CN108635681A - 一种摆位方法、装置、上位机及放射治疗系统 - Google Patents

一种摆位方法、装置、上位机及放射治疗系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种摆位方法、装置、上位机及放射治疗系统，属于放射治疗领域。该方法包括：获取无创定位装置上设置的参考标记点在红外坐标系中的位置；根据参考标记点在红外坐标系中的位置，及电子扫描图像中参考标记点与指定的图像中心点间的相对位置，确定图像中心点在红外坐标系中的位置；基于图像中心点在红外坐标系中的位置，放射治疗设备的等中心点在患者支撑装置坐标系中的位置，及红外坐标系与患者支撑装置坐标系之间的转换关系，确定在患者支撑装置坐标系中图像中心点与等中心点之间的第一偏移量；在患者支撑装置坐标系中，通过调整患者支撑装置的位置将第一偏移量调整为预设偏移量。该摆位方法的成本较低，且不会对患者带来伤害。

Description

一种摆位方法、装置、上位机及放射治疗系统
技术领域
本发明涉及放射治疗领域，特别涉及一种摆位方法、装置、上位机及放射治疗系统。
背景技术
在放射治疗之前，需要移动治疗床对患者进行摆位，以将患者患部的靶点与放射治疗设备的等中心点对准，从而保证放射治疗的精度。其中，该等中心点是指将放射治疗设备中放射源的射束焦点调整至放射治疗设备的治疗腔室的轴线上后，该射束焦点在该治疗腔室中所处的点。
相关技术中，一般采用定位头框或者图像引导放射治疗(image guide radiationtherapy，IGRT)系统对患者进行摆位。其中，该定位头框通过定位头钉将患者的患部固定，并通过与该定位头框连接的适配器将患者的患部定位在治疗床的预设位置；该IGRT系统可以在摆位过程中实时采集患部的IGRT图像，并可以基于该IGRT图像确定患部与该等中心点的偏移量，进而可以根据该偏移量调整治疗床的位置，实现对患者的摆位。
但是，定位头框为有创定位装置，对患者的伤害较大；IGRT系统虽然不会对患者带来伤害，但其成本较高。
发明内容
本发明提供了一种摆位方法、装置、上位机及放射治疗系统，可以解决相关技术中的摆位方法成本较高，或者会对患者造成伤害的问题。所述技术方案如下：
第一方面，提供了一种摆位方法，所述方法包括：
在摆位阶段，获取无创定位装置上设置的参考标记点在红外定位系统的红外坐标系中的位置；
根据所述参考标记点在所述红外坐标系中的位置，以及电子扫描图像中所述参考标记点与指定的图像中心点之间的相对位置，确定所述图像中心点在所述红外坐标系中的位置；
基于所述图像中心点在所述红外坐标系中的位置，放射治疗设备的等中心点在放射治疗设备的患者支撑装置坐标系中的位置，以及所述红外坐标系与所述患者支撑装置坐标系之间的转换关系，确定在所述患者支撑装置坐标系中所述图像中心点与所述等中心点之间的第一偏移量；
在所述患者支撑装置坐标系中，通过调整患者支撑装置的位置将所述第一偏移量调整为预设偏移量。
可选的，所述方法还包括：
在摆位阶段，检测患者体表设置的定位标记点在所述红外坐标系中的位置；
确定在所述红外坐标系中所述定位标记点与所述参考标记点之间的第一相对位置；
根据所述红外坐标系与所述患者支撑装置坐标系之间的转换关系，确定在所述患者支撑装置坐标系中所述第一相对位置与基准位置之间的第二偏移量，所述基准位置为所述电子扫描图像中所述定位标记点与所述参考标记点之间的相对位置；
在所述患者支撑装置坐标系中，通过调整患者支撑装置的位置将所述第二偏移量调整为预设偏移量。
可选的，所述患者体表设置有多个定位标记点；
所述确定在所述红外坐标系中所述定位标记点与所述参考标记点之间的第一相对位置，包括：
分别确定在所述红外坐标系中每个所述定位标记点与所述参考标记点之间的第一相对位置，得到多个第一相对位置；
所述确定在所述患者支撑装置坐标系中所述第一相对位置与基准位置之间的第二偏移量，包括：
根据所述红外坐标系与所述患者支撑装置坐标系之间的转换关系，分别确定在所述患者支撑装置坐标系中每个所述第一相对位置与基准位置之间的第二偏移量，得到多个第二偏移量；
所述通过调整患者支撑装置的位置将所述第二偏移量调整为预设偏移量，包括：
检测每个所述第二偏移量是否处于预设偏移量范围；
当检测不处于所述预设偏移量范围内的第二偏移量的个数大于预设阈值时，通过调整患者支撑装置的位置将所述第二偏移量调整为预设偏移量。
可选的，所述确定在所述患者支撑装置坐标系中所述图像中心点与所述等中心点之间的第一偏移量，包括：
根据所述图像中心点在所述红外坐标系中的位置，以及所述红外坐标系与患者支撑装置坐标系之间的转换关系，确定所述图像中心点在所述患者支撑装置坐标系中的位置；
基于所述图像中心点在所述患者支撑装置坐标系中的位置，以及所述等中心点在所述患者支撑装置坐标系中的位置，确定所述患者支撑装置坐标系中，所述图像中心点与所述等中心点之间的第一偏移量。
可选的，所述无创定位装置包括：定位面膜以及用于固定所述定位面膜的定位支架；
所述定位面膜和/或所述定位支架上设置至少一个所述参考标记点。
可选的，所述无创定位装置上设置有至少三个参考标记点；
