CN113274654A - 用于放疗的肿瘤和脏器位置超声图像实时监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于放疗的肿瘤和脏器位置超声图像实时监测系统，其特征在于，包括：放疗设备，包括治疗床以及放疗照射装置，放疗照射装置用于按照预定的照射范围对患者进行照射；固定体膜，与治疗床相配合固定患者；固定部，设置在体膜上且位于照射范围之外；超声探头，设置在固定部上并贴合在患者体表；以及处理装置，其中，固定体膜上设有与超声探头的固定位置相配合的开口部，处理装置具有超声影像识别部以及放疗控制部，超声影像识别部根据放疗医生预先标定的标志物对超声影像进行识别从而识别出患者的肿瘤、脏器或植入物等的实时位置，放疗控制部在标志物实时位置在预定的阈范围内时控制放疗照射装置按照射范围出束照射。

Description

用于放疗的肿瘤和脏器位置超声图像实时监测系统

技术领域

本发明属于医疗器械领域，具体涉及一种用于放疗的肿瘤和脏器位置超声图像实时监测系统。

背景技术

放射治疗(放疗)是癌症的主要治疗手段之一。放疗采用高能X线、电子和质子重离子等射线的电离辐射作用，来杀灭体内的肿瘤组织。因为射线的穿透性，高能射线在杀灭肿瘤的同时会不可避免的损伤人体的正常脏器和组织，损伤根据照射部位的不同和照射剂量高低而有所不同，例如皮肤损伤、放射性肺炎(肺癌等胸部肿瘤)、放射线肠炎(腹部肿瘤)、吞咽功能受损(头颈部肿瘤)等。严重的损伤可能导致患者肠穿孔、失明、瘫痪、甚至死亡。因此，放疗采用多种软硬件设备、装置、方法和流程，以期尽可能实现精准放疗：即尽可能精准给与肿瘤部位高的照射剂量，同时尽可能保护肿瘤周围的正常器官(具体而言，是指尽量不照射/少照射正常组织或尽量给与正常脏器低的照射剂量)。

因为总的放疗剂量通常较高，一般将总剂量分成数次到数十次进行分次照射。每日一次，每次照射持续数分钟到数十分钟。在整个放疗疗程中，放疗的一个基本目标是要尽可能确保每次实际照射的部位和计划照射的部位一致。为此，在制定放疗计划时，通常采用外固定体膜等装置将患者固定在治疗床上，在体位固定的情况下拍摄患者待放疗部位的计算机断层扫描(CT)和/或磁共振(MRI)等影像，放疗医生和物理师等通过这些影像来勾画肿瘤和正常器官的靶区(确定肿瘤和正常脏器的位置)并设计放疗方案(具体包括照射范围、总照射剂量和分次照射剂量、射野方向等)。制定放疗计划后，通常后续将按照此固定体位和放疗计划实施照射，并且在实施放疗时将体表位置和照射的机头进行校准。如果实施自适应放疗等技术，在一个疗程中，放疗医生会根据患者肿瘤和脏器的实际情况(例如放疗期间肿瘤可能会缩小或增大)多次重新设计放射治疗方案，即多次重复上述体位固定和放疗计划设计过程；患者将根据最近期的固定体位和放疗计划接受照射。

放疗工作人员试图通过上述措施来提升放疗精准度，但是一次照射的持续时间为数分钟到数十分钟，在此期间内，受人体呼吸运动、咳嗽、排气和肠道蠕动、膀胱充盈等多种不可控因素的影响，肿瘤和周围正常器官的形状和位置会不断的发生变化，很难确保实际照射的部位就是计划照射的部位。如果在肿瘤和正常器官位置和结构发生了显著改变的情况下实施之前设计的治疗方案，很可能会导致肿瘤中的剂量沉积不理想，达不到杀灭肿瘤的目的，并且正常器官还可能会因为受到超出预期的高剂量或超出预期的、更大的照射范围，导致较大的损伤。这是造成肿瘤复发和周围正常器官严重损伤的重要原因。因此，为确保照射时的位置和治疗计划设计时的位置一致，目前的常规做法是采用所谓的“影像引导的放射治疗”。

