CN108992796A - 患者监测系统 - Google Patents

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Abstract

提供了一种监测系统，用于监测患者(20)相对于能够操作以沿着辐射路径输送辐射的治疗设备(16)的定位。模型生成模块(58)被布置成生成正被监测的患者(20)的表面模型。比较模块(64)确定将生成的模型与存储的模型目标表面匹配所需的变换。偏移确定模块(68)然后利用所述变换和指示治疗设备(16)的当前位置的数据来确定偏移值，该偏移值指示患者(20)的表面相对于与施加至患者(20)的由治疗设备(16)生成的辐射的所确定的当前辐射路径相对应的轴线的偏移。如果偏移值超过阈值，可以生成警告或可以停止治疗。

Description

患者监测系统
技术领域
本发明涉及一种患者监测系统。更特别地，本发明的实施例涉及监测患者的定位并且如果发现患者已经移出位置，则在适当的情况下生成警告信号或者停止治疗。本发明特别适用于放射治疗装置等，其中患者移动的精确定位和检测对于成功治疗是重要的。
背景技术
放射治疗包括将辐射束投射到患者身体的预定区域上以破坏或消除其中存在的肿瘤。这种治疗通常是定期和反复进行的。在每次医疗干预时，辐射源必须相对于患者定位，以便以尽可能高的准确度照射所选择区域，以避免辐射辐射束对其有害的相邻组织。如果检测到患者的移动，则应停止治疗以避免照射除肿瘤位置之外的患者区域。
先前已经提出了用于在放射治疗期间辅助患者定位和监测患者移动的许多监测系统，诸如在Vision RT的较早专利和专利申请美国专利No.7,348,974、美国专利No.7,889,906和美国专利申请No.2015-265852中描述的那些监测系统，其全部通过引用包含于此。在Vision RT的专利申请中描述的系统中，获得并处理患者的立体图像以生成识别与成像患者的表面上的点相对应的大量点的3D位置的数据。这些数据可以与前一场合下生成的数据进行比较，并用于以一致的方式定位患者，或在患者移出位置时提供警告。通常，这样的比较涉及进行普鲁克分析以确定将由基于实况图像生成的数据识别的患者表面上的点和由前一场合下生成的数据识别的患者表面上的点之间的位置差异最小化的变换。当定位患者时，可以利用变换来生成用于重新定位患者的指令。在治疗期间，变换用于识别患者何时错位，并且如果患者错位多于阈值量，则生成警告和/或停止治疗。
确定用于生成警告或停止治疗的适当阈值是困难的。如果阈值设置得太低，治疗可能会不必要地停止。相反地，将阈值设置得太高可能导致辐射束被误定向至正在被治疗设备照射的健康组织而不是肿瘤。因此需要解决这个问题的监测患者的方式的改进。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种用于监测患者相对于能够操作以沿着辐射路径输送辐射的治疗设备的定位的监测系统，所述监测系统包括：模型生成模块，其能够操作来生成正被监测的患者的表面模型；目标模型存储器，其能够操作来存储目标表面的模型；比较模块，其能够操作来确定将由所述模型生成模块生成的所述患者的表面模型与存储在所述目标模型存储器中的所述目标表面的模型进行匹配所需的变换；以及偏移确定模块，其能够操作来利用由比较模块确定的变换和指示治疗设备的当前位置的数据来确定指示患者的表面相对于与施加至患者的由治疗设备生成的辐射的所确定的当前辐射路径相对应的轴线的偏移的偏移值。