所述至少三个参考标记点中，任意两个参考标记点在第一平面内的正投影不重叠，所述第一平面为患者支撑装置坐标系中任意两个坐标轴定义的平面。
第二方面，提供了一种摆位装置，所述装置包括：
第一获取模块，用于获取无创定位装置上设置的参考标记点在红外定位系统的红外坐标系中的位置；
第一确定模块，用于根据所述参考标记点在所述红外坐标系中的位置，以及电子扫描图像中所述参考标记点与指定的图像中心点之间的相对位置，确定所述图像中心点在所述红外坐标系中的位置；
第二确定模块，用于基于所述图像中心点在所述红外坐标系中的位置，放射治疗设备的等中心点在放射治疗设备的患者支撑装置坐标系中的位置，以及所述红外坐标系与所述患者支撑装置坐标系之间的转换关系，确定在所述患者支撑装置坐标系中所述图像中心点与所述等中心点之间的第一偏移量；
调整模块，用于在所述患者支撑装置坐标系中，通过调整患者支撑装置的位置将所述第一偏移量调整为预设偏移量。
第三方面，提供了一种上位机，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面所述的摆位方法。
第四方面，提供了一种放射治疗系统，所述放射治疗系统包括：红外定位系统、患者支撑装置和如第三方面所述的上位机。
第五方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当所述计算机可读存储介质在计算机上运行时，使得计算机执行上述第一方面所述的摆位方法。
综上所述，本发明实施例提供了一种摆位方法、装置、上位机及放射治疗系统，上位机获取到无创定位装置上设置的参考标记点在红外坐标系中的位置后，可以进一步确定电子扫描图像中图像中心点在该红外坐标系中的位置，之后可以基于红外坐标系与患者支撑装置坐标系之间的转换关系，确定在患者支撑装置坐标系中该图像中心点与放射治疗设备的等中心点之间的第一偏移量，并通过调整患者支撑装置的位置将该第一偏移量调整为预设偏移量，以实现对患者的摆位。该方法结合红外定位系统进行摆位，成本较低，且不会对患者造成伤害。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种放射治疗系统的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种摆位方法的流程图；
图3是本发明实施例提供的另一种摆位方法的流程图；
图4是本发明实施例提供的一种确定第一偏移量的方法流程图；
图5是本发明实施例提供的一种放射治疗阶段的位置检测方法的流程图；
图6是本发明实施例提供的一种摆位装置的结构示意图；
图7是本发明实施例提供的另一种摆位装置的结构示意图；
图8是本发明实施例提供的一种上位机的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
图1是本发明实施例提供的一种放射治疗系统的结构示意图，如图1所示，该放射治疗系统可以包括红外定位系统01、上位机02、患者支撑装置03以及设置在该患者支撑装置03上的无创定位装置031，该无创定位装置031上可以设置有参考标记点A。
其中，红外定位系统01可以设置在该患者支撑装置03的上方；该上位机02分别与该红外定位系统01和该患者支撑装置03连接。在摆位阶段以及放射治疗阶段，患者的体表可以设置有定位标记点，该红外定位系统01可以检测参考标记点A的位置，以及定位标记点的位置，并可以根据检测到的位置确定患者支撑装置的偏移量。该红外定位系统01可以将该偏移量发送至上位机02。上位机02可以根据该偏移量调整该患者支撑装置03的位置。
在本发明实施例中，该患者支撑装置03可以为治疗床、治疗座椅或其他用于支撑、定位患者的装置。
可选的，如图1所示，该红外定位系统01可以包括红外探测模块011，该红外探测模块011的探测范围可以覆盖参考标记点A和定位标记点所在的区域。该红外探测模块011可以发出探测光，从而探测到定位标记点以及参考标记点在红外坐标系中的位置。
可选的，如图1所示，该红外定位系统01还可以包括处理模块012，该处理模块012可以分别与该红外探测模块011和该上位机02连接。例如，该处理模块012可以通过有线网络或者无线网络与其他设备建立连接。该红外探测模块011可以将探测到的位置发送至处理模块012。该处理模块012可以将该位置发送至上位机02，以便上位机02可以根据该位置调整患者支撑装置的位置，由此可以实现对患者支撑装置的自动化控制，提高了摆位以及放射治疗的效率。
参考图1可以看出，该放射治疗系统中还可以包括治疗机架04，该治疗机架04中设置有多个放射源041，该多个放射源041发出的治疗射束可以相交于一点O，该点即为射束焦点。在放射治疗的过程中，需要保证患者患部的靶点与该射束焦点对准。如图1所示，该红外探测模块011可以设置在该患者支撑装置03的上方，且与该治疗机架04对设置。
可选的，在本发明实施例中，该红外探测模块011可以包括至少一个红外探测器，该红外探测器可以发射红外线，并能够接收标记点以及每个参考标记点反射的红外线，进而可以根据接收到的红外线确定定位标记点以及参考标记点在红外坐标系中的位置。相应的，该无创定位装置031上设置的参考标记点以及患者体表所设置的定位标记点上均可以涂覆有能够有效反射红外线的红外反射材料，以提高该红外探测器对该定位标记点以及参考标记点的定位精度。