影像引导的放疗过程如下：在开始放疗前，用体膜等材料进行病人的体位固定，然后对放疗部位进行CBCT(锥形束CT)、CT或MRI等图像扫描，通过直接(对比肿瘤本身的影像)或间接(对比解剖标记物例如大血管或人工植入的金属标记物)的方式，把这次影像调整到之前的等中心位置，然后开始放疗。由于生理原因(如呼吸或膀胱充盈等)，体内肿瘤和正常器官的位置会发生变动，需要在放疗出射线照射过程中实时对位置进行监测，必要时要进行调整。目前可用于监测的影像手段包括X光透视、CT、CBCT、MRI和超声等。其中，CT、CBCT和MRI成像设备不能实时监测肿瘤的位置，且CT和CBCT存在电离辐射危害；X线透视可以进行实时显像，但是对于腹腔和盆腔等软组织密度对比差的人体部位，X线不能进行有临床价值的、实时的肿瘤和正常器官显像，并且X线也存在着电离辐射的危害。

超声成像可以用在放疗中实时监测人体内的肿瘤和正常脏器，对患者有较高的性价比，并且没有电离辐射的伤害。虽然超声具有可实时成像、无辐射的优点，超声也有其固有的缺点，这极大的限制了超声在放疗中实时监测肿瘤和正常脏器的应用。首先，超声探头需要接触并按压在皮肤表面才能成像，不具备CT、MRI和X光透视等无需接触即可成像的特点。因为放疗电离辐射危害的原因，不可能在患者接受放疗的过程中通过人工来固定患者体表的超声探头进行影像监测。有些解决方案试图通过机械装置或机械手臂将超声探头固定在患者体表，或者通过胶带、皮带等捆绑的方式将超声探头固定在患者体表。这些放置方式都会影响外固定体膜对身体的覆盖和固定效果；机械装置、机器手臂会干扰放疗机器机头出射线时可旋转的空间方向，用胶带、皮带等捆绑固定探头的方式也缺乏稳定性和位置的可重复性。并且在这些放置方式中，探头会干扰最优射野的选择。更加无法同时放置多个超声探头进行多层面、多角度的实时监测。

其次，对超声影像的解读高度依赖操作者，实时监测中对超声影像解剖脏器及其标志的识别，通常需要专业超声医生在场，这会额外增加人力资源负担，几乎不可能在常规放疗中广泛的普及开展。如果非超声人员随意选取超声探头的放置位置、凭感觉进行监测，是不可能达到精准放疗实时监测的目的的。

发明内容

为解决上述问题，提供一种用于放疗的肿瘤和脏器位置超声图像实时监测系统，本发明采用了如下技术方案：

本发明提供了一种用于放疗的肿瘤和脏器位置超声图像实时监测系统，其特征在于，包括：放疗设备，包括治疗床以及放疗照射装置，放疗照射装置用于按照预定的照射范围对患者的放疗靶区进行照射；固定体膜，与治疗床相配合固定患者；固定部，设置在体膜上且位于照射范围之外；超声探头，设置在固定部上并贴合在患者体表，用于对放疗靶区所在区域进行超声探测从而形成相应的超声影像；以及处理装置，与超声探头以及放疗设备相通信连接，其中，固定体膜上设有与超声探头的固定位置相配合的开口部，处理装置具有超声影像获取部、监测对象信息获取部、超声影像位置识别部以及放疗控制部，超声影像获取部用于获取超声探头测得的超声影像，监测对象信息获取部用于获取放疗医生预先标定的监测对象以及相应划定的阈范围，超声影像识别部对超声影像进行识别从而识别出监测对象的实时位置，放疗控制部在监测对象实时位置位于在阈范围内时控制放疗照射装置按照照射范围出束照射。