在一些实施例中，偏移值可以包括指示在与对应于所述当前辐射路径的轴线正交的方向上的所生成的模型表面的质心和目标表面之间的偏移的值。在其他实施例中，偏移值可以包括指示目标区域和所生成的辐射束之间的重叠程度的值。
在又一些实施例中，偏移确定模块可以被布置成利用所确定的变换和指示治疗设备的当前位置的数据来对辐射束经过患者身体的通路进行建模以确定患者是否以可能对患者有害的方式移出位置。
在一些实施例中，监测系统可以被布置成监测治疗设备的位置和方向以确定由治疗设备生成的辐射的当前辐射路径。
在一些实施例中，监测系统能够操作来从治疗设备接收数据，其中所述监测系统被布置成确定所述治疗设备的位置和方向并且基于所接收到的数据来确定由所述治疗设备生成的辐射的当前辐射路径。从治疗设备接收的数据可以包括识别治疗设备已经被指示采用的位置和方向的数据。可替换地，在其他实施例中，治疗设备可以包括监测装置，诸如治疗设备内的伺服机构、步进电机或运动检测器，用于监测治疗设备的定位和方向。
可替换地，在其他实施例中，可以从识别患者将被照射的位置和方向的治疗计划推断对应于由所述治疗设备生成的辐射的当前辐射路径的轴线。
在一些实施例中，监测系统可以包括摄像机系统，所述摄像机系统能够操作来对正被监测的患者的表面进行成像，并且所述模型生成模块能够操作来处理由所述摄像机系统获得的图像以生成正被监测的患者的表面模型。
在一些实施例中，摄像机系统可以被布置为获得治疗设备的图像并且处理图像以确定对应于当前辐射路径的轴线的方向。
在一些实施例中，摄像机系统可以包括能够操作以对投射到患者表面上的光的图案进行成像的摄像机系统。在一些这样的实施例中的光源可以包括激光源，并且投射的光图案可以包括红外光的图案。
在一些实施例中，光的图案可以包括散斑图案，并且摄像机系统可以包括立体摄像机系统。在这样的实施例中，模型生成模块可以被布置为通过识别在散斑图案被投射至的由摄像机系统获得的立体图像中出现的表面的相应部分，来生成在由摄像机系统获得的图像中出现的表面模型。
在其他实施例中，光的图案可以包括线或网格形式或其他预定义的光图案的结构光，并且模型生成模块能够操作来基于由摄像机系统获得的图像中的图案变形来生成在由摄像机系统获得的图像中出现的表面模型。
可替换地，摄像机系统可以包括飞行时间摄像机系统，其中模型生成模块能够操作来基于从表面反射的光的图像的捕获相对于光源的激活的时间来生成在由摄像机系统获得的图像中出现的表面模型。
附图说明
现在将参考附图描述本发明的实施例，其中：
图1是根据本发明实施例的患者监视器的示意性透视图；
图2是图1的患者监视器的摄像机系统的正面透视图；
图3是图1的患者监视器的计算机系统的示意性框图；以及
图4-7是辐射束经过患者的通路的示意图。
具体实施方式
图1是根据本发明实施例的患者监视器的示意性透视图。根据该实施例，提供了通过布线(未示出)连接到计算机14的一组立体摄像机10。计算机14还连接到治疗设备16，诸如用于施加放射治疗的直线加速器。机械床18被提供作为治疗设备的一部分，患者20在治疗期间躺在其上。治疗设备16和机械床18被布置成使得在计算机14的控制下，机械床18和治疗设备16的相对位置可以横向地、垂直地、纵向地和旋转地变化，如由邻近床的箭头在图中示出的。
治疗设备16包括主体22，机架24从主体22延伸。准直器26设置在机架24的远离治疗设备16的主体22的端部。为了改变辐射照射患者20的角度，机架24在计算机14的控制下被布置成围绕穿过治疗设备16的主体22的中心的轴线旋转。另外，治疗设备的照射位置也可以通过旋转在机架24的端部的准直器26来改变。