图2是本发明实施例提供的一种摆位方法的流程图，该方法可以应用于图1所示的上位机02中，参考图2，该方法可以包括：
步骤101、在摆位阶段，获取无创定位装置上设置的参考标记点在红外定位系统的红外坐标系中的位置。
在本发明实施例中，红外定位系统可以在摆位阶段，实时采集参考标记点在红外坐标系中的位置，并将采集到位置发送至上位机。当该无创定位装置为用于固定患者头部的头部定位装置时，该无创定位装置可以包括定位面膜以及用于固定该定位面膜的定位支架。该参考标记点可以设置在该定位面膜上，也可以设置在该定位支架上，或者还可以在该定位面膜以及该定位支架上均设置参考标记点。
步骤102、根据该参考标记点在该红外坐标系中的位置，以及电子扫描图像中该参考标记点与指定的图像中心点之间的相对位置，确定该图像中心点在该红外坐标系中的位置。
该电子扫描图像可以为采用断层扫描仪扫描得到的图像，例如可以为电子计算机断层扫描(ComputedTomography，CT)图像或者核磁共振图像等。该图像中心点可以为该电子扫描图像中的指定点，例如可以为治疗医师预先在该电子扫描图像中任意指定的一点。
步骤103、基于该图像中心点在该红外坐标系中的位置，放射治疗设备的等中心点在放射治疗设备的患者支撑装置坐标系中的位置，以及该红外坐标系与该患者支撑装置坐标系之间的转换关系，确定在该患者支撑装置坐标系中该图像中心点与该等中心点之间的第一偏移量。
在本发明实施例中，上位机可以基于图像中心点在该红外坐标系中的位置，以及红外坐标系与患者支撑装置坐标系之间的转换关系，确定该图像中心点在患者支撑装置坐标系中的位置，进而即可确定在该患者支撑装置坐标系中，该图像中心点与该等中心点之间的第一偏移量。
步骤104、在该患者支撑装置坐标系中，通过调整患者支撑装置的位置将该第一偏移量调整为预设偏移量。
在本发明实施例中，该预设偏移量可以为0，即上位机在调整患者支撑装置后，可以使得图像中心点与放射治疗设备的等中心点对准；当然，该预设偏移量也可以为不为0的固定值，相应的，上位机在调整患者支撑装置后，可以使图像中心点与等中心点保持已知的相对位置关系。
综上所述，本发明实施例提供了一种摆位方法，上位机获取到无创定位装置上设置的参考标记点在红外坐标系中的位置后，可以进一步确定电子扫描图像中图像中心点在该红外坐标系中的位置，之后可以基于红外坐标系与患者支撑装置坐标系之间的转换关系，确定在患者支撑装置坐标系中该图像中心点与放射治疗设备的等中心点之间的第一偏移量，并通过调整患者支撑装置的位置将该第一偏移量调整为预设偏移量，以实现对患者的摆位。该方法结合红外定位系统进行摆位，成本较低，且不会对患者造成伤害。
图3是本发明实施例提供的另一种摆位方法的流程图，该方法可以应用于图1所示的上位机02中，参考图3，该方法可以包括：
步骤201、获取无创定位装置上设置的参考标记点在红外坐标系中的位置。
在本发明实施例中，上位机可以获取红外定位系统所采集到的参考标记点的位置。该无创定位装置可以包括定位面膜以及用于固定该定位面膜的定位支架。该参考标记点可以设置在该定位面膜上，也可以设置在该定位支架上，或者还可以在该定位面膜以及该定位支架上均设置参考标记点。
为了保证摆位的精度，该无创定位装置上可以设置有至少三个参考标记点，并且该至少三个参考标记点中，任意两个参考标记点在第一平面内的正投影不重叠，该第一平面可以为患者支撑装置坐标系中任意两个坐标轴定义的平面。
示例的，治疗医师可以预先在定位面膜上安装一个参考标记点，并在定位支架上安装两个参考标记点。在摆位阶段，红外定位系统可以获取该三个参考标记点中每个参考标记点在红外坐标系中的位置，并将每个参考标记点的位置上报至上位机。
步骤202、根据该参考标记点在红外坐标系中的位置，以及在电子扫描图像的图像坐标系中，该参考标记点与该图像中心点之间的相对位置，确定该图像中心点在该红外坐标系中的位置。
在本发明实施例中，还可以在患者的体表设置至少一个定位标记点。在完成定位标记点以及参考标记点的设置之后，在摆位阶段开始之前(即制定治疗计划时)，可以采用断层扫描仪(例如CT扫描仪或者核磁共振扫描仪)扫描患者的患部，得到患部的电子扫描图像。之后，治疗医师或者上位机可以在该电子扫描图像中任意选取一点作为图像中心点，上位机可以根据电子扫描图像所在的图像坐标系(也称为DICOM坐标系)中，参考标记点与该图像中心点之间的相对位置，以及该参考标记点在红外坐标系中的位置，确定出该图像中心点在红外坐标系中的位置。
若该无创定位装置上设置有多个参考标记点，作为一种可选的实现方式，上位机可以任意选取一个目标参考标记点，并基于该目标参考标记点在红外坐标系中的位置，以及图像坐标系中，目标参考标记点与图像中心点之间的相对位置，确定该图像中心点在红外坐标系中的位置。
作为另一种可选的实现方式，上位机也可以分别基于每个参考标记点在红外坐标系中的位置，以及图像坐标系中，该参考标记点与图像中心点之间的相对位置，确定出一个图像中心点在红外坐标系中的位置，由此可以得到多个图像中心点的位置；之后上位机可以计算该多个图像中心点的位置的平均值，并将该平均值确定为该图像中心点在红外坐标系中的位置。
步骤203、根据图像中心点在红外坐标系中的位置，以及该红外坐标系与患者支撑装置坐标系之间的转换关系，确定该图像中心点在该患者支撑装置坐标系中的位置。
在本发明实施例中，上位机中预先存储有红外坐标系与患者支撑装置坐标系之间的转换关系，该转换关系可以是根据等中心点在患者支撑装置坐标系中的位置，以及该等中心点在红外坐标体系中的位置确定的。该等中心点在红外坐标体系中的位置可以为该上位机预先获取的。该转换关系可以包括患者支撑装置坐标系中每个坐标轴的位置值与红外坐标系中对应坐标轴的位置值之间的函数关系。在转换坐标时，上位机可以将图像中心点在红外坐标系中的位置带入至该函数关系中，得到图像中心点在该患者支撑装置坐标系中的位置。
示例的，假设红外坐标系与患者支撑装置坐标系中对应之间的转换关系满足下述公式：
其中，x，y，z分别为红外坐标系中三个坐标轴的坐标值，u，v，w分别为患者支撑装置坐标系中三个坐标轴的坐标值，a1至a3，b1至b3以及c1至c3均为预设的转换系数。若上位机所确定的图像中心点在红外坐标系中的位置为(x1，y1，z1)，则根据上述公式(1)，上位机可以确定该图像中心点在患者支撑装置坐标系中的位置为(u1，v1，w1)，其中，u1＝a1x1+a2y1+a3z1，v1＝b1x1+b2y1+b3z1，w1＝c1x1+c2y1+c3z1。
步骤204、基于该图像中心点在该患者支撑装置坐标系中的位置，以及放射治疗设备的等中心点在该患者支撑装置坐标系中的位置，确定该患者支撑装置坐标系中，该图像中心点与该等中心点之间的第一偏移量。
进一步的，上位机可以根据预先确定的放射治疗设备的等中心点在该患者支撑装置坐标系中的位置，以及该图像中心点在该患者支撑装置坐标系中的位置，确定确定在患者支撑装置坐标系中该图像中心点与该等中心点之间的第一偏移量。
由于该患者支撑装置坐标系为三维坐标系，因此该第一偏移量可以为三维偏移量，即该第一偏移量可以包括三个子数据，每个子数据可以用于指示患者支撑装置在患者支撑装置坐标系中，沿每个坐标轴的偏移量。
作为本发明实施例一种可选的实现方式，在上述步骤202之后，上位机在基于该图像中心点在红外坐标系中的位置确定该第一偏移量时，参考图4，还可以通过下述方法实现：
步骤203a、确定等中心点在红外坐标系中的位置。
在本发明实施例中，可以预先在该等中心点处设置标记点，红外定位系统可以检测该标记点来获取等中心点在红外坐标系中的位置，并将该位置上报至上位机。
步骤204a、基于该图像中心点在该红外坐标系中的位置，以及该等中心点在该红外坐标系中的位置，确定在该红外坐标系中，该图像中心点与该等中心点在该红外坐标系中的第一偏移量。
进一步的，上位机可以计算在红外坐标系中，该图像中心点与该等中心点之间的第一偏移量。
步骤205a、将该第一偏移量转换至该患者支撑装置坐标系。
最后，上位机可以再根据红外坐标系与患者支撑装置坐标系之间的转换关系，将该第一偏移量转换至该患者支撑装置坐标系，以便可以根据患者支撑装置坐标系中的第一偏移量，调整患者支撑装置的位置。
步骤205、在患者支撑装置坐标系中，通过调整患者支撑装置的位置将该第一偏移量调整为预设偏移量。
上位机确定图像中心点与等中心点之间的第一偏移量之后，即可通过调整该患者支撑装置的位置，将该第一偏移量调整为预设偏移量。在本发明实施例中，该预设偏移量可以为0，即上位机在调整患者支撑装置后，可以使得图像中心点与放射治疗设备的等中心点对准；当然，该预设偏移量也可以为不为0的固定值，相应的，上位机在调整患者支撑装置后，可以使图像中心点与等中心点保持相对的已知位置关系。
在本发明实施例中，上位机将第一偏移量调整为预设偏移量后，可以实现对患者的初步摆位。为了保证摆位的精度，该上位机还可以继续对患者进行精确摆位，继续参考图3，该精确摆位的过程可以包括：
步骤206、获取患者体表设置的定位标记点在红外坐标系中的位置。
在本发明实施例中，患者的体表可以设置有至少一个定位标记点，例如，在对患者的头部进行放射治疗时，可以在患者的鼻骨处设置至少一个定位标记点。在精确摆位的过程中，红外定位系统可以检测该每个定位标记点在红外坐标系中的位置，并将检测到的位置发送至上位机。
步骤207、确定在红外坐标系中，定位标记点与参考标记点之间的第一相对位置。
进一步的，上位机可以根据初步摆位阶段中检测到的参考标记点在红外坐标系中的位置计算该第一相对位置；或者，上位机也可以在该精确摆位的阶段中，再次获取红外定位系统检测到的该参考标记点的位置，并计算在红外坐标系中，该定位标记点与参考标记点之间第一相对位置。
若患者的体表设置有多个定位标记点，则上位机可以分别确定每个定位标记点与参考标记点之间在红外坐标系中的第一相对位置，得到与该多个定位标记点一一对应的多个第一相对位置。
在本发明实施例中，每个定位标记点对应的第一相对位置可以包括该定位标记点的位置以及每个参考标记点的位置。或者，每个定位标记点对应的第一相对位置可以包括该定位标记点与每个参考标记点之间的向量。其中，该定位标记点的位置，以及参考标记点的位置可以为红外坐标系中的位置；或者，上位机可以基于该定位标记点和参考标记点确定参考原点(例如可以将任一参考标记点或定位标记点确定为参考原点，或者可以将两个参考标记点之间连线的中点确定为参考原点)，然后以该参考原点对该红外坐标系进行转换后得到转换坐标系，该坐标也可以是指该转换坐标系中的位置。
步骤208、根据红外坐标系与患者支撑装置坐标系之间的转换关系，确定在患者支撑装置坐标系中，该第一相对位置与基准位置之间的第二偏移量。
该基准位置为预先获取到的电子扫描图像中，定位标记点与该参考标记点之间的相对位置，即该基准位置为图像坐标系中的基准位置。在本发明实施例中，上位机可以根据红外坐标系与患者支撑装置坐标系之间的转换关系，将该第一相对位置转换至患者支撑装置坐标系；并可以根据图像坐标系与患者支撑装置坐标系之间的转换关系，将该基准位置转换至患者支撑装置坐标系。之后，即可计算出在患者支撑装置坐标系中，该第一相对位置与基准位置之间的第二偏移量。
若患者的体表设置了多个定位标记点，则相应的，每个定位标记点可以对应有一个基准位置。参考上述针对第一相对位置的描述，每个定位标记点对应的基准位置可以包括：该定位标记点以及每个参考标记点在图像坐标系中的位置，或者可以包括：该定位标记点以及每个参考标记点在转换坐标系(对该图像坐标系进行转换后得到的坐标系)中的位置，又或者，可以包括该定位标记点与每个参考标记点之间的向量。
进一步的，上位机可以分别确定在患者支撑装置坐标系中，每个第一相对位置与对应的基准位置之间的第二偏移量，得到与该多个定位标记点一一对应的多个第二偏移量。其中，在计算每个定位标记点对应的第二偏移量时，上位机可以先根据该定位标记点对应的基准位置所包括的位置或者向量，确定在患者支撑装置坐标系中，电子扫描图像中该定位标记点与参考标记点之间的第一欧氏距离，并将该第一欧式距离作为参考距离；然后可以根据该定位标记点对应的第一相对位置所包括的位置或者向量，确定精确摆位阶段，该定位标记点与参考标记点之间在患者支撑装置坐标系中的第二欧氏距离，该第二欧式距离即为精确摆位阶段中的实测距离，之后即可将该第二欧氏距离与第一欧氏距离之间的差值确定为该定位标记点所对应的第二偏移量。
若该无创定位装置上仅设置有一个参考标记点，则上位机获取到任一定位标记点与该参考标记点之间的相对位置后，可以直接计算该任一定位标记点对应的相对位置与该任一定位标记点对应的基准位置之间的偏差。
若该无创定位装置上设置有多个参考标记点，则任一定位标记点对应的第一欧氏距离可以是指该定位标记点与各个参考标记点之间的欧氏距离的平均值；在精确摆位的过程中，上位机获取到该定位标记点与每个参考标记点之间的第一相对位置，得到多个第一相对位置后，可以基于每个第一相对位置，确定该定位标记点与每个参考标记点之间的第二欧氏距离，得到多个第二欧氏距离，然后可以分别计算每个第二欧氏距离与该第一欧氏距离之间的偏移量，得到多个偏移量，之后可以将该多个偏移量的平均值确定为该定位标记点对应的第二偏移量；或者，该上位机计算得到多个第二欧式距离后，可以先计算该多个第二欧式距离的平均值，然后再计算该多个第二欧式距离的平均值与该第一欧式距离的差值，得到该第二偏移量。
示例的，假设患者的鼻骨处设置有三个定位标记点B1、B2和B3，无创定位装置上设置有两个参考标记点A1和A2；则该上位机所确定的在患者支撑装置坐标系中的第一相对位置、基准位置以及第二偏移量可以如表1所示。
表1
定位标记点 第一相对位置 基准位置 第二偏移量
B1 (B1,A1)(B1,A2) (B1',A1')(B1',A2') Δ1
B2 (B2,A1)(B2,A2) (B2',A1')(B2',A2') Δ2
B3 (B3,A1)(B3,A2) (B3',A1')(B3',A2') Δ3
其中，参考表1可以看出，定位标记点B1对应的有两个第一相对位置，该两个第一相对位置分别为精确摆位阶段中，该定位标记点B1与参考标记点A1在患者支撑装置坐标系中的相对位置，以及定位标记点B1与参考标记点A2在患者支撑装置坐标系中的相对位置；相应的，上位机预先可以获取到该定位标记点B1对应的两个基准位置，该两个基准位置分别为在进行电子图像扫描时，定位标记点B1'(与定位标记点B1为同一点)与参考标记点A1'(与参考标记点A1为同一点)在患者支撑装置坐标系中的相对位置，以及定位标记点B1'与参考标记点A2'(与参考标记点A2为同一点)在患者支撑装置坐标系中的相对位置。
上位机在计算该定位标记点B1对应的第二偏移量时，可以分别计算B1'和A1'之间的欧式距离，以及B1'和A2'之间的欧式距离，之后可以将该两个欧式距离的平均值确定为第一欧式距离。进一步的，上位机可以分别计算B1和A1之间的欧式距离，以及B1和A2之间的欧式距离，得到两个第二欧式距离；最后，上位机可以将该两个第二欧式距离的平均值与该第一欧式距离的差值确定为该定位标记点B1对应的第二偏移量Δ1。
对于定位标记点B2和B3，上位机也可以采用上述方法分别计算得到每个定位标记点对应的第二偏移量Δ2和Δ3，最终可以获取到如表1所示的三个第二偏移量。
步骤209、在患者支撑装置坐标系中，通过调整患者支撑装置的位置将第二偏移量调整为预设偏移量。
在本发明实施例中，上位机在获取到至少一个第二偏移量后，可以分别检测每个第二偏移量是否处于预设偏移量范围；当检测到不处于该预设偏移量范围内的第二偏移量的个数大于预设阈值时，可以确定患者的摆位误差较大，因此可以通过调整患者支撑装置的位置将第二偏移量调整为预设偏移量；否则，当检测到不处于该预设偏移量范围内的第二偏移量的个数不大于该预设阈值时，可以确定患者的摆位精度满足要求，无需再调整患者支撑装置的位置。
该预设偏差范围可以为治疗医师预先确定的，例如可以为0至3mm；该预设阈值可以是根据获取到的第二偏移量的个数确定的正整数，例如该预设阈值可以为第二偏移的个数的三分之一。当上位机检测到三个定位标记点所对应的三个第二偏移量时，该预设阈值可以为1。此时，该上位机可以在检测到不处于该预设偏移量范围的第二偏移量的个数大于1时，确定需要调整患者支撑装置的位置。
当检测到不处于该预设偏移量范围内的第二偏移量的个数为0时，可以确定患者未移动，因此无需再调整患者支撑装置的位置；当检测到不处于该预设偏移量范围内的第二偏移量的个数为1时，可以确定可能只是患者头部的其他部位(例如眉毛)带动鼻骨处的定位标记点发生了微小偏移，而非患者头部在定位面膜内发生偏移，因此也可以不调整患者支撑装置的位置。
通过本发明实施例提供的方法，在面膜未产生形变的前提下，即使患者的头部在定位面膜内发生微小移动，也可以通过监测患者鼻骨处设置的定位标记点相对于无创定位装置上各参考标记点发生的偏移量来调整患者支撑装置的位置，达到了精确摆位的目的。
需要说明的是，本步骤中所述的预设偏移量与上述步骤205中所述的预设偏移量可以相同，也可以不同，本发明实施例对此不做限定。
还需要说明的是，本发明实施例提供的摆位方法是将图像中心点与放射治疗设备的等中心点对准或者使两这个保持已知的相对位置关系。而由于在电子扫描图像中，靶点(可能为多个)与图像中心点之间的相对位置是固定的，因此在进行放射治疗时，可以通过该靶点与图像中心点之间的相对位置调整患者支撑装置的位置，最终使得靶点与放射治疗设备的等中心点对准。
图5是本发明实施例提供的一种放射治疗阶段的位置检测方法的流程图，参考图5，该方法可以包括：
步骤301、在放射治疗阶段，获取在红外坐标系中患者体表设置的定位标记点与该参考标记点之间的第二相对位置。
在本发明实施例中，在放射治疗的阶段，红外定位系统可以周期性的检测患者体表设置的定位标记点的位置，并可以将该位置上报至上位机。上位机进而可以计算在红外坐标系中该定位标记点与参考标记点之间的第二相对位置。若患者的体表设置有多个定位标记点，则上位机可以分别确定每个定位标记点与参考标记点之间的第二相对位置，得到多个第二相对位置。
参考上述针对第一相对位置的描述，每个定位标记点对应的第二相对位置可以包括该定位标记点以及每个参考标记点在红外坐标系中的坐标，或者可以包括该定位标记点以及每个参考标记点在转换坐标系中的坐标，又或者，可以包括该定位标记点与每个参考标记点之间的向量。
步骤302、确定在红外坐标系中该第二相对位置与参考位置之间的第三偏移量。
该参考位置可以为摆位阶段结束时，定位标记点与该参考标记点之间在红外坐标系中的相对位置。若患者的体表设置了多个定位标记点，则相应的，上位机中可以存储有与该多个定位标记点一一对应的多个参考位置。
进一步的，上位机可以分别确定每个第二相对位置与对应的参考位置之间的第三偏移量，得到与该多个定位标记点一一对应的多个第三偏移量。该确定每个第三偏移量的过程可以参考上述确定第二偏移量的过程，此处不再赘述。
步骤303、根据该第三偏移量判断是否调整患者支撑装置的位置。
在本发明实施例中，上位机获取到至少一个第三偏移量后，可以分别检测每个第三偏移量是否处于预设偏差范围；当检测到不处于该预设偏移量范围内的第三偏移量的个数大于预设数量阈值时，可以确定患者的摆位误差较大，因此可以中止放射治疗，并根据该第三偏移量调整患者支撑装置的位置；否则，当检测到不处于该预设偏差范围内的第按偏移量的个数不大于该预设数量阈值时，可以确定患者的摆位精度满足要求，可以继续进行放射治疗，而无需再调整患者支撑装置的位置。
需要说明的是，本步骤中所参考的预设偏差范围与上述步骤209中所述的预设偏移量范围可以相同，也可以不同；同理，该预设数量阈值与上述步骤209中所述的预设阈值可以相同，也可以不同，本发明实施例对此不做限定。
综上所述，本发明实施例提供了一种摆位方法，上位机获取到无创定位装置上设置的参考标记点在红外坐标系中的位置后，可以进一步确定电子扫描图像中图像中心点在该红外坐标系中的位置，之后可以基于红外坐标系与患者支撑装置坐标系之间的转换关系，确定在患者支撑装置坐标系中该图像中心点与放射治疗设备的等中心点之间的第一偏移量，并通过调整患者支撑装置的位置将该第一偏移量调整为预设偏移量，以实现对患者的摆位。该方法结合红外定位系统进行摆位，成本较低，且不会对患者造成伤害。
需要说明的是，本发明实施例提供的摆位方法的步骤的先后顺序可以进行适当调整，步骤也可以根据情况进行相应增减，例如步骤205至步骤209可以根据情况删除。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化的方法，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此不再赘述。
图6是本发明实施例提供的一种摆位装置的结构示意图，该装置可以应用于图1所示的上位机02中，参考图6，该装置可以包括：
第一获取模块401，用于在摆位阶段，获取无创定位装置上设置的参考标记点在红外定位系统的红外坐标系中的位置。
第一确定模块402，用于根据该参考标记点在该红外坐标系中的位置，以及电子扫描图像中该参考标记点与指定的图像中心点之间的相对位置，确定该图像中心点在该红外坐标系中的位置。
第二确定模块403，基于该图像中心点在该红外坐标系中的位置，放射治疗设备的等中心点在放射治疗设备的患者支撑装置坐标系中的位置，以及该红外坐标系与该患者支撑装置坐标系之间的转换关系，确定在该患者支撑装置坐标系中该图像中心点与该等中心点之间的第一偏移量。
调整模块404，用于在该患者支撑装置坐标系中，通过调整患者支撑装置的位置将该第一偏移量调整为预设偏移量。
可选的，该第一获取模块401，还用于在摆位阶段，获取患者体表设置的定位标记点在该红外坐标系中的位置；参考图7，该装置还可以包括：
第三确定模块405，用于确定在该红外坐标系中该定位标记点与该参考标记点之间的第一相对位置。
第四确定模块406，用于根据该红外坐标系与该患者支撑装置坐标系之间的转换关系，确定在患者支撑装置坐标系中该第一相对位置与基准位置之间的第二偏移量，该基准位置为该电子扫描图像中该定位标记点与该参考标记点之间的相对位置。
该调整模块404，还用于在该患者支撑装置坐标系中，通过调整患者支撑装置的位置将该第二偏移量调整为预设偏移量。
可选的，该患者体表设置有多个定位标记点；
该第三确定模块405，用于分别确定在该红外坐标系中每个该定位标记点与该参考标记点之间的第一相对位置，得到多个第一相对位置。
该第四确定模块406，用于根据该红外坐标系与该患者支撑装置坐标系之间的转换关系，分别确定在该患者支撑装置坐标系中每个该第一相对位置与基准位置之间的第二偏移量，得到多个第二偏移量。
相应的，该调整模块404可以用于：
检测每个该第二偏移量是否处于预设偏移量范围；当检测不处于该预设偏移量范围内的第二偏移量的个数大于预设阈值时，通过调整患者支撑装置的位置将该第二偏移量调整为预设偏移量。
可选的，该第二确定模块403可以用于：
根据该图像中心点在该红外坐标系中的位置，以及该红外坐标系与患者支撑装置坐标系之间的转换关系，确定该图像中心点在该患者支撑装置坐标系中的位置；
基于该图像中心点在该患者支撑装置坐标系中的位置，以及该等中心点在该患者支撑装置坐标系中的位置，确定该患者支撑装置坐标系中，该图像中心点与该等中心点之间的第一偏移量。
可选的，如图7所示，该装置还可以包括：
第二获取模块407，用于在放射治疗阶段，获取在该红外坐标系中患者体表设置的定位标记点与该参考标记点之间的第二相对位置。
第五确定模块408，用于确定在该红外坐标系中该第二相对位置与参考位置之间的第三偏移量，该参考位置为摆位阶段结束时，该定位标记点与该参考标记点之间在该红外坐标系中的相对位置。
处理模块409，用于根据该第三偏移量判断是否调整患者支撑装置的位置。
可选的，该无创定位装置包括：定位面膜以及用于固定该定位面膜的定位支架；该定位面膜和/或该定位支架上设置至少一个该参考标记点。
可选的，该无创定位装置上设置有至少三个参考标记点；该至少三个参考标记点中，任意两个参考标记点在第一平面内的正投影不重叠，该第一平面为患者支撑装置坐标系中任意两个坐标轴定义的平面。
综上所述，本发明实施例提供了一种摆位装置，该装置获取到无创定位装置上设置的参考标记点在红外坐标系中的位置后，可以进一步确定电子扫描图像中图像中心点在该红外坐标系中的位置，之后可以基于红外坐标系与患者支撑装置坐标系之间的转换关系，确定在患者支撑装置坐标系中该图像中心点与放射治疗设备的等中心点之间的第一偏移量，并通过调整患者支撑装置的位置将该第一偏移量调整为预设偏移量，以实现对患者的摆位。该装置能够结合红外定位系统进行摆位，成本较低，且不会对患者造成伤害。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置和模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
图8是本发明实施例提供的一种上位机的结构示意图，参考图8，该上位机02可以包括存储器021、处理器022以及存储在该存储器021中并可在处理器022上运行的计算机程序023，该处理器022执行该计算机程序023时可以实现如图2或图3所示的摆位方法，或图5所示的放射治疗阶段的位置检测方法。
本发明实施例提供了一种放射治疗系统，如图1所示，该放射治疗系统可以包括：红外定位系统01、患者支撑装置03和上位机02。
该上位机02可以包括如图6或图7所示的摆位装置；或者，该上位机02可以为如图8所示的上位机。
本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有指令，当该计算机可读存储介质在计算机上运行时，可以使得计算机执行如图2或图3所示的摆位方法，或图5所示的放射治疗阶段的位置检测方法。
此外，本申请中的术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种摆位方法，其特征在于，所述方法包括：
在摆位阶段，获取无创定位装置上设置的参考标记点在红外定位系统的红外坐标系中的位置；
根据所述参考标记点在所述红外坐标系中的位置，以及电子扫描图像中所述参考标记点与指定的图像中心点之间的相对位置，确定所述图像中心点在所述红外坐标系中的位置；
基于所述图像中心点在所述红外坐标系中的位置，放射治疗设备的等中心点在放射治疗设备的患者支撑装置坐标系中的位置，以及所述红外坐标系与所述患者支撑装置坐标系之间的转换关系，确定在所述患者支撑装置坐标系中所述图像中心点与所述等中心点之间的第一偏移量；
在所述患者支撑装置坐标系中，通过调整患者支撑装置的位置将所述第一偏移量调整为预设偏移量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在摆位阶段，获取患者体表设置的定位标记点在所述红外坐标系中的位置；
确定在所述红外坐标系中所述定位标记点与所述参考标记点之间的第一相对位置；
根据所述红外坐标系与所述患者支撑装置坐标系之间的转换关系，确定在所述患者支撑装置坐标系中所述第一相对位置与基准位置之间的第二偏移量，所述基准位置为所述电子扫描图像中所述定位标记点与所述参考标记点之间的相对位置；
在所述患者支撑装置坐标系中，通过调整患者支撑装置的位置将所述第二偏移量调整为预设偏移量。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述患者体表设置有多个定位标记点；
所述确定在所述红外坐标系中所述定位标记点与所述参考标记点之间的第一相对位置，包括：
分别确定在所述红外坐标系中每个所述定位标记点与所述参考标记点之间的第一相对位置，得到多个第一相对位置；
所述确定在所述患者支撑装置坐标系中所述第一相对位置与基准位置之间的第二偏移量，包括：
根据所述红外坐标系与所述患者支撑装置坐标系之间的转换关系，分别确定在所述患者支撑装置坐标系中每个所述第一相对位置与基准位置之间的第二偏移量，得到多个第二偏移量；
所述通过调整患者支撑装置的位置将所述第二偏移量调整为预设偏移量，包括：
检测每个所述第二偏移量是否处于预设偏移量范围；
当检测不处于所述预设偏移量范围内的第二偏移量的个数大于预设阈值时，通过调整患者支撑装置的位置将所述第二偏移量调整为预设偏移量。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定在所述患者支撑装置坐标系中所述图像中心点与所述等中心点之间的第一偏移量，包括：
根据所述图像中心点在所述红外坐标系中的位置，以及所述红外坐标系与患者支撑装置坐标系之间的转换关系，确定所述图像中心点在所述患者支撑装置坐标系中的位置；
基于所述图像中心点在所述患者支撑装置坐标系中的位置，以及所述等中心点在所述患者支撑装置坐标系中的位置，确定所述患者支撑装置坐标系中，所述图像中心点与所述等中心点之间的第一偏移量。
5.根据权利要求1至4任一所述的方法，其特征在于，所述无创定位装置包括：定位面膜以及用于固定所述定位面膜的定位支架；
所述定位面膜和/或所述定位支架上设置至少一个所述参考标记点。
6.根据权利要求1至4任一所述的方法，其特征在于，所述无创定位装置上设置有至少三个参考标记点；
所述至少三个参考标记点中，任意两个参考标记点在第一平面内的正投影不重叠，所述第一平面为患者支撑装置坐标系中任意两个坐标轴定义的平面。
7.一种摆位装置，其特征在于，所述装置包括：
第一获取模块，用于获取无创定位装置上设置的参考标记点在红外定位系统的红外坐标系中的位置；
第一确定模块，用于根据所述参考标记点在所述红外坐标系中的位置，以及电子扫描图像中所述参考标记点与指定的图像中心点之间的相对位置，确定所述图像中心点在所述红外坐标系中的位置；
第二确定模块，用于基于所述图像中心点在所述红外坐标系中的位置，放射治疗设备的等中心点在放射治疗设备的患者支撑装置坐标系中的位置，以及所述红外坐标系与所述患者支撑装置坐标系之间的转换关系，确定在所述患者支撑装置坐标系中所述图像中心点与所述等中心点之间的第一偏移量；
调整模块，用于在所述患者支撑装置坐标系中，通过调整患者支撑装置的位置将所述第一偏移量调整为预设偏移量。
8.一种上位机，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6任一所述的摆位方法。
9.一种放射治疗系统，其特征在于，所述放射治疗系统包括：红外定位系统、患者支撑装置和如权利要求8所述的上位机。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当所述计算机可读存储介质在计算机上运行时，使得计算机执行权利要求1至6任一所述的摆位方法。
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