本发明提供的用于放疗的肿瘤和脏器位置超声图像实时监测系统，还可以具有这样的技术特征，其中，固定体膜预先根据患者的体形数据进行3D打印得到。

本发明提供的用于放疗的肿瘤和脏器位置超声图像实时监测系统，还可以具有这样的技术特征，其中，固定部与固定体膜通过3D打印一体成型。

本发明提供的用于放疗的肿瘤和脏器位置超声图像实时监测系统，还可以具有这样的技术特征，其中，固定部通过安装组件安装在固定体膜的开口部上，安装组件为滑轨式组件、搭扣式组件、卡槽式组件、螺丝旋进式组件、粘附式组件以及支撑式组件中的任意一种。

本发明提供的用于放疗的肿瘤和脏器位置超声图像实时监测系统，还可以具有这样的技术特征，其中，体形数据为对患者的身体轮廓进行3D激光雷达扫描得到的数字文件、或者为根据患者的CT以及MRI重建得到的体形图像。

本发明提供的用于放疗的肿瘤和脏器位置超声图像实时监测系统，还可以具有这样的技术特征，其中，所述固定部为梯台状的支撑底托，该支撑底托固定在覆盖于所述患者双腿表面的所述固定体膜上的预定位置，该预定位置为所述患者的从盆腔至大腿的部位以及膝盖部位中的任意一处，所述支撑底托上开设有与所述超声探头的外壳相适配的固定通孔，该固定通孔用于固定超声探头且使该超声探头紧贴患者体表。

本发明提供的用于放疗的肿瘤和脏器位置超声图像实时监测系统，还可以具有这样的技术特征，其中，所述固定部为矩形块，该矩形块的底部固定在所述固定体膜上，所述矩形块的中间开设有与所述超声探头的外壳相适配的固定通孔，该固定通孔用于固定超声探头且使该超声探头紧贴患者体表。

本发明提供的用于放疗的肿瘤和脏器位置超声图像实时监测系统，还可以具有这样的技术特征，其中，所述固定体膜上设置有多个所述固定部并且安装有相应的多个所述超声探头，所述超声影像为多个所述超声探头测得的二维超声信号、或根据多个所述二维超声信号合成的三维超声影像或四维超声影像。

本发明提供的用于放疗的肿瘤和脏器位置超声图像实时监测系统，还可以具有这样的技术特征，其中，超声影像识别部具有通过机器学习预先训练得到的超声影像识别模型，该超声影像识别模型能够识别出所述超声影像中所述患者的肿瘤、脏器、大血管以及植入的标记物，所述监测对象为所述肿瘤、所述脏器、所述大血管以及所述标记物中的任意一种。

本发明提供的用于放疗的肿瘤和脏器位置超声图像实时监测系统，还可以具有这样的技术特征，其中，固定体膜的厚度为至少2毫米。

发明作用与效果

根据本发明的用于放疗的肿瘤和脏器位置超声图像实时监测系统，由于在通过放疗设备对患者进行放射治疗时，在治疗床上设置有固定体膜对治疗床上的患者进行固定，并且在固定体膜上设置有固定部，因此放疗工作人员可以方便地将超声探头通过固定部固定在固定体膜上对患者进行超声探测，从而能够获取并重建出相应的超声影像并向放疗工作人员实时地反馈患者体内的脏器情况，这种探测方式使得系统在患者进行放疗时也可进行超声影像的采集。进一步，还由于具有处理装置，通过超声影像识别部对超声影像进行识别并识别出监测对象在超声影像中的位置，放疗控制部根据该监测对象是否在阈范围内控制放疗照射装置是否进行照射，因此，可以有效地避免因患者呼吸、脏器运动导致治疗对象移动时，容易导致肿瘤放疗剂量不足/剂量覆盖不够，但正常脏器接受的照射剂量却过高或照射体积过大的问题。