在使用中，立体摄像机10获得躺在机械床18上的患者20的视频图像。这些视频图像经由布线传递到计算机14。然后，计算机14处理患者20的图像以生成患者的表面模型。将该模型与早期治疗阶段期间生成的患者的模型进行比较。当定位患者时，识别当前模型表面和从较早的阶段获得的目标模型表面之间的差异，并且对齐表面所需的定位指令被确定并发送至机械床18。
随后，在治疗期间与初始设置的任何偏差可以被识别，并且如果偏差大于阈值，则计算机14向治疗设备16发送指令以使治疗停止，直到患者20可以被重新定位为止。
然而，并非所有的移动都必然对辐射对治疗部位的施加具有不利影响。与由治疗设备16生成的辐射束的路径对齐的运动通常对治疗的有效性影响很小，因为辐射仍然施加至治疗部位。更确切地说，这样的移动仅仅具有使治疗部位距辐射源更近或更远的效果。相反，正交于辐射束路径的运动可以具有非常显著的效果(如果发生这种运动)，这可以导致辐射束不能照射治疗部位，而是照射相邻的健康组织。
在该实施例中，除了监测患者20之外，监测系统还监测机架24和准直器26的位置和方向以确定治疗设备16的当前方向，并由此确定由治疗设备16施加至患者20的辐射束的方向。可以之后利用所确定的辐射束的方向和用于将患者的表面匹配至预存储的目标表面所确定的计算的变换来计算识别患者20以可能对患者20有害的方式移出位置的程度的偏移测量。然后可以将该偏移值与阈值进行比较以确定患者的运动是否足以证明需要生成警告或停止治疗。
因此，以这种方式，监测系统不是基于患者运动的绝对测量来生成警告或停止治疗，而是确定相对于治疗设备16的方向以及由此通过治疗设备16施加至患者的辐射的方向的测量。
通过提供分别附接到治疗设备的主体、机架24和准直器26的表面的多个标记30-37，可以便于监测治疗设备16和患者20的相对位置。通过为立体摄像机系统10提供适当的光源并使标记反射，可以通过执行阈值操作来识别与标记30-37相对应的图像部分。这使得能够快速识别与标记30-37相对应的图像部分。通过使用治疗设备16的预期或监测位置来识别标记30-37被期望看见的图像的预期部分，可以附加地便于处理图像以识别与标记30-37相对应的图像的部分。
需要选择标记30-37的定位和格局以考虑在不同时间被遮蔽的治疗设备16的不同部分。
标记30-37的一种合适的布置是如下放置标记30-37。
为了跟踪机架24相对于治疗设备的主体的旋转，两个标记(其中一个在图1中不可见，但位于机架24的远侧上，在与图1中可见的标记30的相应对称位置)可以放置在机架头部上，并且两个标记32、33可以放置在邻近设备16的主体22的治疗设备的主体部分上，标记30-33由此识别正方形或矩形的四个角。四个标记30-33的这种布置确保总是有3个或更多个标记处于与治疗设备16相对放置的立体摄像机系统10的视场中，诸如图1所示。在诸如图1所示的布置中，立体摄像机系统10的摄像机的摄像机平面基本上与机架24的旋转平面对齐，用于跟踪机架24的旋转的标记30-33可以是由粘附到由摄像机系统10观察的治疗设备的表面上的反射材料制成的独立的粘性贴纸。立体摄像机系统10的摄像机的摄像机平面和机架24的旋转平面的对齐简化了跟踪，因为机架24的旋转将仅导致标记30-33的表观位置改变并且不改变标记30-33的表观尺寸或形状。
为了最大化机架24的旋转可以被监测的精度，优选的是，标记30-33的形状和外观应当使得标记30-33的中心在通过立体摄像机系统10获得的图像中出现时可以容易地确定。在该实施例中，这是通过利用圆形标记并处理图像数据来识别成像标记30-33的中心来实现的。
