CN109364387B - 一种放射治疗ar定位摆位系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种放射治疗AR定位摆位系统，包括底盘、定位床、操作台、电脑、HoloLens、Kinect和导线；底盘由底板、底轮、高度调节踏板、横向导轨、圆形导轨、固定块和调节装置组成；定位床由床板、支架、透明有机玻璃和推手组成；底盘通过导线和操作台连接；操作台上面安装有电脑，HoloLens放置于操作台的上面。其优点表现在：实现患者无体表物理标记的放射治疗；可避免患者重复定位，从而降低病人的辐射吸收剂量和医疗费用；可避免因患者体表的物理标记线不清晰而引起的定位精度下降，提高放射治疗的精准性；减少医生画摆位线的次数，节省时间；提高工作效率；整个过程思路清晰明了，容易上手，学习曲线较短；可以实现对病人不同部位的体表收集。

Description

一种放射治疗AR定位摆位系统
技术领域
本发明涉及放射治疗技术领域，具体地说，是一种放射治疗AR定位摆位系统。
背景技术
国内外目前主要以在病人身体上做物理标记为主进行放射治疗的定摆位及治疗。目前放射治疗患者需要在体表画上放射治疗物理标记，用于放射治疗中的定位。患者清洗或者出汗都会造成体表的放射治疗物理标记模糊，影响了放射治疗的精准性，甚至需要进行重新定位，增加了病人的辐射吸收剂量和医疗费用，干扰了正常的放射治疗流程，影响放射治疗疗效。
目前，传统的放疗定摆位方法如下：首先，对病人按治疗计划的要求对相应部位进行CT扫描，扫描结束后，通过CT网络(Network)直接传送所有CT图像到治疗计划的工作站。利用所有CT层面自动勾画体表外形，建立立体三维体表轮廓。然后逐层勾画肿瘤周围剂量限制性器官的轮廓，确定肿瘤的轮廓。然后，在定位床上固定患者体位，根据病人情况和部位进行定位。在立体定向放疗和要求获得高精度的放疗时，必须进行体位重复性高的体位固定，这里可以使用固定板，真空垫或固定罩进行体位固定，提高精确度。在体位固定完成后，在患者体表标记三维的激光线。体位物理标记线是为了使病人体位在CT定位扫描和放疗时均保持一致，是提高放疗重复摆位精度的重要标记。最后，需要病人按照在定位床上一样的体位在治疗床上摆位，最终对肿瘤的区域进行放疗。传统定摆位方法最大的缺点在于，由于患者需要多次进行放疗这一过程，因此，需要多次的摆位，现在的定摆位方法不仅需要在患者身上画标记影响美观和患者的心理健康，还需要专业人员手动标定物理标记，效率很低。
而本发明的基于AR技术的新型放疗摆位系统却能很好的解决重复定位摆位这个问题，通过Kinect3D体感摄影机可以扫描人体的三维轮廓，与电脑相连后可在电脑端自动生成人体三维模型，三维模型本身带有第一次定位时标记的定位线。将电脑端的模型传入HoloLens，借助HoloLens以识别图的方法将人体虚拟的三维模型投影在治疗床上，患者只需按照虚拟模型的位置摆位即可。整个步骤相较于现有的方法不需要再患者体表做物理标记，十分方便快捷高效，大大提高了工作效率，节省时间。
国外目前只有AR在乳腺放射治疗领域的相关论文。国外目前没有混合现实技术在放射治疗领域的应用。国内并没有AR混合现实在放射治疗摆位应用的相关报道和文献。
中国专利文献：CN108619621A，公开日：2018.10.09，公开了一种用于肿瘤患者放射治疗精准定位及摆位的系统，包括影像装置、定位床和影像处理系统，该影像装置用于对定位床或治疗床上的患者的体表区域投射和接收光信号并将该光信号转化为电信号，该影像处理系统对接受到的该电信号进行图像重建和图像匹配等处理并根据匹配的结果移动治疗床的位置。
中国专利文献：CN108900815A，公开日：2018.11.27，公开了一种基于AR应用技术的智能内窥镜影像系统，包括内载电脑、内窥镜，所述内载电脑包括外接网络、AR图像单元和显示屏，所述内窥镜包括摄像头。
