装置传送过来的距离参数，然后对调整加速器或光栅与病人和/或治疗床之间的距离。
7.根据权利要求6所述的放射治疗设备，其特征在于，所述机架上还装设有至少一个盲区光学传感器，所述盲区光学传感器生成盲区图像和/或与视野内临近物体的距离参数。
8.根据权利要求7所述的放射治疗设备，其特征在于，所述盲区光学传感器与所述动态距离控制装置信号连接，所述动态距离调整装置接收所述盲区光学传感器传送过来的距离参数，然后对调整加速器或光栅与病人和/或治疗床之间的距离，使它们离开设备的运行轨道，避免发生碰撞。
9.根据权利要求7所述的放射治疗设备，其特征在于，所述DODI数字动态测距装置还设有一个可以水平旋转或来回摆动的旋转曲臂，所述旋转曲臂一端设有一个旋转轴，另一端即自由端上安装所述光学传感器，当需要光学传感器进行测距工作时，旋转曲臂旋转，将光学传感器移动到加速器中轴线上，测距完成后，再移动到停靠位置，在停靠位置可以继续进行辅助测距工作。
10.根据权利要求7所述的放射治疗设备，其特征在于，所述光学传感器为三个摄像头，所述三个摄像头呈等腰三角形在同一水平面布置，所述摄像头均安装在一个可以任意旋转的球形转轴上，使得摄像头既可以做水平360°旋转，也可以在与水平面垂直的某一平面上旋转，使得三个摄像头既可以跟踪同一个目标，也可以跟踪不同的目标，配合图像或视频处理单元、距离计算单元、或动态距离控制单元，完成相应的跟踪、监视、测距、控制中的一项或多项功能；优选的，三个摄像头采用不同的焦距，可以在监视画面中看到全景画面、放大画面和目标位特写画面，既可以掌控全局，又可以看到更多的细节，便于在了解全局信息的同时进行精确控制，或采用相同焦距的镜头，同时将三个摄像头安装在不同的水平面上，使它们与目标的距离不同；优选的，所述球形转轴安装于一个可以沿垂直轴线伸缩的伸缩杆的自由端上，可以根据需要随时调整每个摄像头的水平高度位置，使得三个摄像头的水平高度可以任意调节，既可以在不同的水平高度，也可以在同一水平高度。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20161005 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |