CN108543234A - 一种新型患者实时三维光学定位系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型患者实时三维光学定位系统，包括支架、相机、结构光源模块、无线数据传输模块和系统服务器，所述相机固定在支架上，结构光源模块固定在支架中心，所述无线数据传输模块安装在支架的一端，无线数据传输模块分别与相机和系统服务器连接。本发明用光学定位技术，无辐射剂量，运用高速的机器双目视觉算法及工业用高精度高速相机，可达到亚毫米级空间精度，易于维护，成本低。

Description

一种新型患者实时三维光学定位系统
技术领域
本发明属于放射治疗设备技术领域，特别是涉及一种新型患者实时三维光学定位系统。
背景技术
放射治疗（简称放疗）是肿瘤治疗方法中重要的一种，精准放疗是放疗领域的重要发展方向。根据临床需要，在放疗执行过程中必须精确确定患者的当前实时体表位置，才能实现准确的患者摆位，以获得良好的治疗效果。在临床治疗中，会由于患者摆位的不准确、患者在治疗中的无意识运动，以及患者的自然呼吸运动，使射线不能精确地照射在患者的肿瘤位置上，从而降低治疗的有效性，增加并发症的发生概率。因此，如何在治疗执行过程中能实时精确地取得患者三维体表信息是实施精确放疗的关键点之一，当前获得患者三维体表信息的主流技术是使用红外探测，X射线成像，kV级锥形束CT（CBCT）或者核磁共振（MRI）成像技术来获取患者位置，其缺点是空间定位精度较差（红外探测）；给正常组织带来不必要的辐射剂量，增加并发症的可能（X射线，CBCT）；或者成本极高（MRI）。
因此，如何解决上述问题成为本领域人员研究的重点。
发明内容
本发明的目的就是提供一种新型患者实时三维光学定位系统，能完全解决上述现有技术的不足之处。
本发明的目的通过下述技术方案来实现：
一种新型患者实时三维光学定位系统，包括支架、相机、结构光源模块、无线数据传输模块和系统服务器，所述相机固定在支架上，结构光源模块固定在支架中心，所述无线数据传输模块安装在支架的一端，无线数据传输模块分别与相机和结构光模块连接，并通过无线网络与系统服务器连接。
作为优选，所述相机为2个，且2个相机相距400mm固定在支架上。
作为优选，所述相机为亚毫米级空间精度的工业相机。
作为优选，所述支架包括支杆和横梁，所述支杆底端设置有吸盘，支杆顶端连接横梁，所述横梁中部设置有结构光源模块安装架，横梁上设置有相距400mm的两个相机安装云台，横梁的左端设置有无线数据传输模块安装槽。
作为优选，所述结构光源模块安装架包括上安装架和下安装架，所述上安装架和下安装架的一侧铰接，另一侧通过销钉活动连接。
作为优选，所述系统服务器连接报警系统。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1）本发明结构简单，设计合理，采用光学定位技术，无辐射剂量；
2）采用高速的机器双目视觉算法及工业用高精度高速相机，可达到亚毫米级空间精度；
3）治疗过程中本系统可以同步运行，与现有放疗系统互不干扰；
4）机械结构简单，易于维护，成本低。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
附图标记：1-相机，2-结构光源模块，3-无线数据传输模块，4-支杆，5-横梁，6-吸盘，7-相机安装云台，8-无线数据传输模块安装槽，9-上安装架，10-下安装架，11-销钉。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步的说明。
实施例一
如图1所示，一种新型患者实时三维光学定位系统，包括支架，支架包括支杆4和横梁5，支杆4底端设置有吸盘6，用于固定在放疗设备的机头上，支杆4的顶端连接横梁5下表面中部，横梁5的上表面中部设置有结构光源模块安装架，结构光源模块安装架内安装有结构光源模块2，结构光模块2由一个投影仪和一个相机组成，投影仪的分辨率为1920*1280，相机分辨率大于1920*1280，结构光源模块安装架两侧对称设置有两个相机安装云台7，两个相机安装云台7相距400mm，每个相机安装云台7上安装有工业用高精度高速相机1，横梁5的左端设置有无线数据传输模块安装槽8，无线数据传输模块安装槽8内安装有无线数据传输模块3，无线数据传输模块3分别与相机1和结构光模块2连接，并通过无线网络与系统服务器连接，无线数据传输模块3采用ARM芯片并安装有全功能的Linux操作系统，可以实时预处理采集的图像及其他相关信息并实时传送至系统服务器，并可以根据接受到的系统服务器的指令及反馈，控制相机及结构光模块。
本发明系统服务器型号为HP Z6 workstation，无线数据传输模块3型号为济南有人物联网技术有限公司生产的DTU无线数据传输终端，相机1采用维视智选科技有限公司生产的MV-EM系列千兆网工业相机，2个相机1实时获取病人体表影像数据，通过无线数据传输模块3将数据传输至系统服务器进行实时处理，提取特征点，并对其进行三维重建，实时获取患者体表轮廓三维数据，将该三维数据与原始放疗计划中的患者体表三维数据进行比对，计算出在同一个坐标系下的患者体表当前位置与放疗计划中的体表位置的偏差。系统服务器内置软件将该计算所得的偏差值转换为相对应的X，Y，Z轴向位移，并通过治疗设备控制系统，对治疗床实施该轴向位移，即可实现病人的自动摆位。
实施例二
如图1所示，一种新型患者实时三维光学定位系统，包括支架，支架包括支杆4和横梁5，支杆4底端设置有吸盘6，用于固定在放疗设备的机头上，支杆4的顶端连接横梁5下表面中部，横梁5的上表面中部设置有结构光源模块安装架，结构光源模块安装架内安装有结构光源模块2，结构光源模块安装架两侧对称设置有两个相机安装云台7，两个相机安装云台7相距400mm，每个相机安装云台7上安装有工业用高精度高速相机1，横梁5的左端设置有无线数据传输模块安装槽8，无线数据传输模块安装槽8内安装有无线数据传输模块3，无线数据传输模块3分别与相机1和结构光模块2连接，并通过无线网络与系统服务器连接。
本实施例中，结构光源模块安装架包括上安装架9和下安装架10，所述上安装架9和下安装架10的一侧铰接，另一侧通过销钉11活动连接，此设计方便安装拆卸结构光源模块。
实施例三
如图1所示，一种新型患者实时三维光学定位系统，包括支架，支架包括支杆4和横梁5，支杆4底端设置有吸盘6，用于固定在放疗设备的机头上，支杆4的顶端连接横梁5下表面中部，横梁5的上表面中部设置有结构光源模块安装架，结构光源模块安装架包括上安装架9和下安装架10，所述上安装架9和下安装架10的一侧铰接，另一侧通过销钉11活动连接，结构光源模块安装架内安装有结构光源模块2，结构光源模块安装架两侧对称设置有两个相机安装云台7，两个相机安装云台7相距400mm，每个相机安装云台7上安装有工业用高精度高速相机1，横梁5的左端设置有无线数据传输模块安装槽8，无线数据传输模块安装槽8内安装有无线数据传输模块3，无线数据传输模块3分别与相机1和结构光模块2连接，并通过无线网络与系统服务器连接。
本实施例中，系统服务器连接报警系统，治疗过程中，本系统可实时获取患者体表轮廓三维数据并实时计算在同一坐标系下的患者体表当前位置与放疗计划中的体表位置的偏差，当该位置偏差大于设定值时，系统可执行设定报警操作或终止治疗执行。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种新型患者实时三维光学定位系统，其特征在于：包括支架、相机（1）、结构光源模块（2）、无线数据传输模块（3）和系统服务器，所述相机（1）固定在支架上，结构光源模块（2）固定在支架中心，所述无线数据传输模块（3）安装在支架的一端，无线数据传输模块（3）分别与相机（1）和结构光模块（2）连接，并通过无线网络与系统服务器连接。
2.根据权利要求1所述的一种新型患者实时三维光学定位系统，其特征在于：所述相机（1）为2个，且2个相机（1）相距400mm固定在支架上。
3.根据权利要求1所述的一种新型患者实时三维光学定位系统，其特征在于：所述相机（1）为亚毫米级空间精度的工业相机。
4.根据权利要求1所述的一种新型患者实时三维光学定位系统，其特征在于：所述支架包括支杆（4）和横梁（5），所述支杆（4）底端设置有吸盘（6），支杆（4）顶端连接横梁（5），所述横梁（5）中部设置有结构光源模块安装架，横梁（5）上设置有相距400mm的两个相机安装云台（7），横梁（5）的左端设置有无线数据传输模块安装槽（8）。
5.根据权利要求4所述的一种新型患者实时三维光学定位系统，其特征在于：所述结构光源模块安装架包括上安装架（9）和下安装架（10），所述上安装架（9）和下安装架（10）的一侧铰接，另一侧通过销钉（11）活动连接。
6.根据权利要求1所述的一种新型患者实时三维光学定位系统，其特征在于：所述系统服务器连接报警系统。
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