但是关于本发明的一种放射治疗AR定位摆位系统目前还未见报道。
发明内容
本发明的目的是，提供一种放射治疗AR定位摆位系统。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种放射治疗AR定位摆位系统，所述的放射治疗AR定位摆位系统包括底盘(1)、定位床(2)、操作台(3)、电脑(4)、HoloLens(5)、Kinect(6)和导线(7)；所述的底盘(1)由底板(11)、底轮(12)、高度调节踏板(13)、横向导轨(14)、圆形导轨(15)、固定块(16)、调节装置(17)组成；所述的底板(11)整体呈长方体板状，所述底板(11)的左端和右端均安装有高度调节踏板(13)；所述底板(11)的下面安装有4个底轮(12)，所述底板(11)的上面安装有2条横向导轨(14)和2个固定块(16)；所述的固定块(16)上设有螺纹孔(161)，所述的螺纹孔(161)上安装有调节装置(17)；所述的调节装置(17)由旋转轮(171)和螺纹柱(172)组成；所述的横向导轨(14)上安装有圆形导轨(15)，所述圆形导轨(15)的轨道中安装有Kinect(6)；
所述的定位床(2)由床板(21)、支架(22)、透明有机玻璃(23)和推手(24)组成；所述的床板(21)整体呈长方体状，所述床板(21)的中部设有通孔(211)，所述的通孔(211)上连接有透明有机玻璃(23)；所述床板(21)下面的左右两端均固定连接有支架(22)，所述支架(22)的中部设有支架螺纹孔(221)；所述床板(21)的前面和后面均固定连接有推手(24)；
所述的定位床(2)穿过圆形导轨(15)并安装于底板(11)的上面；所述的螺纹柱(172)穿过固定块(16)上的螺纹孔(161)和支架(22)上的支架螺纹孔(221)，将定位床(2)固定于底盘(1)上；
所述的底盘(1)通过导线(7)和操作台(3)连接；所述操作台(3)的下面安装有4个滚轮(31)，所述操作台(3)的上面安装有电脑(4)和调节手柄(32)；所述的HoloLens(5)放置于操作台(3)的上面。
所述的高度调节踏板(13)用于调节底轮(12)的高度。
所述的调节手柄(32)可以操控圆形导轨(15)在横向导轨(14)上移动。
所述的螺纹柱(172)和螺纹孔(161)、支架螺纹孔(221)相吻合。
所述的调节装置(17)可以调节定位床(2)在底板(11)上左右移动。
本发明优点在于：
1、本发明的放射治疗AR定位摆位系统，实现患者无体表物理标记的放射治疗。
2、本发明可避免患者重复定位，从而降低病人的辐射吸收剂量和医疗费用。
3、本发明可避免因患者体表的物理标记线不清晰而引起的定位精度下降，提高放射治疗的精准性。
4、本发明的放射治疗AR定位摆位系统，减少医生画摆位线的次数，节省时间；提高工作效率。
5、本发明的放射治疗AR定位摆位系统，整个过程思路清晰明了，容易上手，学习曲线较短。
6、本发明的放射治疗AR定位摆位系统，可以实现对病人不同部位的体表收集。
附图说明
附图1是一种放射治疗AR定位摆位系统的结构示意图。
附图2是一种放射治疗AR定位摆位系统的底盘结构示意图。
附图3是一种放射治疗AR定位摆位系统的定位床结构示意图。
附图4是一种放射治疗AR定位摆位系统的Kinect结构示意图。
附图5是一种放射治疗AR定位摆位系统的底盘、定位床、Kinect结合的示意图。
附图6是一种放射治疗AR定位摆位系统的操作台、电脑、HoloLens结合的示意图。
具体实施方式
下面结合实施例并参照附图对本发明作进一步描述。
附图中涉及的附图标记和组成部分如下所示：
1、底盘
11底板
12、底轮
13、高度调节踏板
14、横向导轨
15、圆形导轨
16、固定块
161、螺纹孔
17、调节装置
171、旋转轮
172、螺纹柱
2、定位床
21、床板
211、通孔
22、支架
221、支架螺纹孔
23、透明有机玻璃