在准直器26的情况下，立体摄像机系统10的摄像机的摄像机平面基本上与机架24的旋转平面对齐，准直器26将被布置成在与立体摄像机系统10的摄像机的摄像机平面成直角的平面中旋转。这将意味着，当准直器26旋转时，准直器26的不同部分将呈现在立体摄像机系统10的视场中。因此，为了跟踪准直器26的旋转，优选的是，存在于准直器26上的标记34-37应该以不同的图案分组，以使得特定图案或标记34-37的存在或不存在能够使得准直器26的旋转位置被推断。因此，例如，标记34-37可能以略微不同的图案等间隔地围绕准直器26的圆周以四组布置，例如，一个组可以由单个标记37组成，一个组可以由彼此直接相邻的两个标记36、37组成，另一个组可以由间隔开的两个标记34、35组成，并且第三组可以由在准直器26的与其他组中的一个的相对侧上的三个标记(在图中未示出)组成。在所示的实施例中，这将是准直器26的与一对间隔开的标记34、35相对且远离的一侧。以这种方式，无论何时两组标记可见，组的标识可以被识别并且从可见标记的表观位置和可见组的标识推断出准直器的旋转位置。
与用于跟踪机架24的旋转的标记30-33一样，优选的是，标记34-37的形状和外观应使得用于跟踪准直器26的旋转的标记34-37的中心应该也很容易确定。随着准直器26的旋转改变准直器26上的标记34-37相对于立体摄像机系统10的摄像机的摄像机平面的位置、距离和方向，标记34-37的形状和外观将会随着准直器26的旋转改变。这种变化可以通过利用球形标记来减少，因为只有标记的表观尺寸而不是表观形状会变化，因此简化了对标记的中心位置的识别。
图2是图1的患者监视器的摄像机系统10的正面透视图。
在该实施例中，摄像机系统10包括经由铰链44连接到支架42的外壳41。支架42使得摄像机系统10能够在固定的位置附接到治疗室的天花板，而铰链44允许摄像机系统10的方向相对于支架42定向以使得摄像机系统10被布置为观察在机械床18上的患者20。
一对透镜46安装在外壳41的前表面48的任一端。这些透镜46位于包含在外壳41内的诸如CMOS有源像素传感器或电荷耦合器件(未示出)的图像检测器的前方。图像检测器布置在透镜46后面以经由透镜46捕获患者20的图像。
一组LED灯50定位在每个透镜46的圆周的外侧周围。LED灯50被定向成照射摄像机系统10的视场，特别是附接至治疗设备16的回射标记30-37。
在该实施例中，散斑投影仪52设置在两个透镜46之间的外壳41的前表面48的中间。散斑投影仪52被布置成用红外光的非重复散斑图案照射患者20，以使得当通过两个图像检测器捕获患者20的图像时，可以区分所捕获图像的相应部分。为此目的，散斑投影仪包括诸如LED的光源和胶片，其中在胶片上印有随机散斑图案。在使用中，来自光源的光通过胶片投射，因此由明暗区域构成的图案被投射到患者20的表面上。当投射的散斑图案的图像被摄像机系统10捕获时，图像然后可以被处理以确定患者表面上的一组点的位置，并且因此可以监测患者的定位。
图3是图1的患者监视器的计算机14的示意性框图。
为了使计算机14处理从立体摄像机10接收到的图像，计算机14通过在盘54上提供的软件或通过通信网络将电信号55接收到多个功能模块56-68中来配置。应该理解的是，为了帮助理解所要求保护的发明的工作，图3所示的功能模块56-68纯粹是概念性的，并且在某些实施例中可能不直接对应于软件的源代码中的代码块。在其他实施例中，由所示功能模块56-68执行的功能可以在不同模块之间划分，或者可以通过针对不同功能重复使用相同模块来执行。
在该实施例中，功能模块56-68包括：用于处理从立体摄像机10接收的图像的3D位置确定模块56，用于处理由3D位置确定模块56生成的数据并将数据转换成成像表面的3D丝网模型的模型生成模块58；生成模型存储器60，用于存储成像表面的3D丝网模型；目标模型存储器62，用于存储先前生成的3D丝网模型；比较模块64，用于确定将生成的模型与目标模型进行匹配所需的旋转和平移；设备位置确定模块66，用于确定治疗设备的位置和方向并由此确定治疗设备将沿其生成辐射束的路径的方向；以及偏移确定模块68，其可操作以基于由比较模块64确定的变换和由设备位置确定模块66确定的辐射路径的方向来确定偏移测量。
在使用中，在立体摄像机10获得图像时，这些图像由3D位置确定模块56处理。该处理使得3D位置确定模块能够识别患者20的表面上的成对图像中的对应点的3D位置。这通过如下方式实现：3D位置确定模块56识别由立体摄像机系统10获得的成对图像中的对应点并且然后基于所获得的图像对中对应点的相对位置和识别获得图像的摄像机的相对位置的所存储数据来确定这些点的3D位置。
通常，对应点的识别基于对大约16×16像素的图像块的分析。为了帮助识别和匹配相应的块，如已经描述的那样，立体摄像机系统10包括散斑投影仪52，散斑投影仪52被布置成将随机或准随机散斑图案投射到正被成像的患者20上，以使得患者20的表面的不同部分可以更容易区分。散斑图案的尺寸被选择为使得不同的图案在不同的图像块中将是明显的。
然后，由3D位置确定模块56生成的位置数据被传递到模型生成模块58，模型生成模块58处理位置数据以生成由立体摄像机10成像的患者20的表面的3D丝网模型。在该实施例中，3D模型包括三角形丝网模型，其中模型的顶点对应于由3D位置确定模块56确定的3D位置。当这样的模型已经被确定时，其被存储在生成模型存储器60中。
当已经存储了患者20的表面的丝网模型时，比较模块64之后被调用以确定在基于由立体摄像机10获得的当前图像的所生成模型和存储在目标模型存储器62中的之前生成的患者的模型表面之间的匹配平移和旋转。然后可以将所确定的平移和旋转作为指令发送到机械床18，以使得床将患者20定位在他们之前被治疗时相对于治疗设备16的相同位置。
在治疗期间，立体摄像机系统10继续监测患者20，并且更新生成模型存储器60中的生成的患者表面模型。同时，立体摄像机10还获得附接至治疗设备16的标记34-37的图像。
设备位置确定模块66被布置为处理由立体摄像机系统10捕获的图像并且识别与附接到治疗设备16的标记30-37相对应的图像的部分。然后，设备位置确定模块66被布置为利用所识别的图像部分以确定治疗设备16的定位并由此确定由治疗设备生成的辐射束的方向。偏移确定模块68然后利用所确定的辐射束的方向和由比较模块64生成的在所生成模型表面与存储在目标模型存储器62中的目标模型之间的比较来确定指示可能不利地影响治疗的患者的移动程度的偏移值。
患者移动可以使治疗设备16照射健康组织而不是所选择的治疗部位。然而，如前所述，患者移动的绝对程度不一定是移动可能对治疗部位的辐射施加有不利影响或者可能对患者产生不利影响的程度的良好指标。
图4和5是辐射束经过患者的通路的示意图，示出了光束方向与患者移动和辐射的错误施加之间的关系。
在附图中，以箭头71所示的方向定向的辐射束70朝向目标肿瘤72。由于患者移动，目标肿瘤的实际位置和患者73的表面从第一位置(图4和5中的虚线轮廓所示)移动到新的位置(如图4和5所示)。图4的情况下的运动是基本平行于辐射束路径的运动。而图5中所示的运动与辐射束的路径正交。移动的程度和方向由箭头75和76表示。
如图4和5所示，图4中箭头75的长度所示的移动的绝对程度大于图5中箭头76的长度所示的移动程度。然而，因为图4中运动的方向基本上平行于辐射束70的方向，尽管图4中所示的移动的绝对程度大于图5中所示的移动，但图5中所示的较小运动使得辐射束70不再照射目标肿瘤72，而在图4中，目标肿瘤72仍然被辐射束70照射。
监测患者的表面并确定将生成的患者20的表面模型与用于选择治疗部位的患者的模型相匹配所需的变换使监测系统能够识别患者的表面73的移动程度和方向以及隐含地相关联的目标部位72的可能的移动。
在该实施例中，当偏移确定模块68接收识别辐射束的确定方向的数据以及将生成的模型表面与存储在目标模型存储器62中的目标模型匹配所需的确定的变换时，偏移确定模块68确定指示可能不利地影响治疗的患者的移动程度的偏移值。
简单的测量将是基于以下的测量：由比较模块64计算的将当前生成的模型表面与目标模型进行匹配所需的所计算的变换的方向和大小、以及由设备位置确定模块66计算的由治疗设备生成的辐射束的所确定方向。
因此，例如，一种测量可以是以|a|sinθ的形式的测量的确定，其中|a|是与由比较模块64确定的在存储在生成模型存储器60中的当前生成的表面和存储在目标模型存储器62中的存储的目标模型表面之间的最佳拟合的变换相对应的矢量a的大小，以及θ是在由比较模块64确定的矢量a和由设备位置确定模块66确定的与辐射束的方向对齐的矢量之间的角度。
在本发明的其他实施例中，不是直接从与当前生成的表面和存储的模型之间的最佳拟合的变换相对应的矢量和所确定的辐射束70的方向来计算的简单偏移值，而是可以进行偏移值的更复杂的确定。
因此，例如，在一些实施例中，可以对目标肿瘤72的形状和体积进行建模。然后可以基于辐射束与目标肿瘤的估计交叉程度，基于变换和辐射束的确定的方向来确定偏移值。
在这样的实施例中，肿瘤72的运动可以假定为遵循基于患者的检测表面的运动的路径。这种运动可以假定为将肿瘤放置在相对于监测表面的固定位置，或者可替换地，在可获得关于肿瘤移动的附加信息的情况下，可以使用肿瘤72的运动的更复杂模型，偏移值可以通过使用这样的模型来确定。
许多放射治疗设备包括能够改变放射束70的形状的多叶准直器。在治疗设备16包括多叶准直器或提供用于改变辐射束70的形状的其他部件的情况下，辐射束70与目标肿瘤72的估计交叉程度的确定可以基于目标肿瘤基于辐射束在肿瘤72上的所估计投射的所估计交叉，其中，所估计投射的形状基于当将辐射施加到患者时多叶准直器的布置。
在确定了偏移值之后，偏移值可以显示在计算机14的屏幕上，以向技术人员通知患者20的不利移动的程度。可替换地，或另外地，计算机14可以被布置为将所计算的偏移与阈值进行比较，并且在所计算的偏移超过阈值的情况下触发警告或者可替换地停止治疗。
在其他实施例中，不是偏移确定模块68利用由比较模块确定的变换和指示治疗设备的当前位置的数据来确定偏移值并显示该值或利用该值来触发警告或停止治疗，偏移确定模块可以替代地利用由比较模块64确定的变换和指示治疗设备的当前位置的数据来对辐射束经过患者身体的通路进行建模，从而确定患者是否已经以可能对患者有害的方式移出位置。除了确定患者移动是否可能导致治疗设备16不能照射目标肿瘤之外，这样的模型还可以使得偏移确定模块68能够确定治疗设备是否有可能照射关键组织并在可能发生的情况下提供警告或停止治疗。
因此，例如如图6所示，治疗计划可以基于识别目标肿瘤72位于相对于患者表面73的特定位置的图像。在该示例中，目标肿瘤被示出为邻近关键组织77。当规划治疗时，假定沿着辐射路径71施加辐射束70以照射目标肿瘤72而不照射关键组织77。
随后，在治疗期间，如图7所示，基于存储在生成模型存储器60中的生成模型与存储在目标模型存储器62中的目标模型之间的比较，可以确定患者的表面73已经轻微移动。另外，可以识别治疗设备16的识别位置，以便与治疗计划中治疗设备16的预期位置相比以微小角度照射患者。
在这种情况下，可能出现这样的情况，即基于将存储在生成模型存储器60中的生成模型与存储在目标模型存储器62中的目标模型进行匹配所需的变换来确定的偏移值是这样的，以指示目标肿瘤72的可接受比例仍落入辐射束70的预期路径内。然而，如图7所示，可能是患者移动和治疗设备未对齐的组合导致辐射束70照射关键组织77的一部分。
作为基于用于将患者的建模表面与存储的模型表面匹配的确定的变换和用于确定辐射束的方向的数据来计算偏移值的补充或替代方案，在一些实施例中，确定的方向和计算的偏移可以用来对辐射经过患者的通路进行建模，并且除了确定辐射束是否照射肿瘤目标部位之外，还确定是否作为患者移动和/或波束方向的变化的结果，辐射束将照射关键组织，以及可以利用这样的模型来触发警告和/或治疗的停止。
尽管在上述实施例中已经描述了监测系统，其中立体摄像机系统10将光的图案投射到患者表面上以识别在由摄像机系统10捕获的立体图像中出现的患者20的对应部分，但应该理解，可以使用其他形式的患者监视器。
因此，例如，在其他实施例中，可以通过将结构光的图案(诸如网格图案或一行激光或其他预定义光图案)投射到患者表面上并监测当图案投射到患者表面上时如何变形，来监测患者20的位置。
可替换地，在其他实施例中，可以通过使用飞行时间摄像机监测患者20和/或治疗设备16来确定患者20的位置和/或治疗设备16的方向，其中光(通常为红外激光)被投射到正被监测的物体的表面上，并且摄像机与物体之间的距离由光的激活和摄像机接收到从表面反射的光之间的时间来确定。
尽管在上述实施例中，立体摄影机系统20被用于监测患者20的位置以及治疗设备16的位置和方向，但应该理解的是，治疗设备16的位置和方向可以以其他方式监测。因此例如，可以使用来自治疗设备16内的运动检测器、步进电机或伺服机构的反馈来确定治疗设备16的位置和方向。
可替换地，不是监测治疗设备16的位置和方向，而是可以基于治疗设备基于用于治疗患者20的治疗计划的在特定时间点的假定位置和方向来获得偏移测量。
尽管参考附图描述的本发明的实施例包括计算机设备和在计算机设备中执行的处理，但是本发明还扩展到计算机程序，特别是在载体上或载体中的适用于实施本发明的计算机程序。程序可以采用源代码或目标代码的形式，或者采用适用于实现根据本发明的过程的任何其他形式。载体可以是能够承载该程序的任何实体或装置。
例如，载体可以包括存储介质，诸如ROM，例如CD ROM或半导体ROM，或者磁记录介质，例如软盘或硬盘。此外，载体可以是可传输的载体，诸如可以经由电缆或光缆或通过无线电或其他手段传送的电或光信号。当程序以可以由电缆或其他装置或部件直接传送的信号体现时，载体可以由这种电缆或其他装置或部件构成。可替换地，载体可以是其中嵌入了程序的集成电路，该集成电路适于执行或用于执行相关过程。

Claims (15)

1.一种用于监测患者相对于能够操作以沿着辐射路径输送辐射的治疗设备的定位的监测系统，所述监测系统包括：
模型生成模块，其能够操作来生成正被监测的患者的表面模型；
目标模型存储器，其能够操作来存储目标表面的模型；
比较模块，其能够操作来确定将由所述模型生成模块生成的所述患者的表面模型与存储在所述目标模型存储器中的所述目标表面的模型进行匹配所需的变换；以及