24、推手
3、操作台
31、滚轮
32、调节手柄
4、电脑
5、HoloLens
6、Kinect
7、导线
实施例1
请参照附图1，附图1是本实施例的一种放射治疗AR定位摆位系统的结构示意图。所述的放射治疗AR定位摆位系统包括底盘(1)、定位床(2)、操作台(3)、电脑(4)、HoloLens(5)、Kinect(6)和导线(7)；
请参照附图2，附图2是本实施例的一种放射治疗AR定位摆位系统的底盘结构示意图。所述的底盘(1)由底板(11)、底轮(12)、高度调节踏板(13)、横向导轨(14)、圆形导轨(15)、固定块(16)、调节装置(17)组成；所述的底板(11)整体呈长方体板状，所述底板(11)的左端和右端均安装有高度调节踏板(13)；所述底板(11)的下面安装有4个底轮(12)，所述底板(11)的上面安装有2条横向导轨(14)和2个固定块(16)；所述的固定块(16)上设有螺纹孔(161)，所述的螺纹孔(161)上安装有调节装置(17)；所述的调节装置(17)由旋转轮(171)和螺纹柱(172)组成；所述的横向导轨(14)上安装有圆形导轨(15)；
请参照附图3-5，附图3是本实施例的一种放射治疗AR定位摆位系统的定位床结构示意图，附图4是本实施例的一种放射治疗AR定位摆位系统的Kinect结构示意图，附图5是本实施例的一种放射治疗AR定位摆位系统的底盘、定位床、Kinect结合的示意图。所述圆形导轨(15)的轨道中安装有Kinect(6)；所述的定位床(2)由床板(21)、支架(22)、透明有机玻璃(23)和推手(24)组成；所述的床板(21)整体呈长方体状，所述床板(21)的中部设有通孔(211)，所述的通孔(211)上连接有透明有机玻璃(23)；所述床板(21)下面的左右两端均固定连接有支架(22)，所述支架(22)的中部设有支架螺纹孔(221)；所述床板(21)的前面和后面均固定连接有推手(24)；所述的定位床(2)穿过圆形导轨(15)并安装于底板(11)的上面；所述的螺纹柱(172)穿过固定块(16)上的螺纹孔(161)和支架(22)上的支架螺纹孔(221)，将定位床(2)固定于底盘(1)上；
请参照附图6，附图6是本实施例的一种放射治疗AR定位摆位系统的操作台、电脑、HoloLens结合的示意图。所述的底盘(1)通过导线(7)和操作台(3)连接；所述操作台(3)的下面安装有4个滚轮(31)，所述操作台(3)的上面安装有电脑(4)和调节手柄(32)；所述的HoloLens(5)放置于操作台(3)的上面。
所述的高度调节踏板(13)用于调节底轮(12)的高度；需要说明的是，高度调节踏板(13)调节底轮(12)高度的原理类似于普通电脑椅高度调节的原理。
所述的调节手柄(32)可以操控圆形导轨(15)在横向导轨(14)上移动。
所述的螺纹柱(172)和螺纹孔(161)、支架螺纹孔(221)相吻合。
所述的调节装置(17)可以调节定位床(2)在底板(11)上左右移动。
实施例2
本发明的放射治疗AR定位摆位系统，基于AR技术的新型放疗摆位系统无需在病人身体上手动标记物理定位标记线标记肿瘤的位置，只需要医护人员佩戴导入患者虚拟三维模型的HoloLens(5)，将其投射在固定板上，然后患者按照虚拟模型的位置摆位即可，大大提高了工作效率，节省时间。
需要进一步说明的是：
本发明采用用于建模渲染模型的模型制作软件(3DsMAX、Blend)、将前期制作好的模型导入开发引擎中搭建应用环境的开发引擎为Unity、用于编写相关脚本的编译软件为VisualStudio、用于用户实现跟踪注册，简化开发流程的相关的软件开发工具包(SDK，SoftwareDevelopmentKit)为Vuforia和ARToolKit软件。
首先利用模型制作软件制作应用所需要的模型并做相应渲染，然后将制作好的模型导入开发引擎Unity中，并在Unity中搭建应用环境，利用编译软件编写相关脚本，最后将制作好的应用导入设备。在设备中确认应用效果，并作相应调试。采用vuforia跟踪注册方法结合微软HoloLens混合现实眼镜进行系统的制作。
实施例3
请参照附图1，附图1是本实施例的一种放射治疗AR定位摆位系统的结构示意图。
所述放射治疗AR定位摆位系统的使用过程及方法：
首先，Kinect(6)会在圆形导轨(15)上，随着轨道旋转，同时会随着圆形导轨(15)左右移动。这款3D体感摄影机可以扫描三维的物体，搭配电脑(4)共同使用时可以在电脑(4)上自动生成被扫描物体的三维轮廓。
整个系统过程如下：首先，需要将Kinect(6)3D体感摄影机和电脑(4)连接在一起，患者此时躺在定位床(2)的透明有机玻璃(23)固定体位，将三维的激光线定位于患者肿瘤对应的位置；然后将患者以及身上的三维的激光线全部扫描后，在电脑端自动生成患者的三维体表模型；再将三维信息传输到HoloLens(5)中，通过识别图的方式进行注册，把三维体表模型投影在特制的固定板上；最后，患者按照虚拟的三维模型进行摆位，最后根据虚拟模型上的十字线标记，在患者对应的部位进行放疗，达到本发明的目的。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种放射治疗AR定位摆位系统，其特征在于，所述的放射治疗AR定位摆位系统包括底盘(1)、定位床(2)、操作台(3)、电脑(4)、HoloLens(5)、Kinect(6)和导线(7)；所述的底盘(1)由底板(11)、底轮(12)、高度调节踏板(13)、横向导轨(14)、圆形导轨(15)、固定块(16)、调节装置(17)组成；所述的底板(11)整体呈长方体板状，所述底板(11)的左端和右端均安装有高度调节踏板(13)；所述底板(11)的下面安装有4个底轮(12)，所述底板(11)的上面安装有2条横向导轨(14)和2个固定块(16)；所述的固定块(16)上设有螺纹孔(161)，所述的螺纹孔(161)上安装有调节装置(17)；所述的调节装置(17)由旋转轮(171)和螺纹柱(172)组成；所述的横向导轨(14)上安装有圆形导轨(15)，所述圆形导轨(15)的轨道中安装有Kinect(6)；
所述的定位床(2)由床板(21)、支架(22)、透明有机玻璃(23)和推手(24)组成；所述的床板(21)整体呈长方体状，所述床板(21)的中部设有通孔(211)，所述的通孔(211)上连接有透明有机玻璃(23)；所述床板(21)下面的左右两端均固定连接有支架(22)，所述支架(22)的中部设有支架螺纹孔(221)；所述床板(21)的前面和后面均固定连接有推手(24)；
所述的定位床(2)穿过圆形导轨(15)并安装于底板(11)的上面；所述的螺纹柱(172)穿过固定块(16)上的螺纹孔(161)和支架(22)上的支架螺纹孔(221)，将定位床(2)固定于底盘(1)上；
所述的底盘(1)通过导线(7)和操作台(3)连接；所述操作台(3)的下面安装有4个滚轮(31)，所述操作台(3)的上面安装有电脑(4)和调节手柄(32)；所述的HoloLens(5)放置于操作台(3)的上面。
2.根据权利要求1所述的放射治疗AR定位摆位系统，其特征在于，所述的高度调节踏板(13)用于调节底轮(12)的高度。
3.根据权利要求1所述的放射治疗AR定位摆位系统，其特征在于，所述的调节手柄(32)可以操控圆形导轨(15)在横向导轨(14)上移动。
4.根据权利要求1所述的放射治疗AR定位摆位系统，其特征在于，所述的螺纹柱(172)和螺纹孔(161)、支架螺纹孔(221)相吻合。
5.根据权利要求1所述的放射治疗AR定位摆位系统，其特征在于，所述的调节装置(17)可以调节定位床(2)在底板(11)上左右移动。
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