偏移确定模块，其能够操作来利用由所述比较模块确定的变换和指示所述治疗设备的当前位置的数据来确定偏移值，该偏移值指示所述患者的表面相对于与施加至所述患者的由所述治疗设备生成的辐射的所确定的当前辐射路径相对应的轴线的偏移。
2.根据权利要求1所述的监测系统，其中所述监测系统被布置为监测所述治疗设备的位置和方向并且确定由所述治疗设备生成的辐射的当前辐射路径。
3.根据权利要求1所述的监测系统，其中所述监测系统能够操作以从所述治疗设备接收数据，并且所述监测系统被布置为确定所述治疗设备的位置和方向并且基于所接收到的数据来确定由所述治疗设备生成的辐射的当前辐射路径。
4.根据权利要求1所述的监测系统，其中所述监测系统被布置为从识别所述患者将被照射的位置和方向的治疗计划推断与由所述治疗设备生成的辐射的当前辐射路径相对应的轴线。
5.根据前述权利要求中任一项所述的监测系统，其中所述偏移确定模块能够操作来确定指示在与对应于所述当前辐射路径的轴线正交的方向上所生成的模型表面的质心和目标表面之间的偏移的偏移值。
6.根据权利要求5所述的监测系统，其中所述偏移确定模块能够操作来确定对应于矢量的模数乘以角度的正弦的偏移值，所述矢量对应于用于使生成的表面与模型表面相匹配的所计算的变换，所述角度对应于所述矢量与所述治疗设备所生成的辐射的所确定的当前辐射路径之间的角度。
7.根据权利要求1-4中任一项所述的监测系统，其中所述偏移确定模块能够操作来确定指示目标区域与所生成的辐射束之间的重叠程度的偏移值。
8.根据权利要求1-4中任一项所述的监测系统，其中所述偏移确定模块被布置为利用由所述比较模块确定的所述变换和指示所述治疗设备的当前位置的数据来对所述辐射束经过所述患者身体的通路进行建模以确定所述患者是否以可能对所述患者有害的方式移出位置。
9.根据前述权利要求中任一项所述的监测系统，还包括摄像机系统，所述摄像机系统能够操作来对正被监测的所述患者的表面进行成像，其中所述模型生成模块能够操作来处理由所述摄像机系统获得的图像以生成正被监测的所述患者的表面模型。
10.根据权利要求9所述的监测系统，其中所述摄像机系统能够操作来对投射到所述患者的表面上的光的图案进行成像。
11.根据权利要求10所述的监测系统，其中所述光的图案包括结构光，并且所述模型生成模块能够操作来处理由所述摄像机系统获得的所述患者的图像，并基于光至患者表面上的投射图案的变形来生成正被监测的所述患者的表面模型。
12.根据权利要求10所述的监测系统，其中所述摄像机系统包括立体摄像机系统并且所述光的图案包括伪随机散斑图案，其中所述模型生成模块能够操作来处理由所述立体摄像机系统获得的所述患者的图像以识别与正被监测的所述患者的表面上的点相对应的立体图像的部分之间的匹配，并利用匹配的部分来生成正被监测的所述患者的表面模型。
13.根据权利要求10所述的监测系统，其中所述模型生成模块能够操作以基于所述患者和所述摄像机系统之间的相对距离的确定来生成正被监测的所述患者的表面模型，所述患者和所述摄像机系统之间的相对距离的确定基于由投射到所述患者表面上的光照射所述患者的部分和投射光的图像的接收的相对时间。
14.根据权利要求9-13中任一项所述的监测系统，其中所述摄像机系统能够操作来获得所述治疗设备的图像并处理所述图像以确定与所述当前辐射路径相对应的轴线的方向。
15.一种存储指令的非瞬态计算机可读介质，所述指令当由可编程计算机解释时，使得所述计算机被配置为根据权利要求1-8中任一项所述的监测系统。
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