通过本发明的实时监测系统，可以在既不影响体膜外固定，也不影响放疗射野设定的情况下，根据患者情况个体化精准选择超声监测对象(即标志物)、牢固的固定来自多角度的超声探头，使得非超声专业人员也能在放疗中实时、精准的监测相关肿瘤和脏器的位置，最大化促进精准放疗。

附图说明

图1是本发明实施例中用于放疗的肿瘤和脏器位置超声图像实时监测系统的框图；

图2是本发明实施例中用于放疗的肿瘤和脏器位置超声图像实时监测系统的结构示意图；

图3是本发明实施例中超声探头设置的示意图；

图4是本发明实施例中固定体膜以及固定部的制作过程的流程图；

图5是本发明实施例中处理装置的框图；

图6是本发明实施例中监测对象及阈范围确定过程的流程图；

图7是本发明实施例中监测对象及阈范围的示意图；

图8是本发明实施例中放疗的实时监测过程的流程图；

图9是本发明变形例一中实时监测系统的结构示意图；以及

图10是本发明变形例一中超声探头设置的示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下结合实施例及附图对本发明的用于放疗的肿瘤和脏器位置超声图像实时监测系统作具体阐述。

<实施例>

本实施例详细描述用于放疗的肿瘤和脏器位置超声图像实时监测系统的具体结构和使用方法。

图1是本发明实施例中实时监测系统的框图，图2是本发明实施例中实时监测系统的结构示意图。

如图1及图2所示，用于放疗的肿瘤和脏器位置超声图像实时监测系统10包括放疗设备1、固定体膜2、固定部3、超声探头4以及处理装置5。

放疗设备1包括治疗床11以及放疗照射装置12。本实施例中，放疗照射装置12能够根据放疗医生制定的放疗计划，按照该放疗计划中设定的照射范围从多个角度对治疗床11上的患者进行放疗照射。

固定体膜2用于对躺在治疗床11的患者进行固定。本实施例中，固定体膜2的厚度为2毫米到5毫米，以确保对患者体表的良好固定和对固定部的支撑。

固定部3设置在固定体膜2上，用于对超声探头4进行固定。

图3是本发明实施例中超声探头设置的示意图。

如图3所示，本实施例中，固定部3为一个呈“回”字形的矩形块，中间开设有与超声探头4的外壳相适配的固定通孔，超声探头4可以插入该固定通孔并被固定部3固定。

固定体膜2上开设有与固定通孔相对应的开口部，该开口部呈矩形，用于使得超声探头4被固定在固定部3上时能够穿过固定体膜2并贴合在患者的身体表面，从而使得超声探头4能够对患者进行超声探测。

另外，固定部3在固定体膜2上的位置需要由放疗医生根据患者的实际情况进行设计，具体地，固定部3所在的位置(即超声探头4的设置位置)需要根据放疗医生针对患者制定的放疗照射计划进行设计，使得特定射野出射线时超声探头4的所在位置需要位于放疗照射装置12对患者的照射范围之外，避免干扰放疗照射装置12在该射野方向(即照射范围)的照射。

本实施例中，固定体膜2以及固定部3需要根据患者的体形以及照射部位预先进行设计，并通过3D打印一体打印形成。该固定体膜2以及固定部3均采用对放疗射线影响较低的材料制成，例如ABS材料(丙烯腈，丁二烯和苯乙烯的共聚物)。

图4是本发明实施例中固定体膜以及固定部的制作过程的流程图。

如图4所示，固定体膜以及固定部具体通过如下过程制作得到：

当患者躺在治疗床11上时，放疗工作人员首先会对该患者的身体轮廓进行3D激光雷达扫描或进行CT、MR扫描并生成3D数字文件，该数字文件可以作为患者的体形数据并用于打印出相应的固定体膜2，该固定体膜2为不具有固定部3以及开口部的体膜(以下称初始体膜)，仅用于对患者进行固定。

接下来，本实施例中，放疗工作人员通过初始体膜将患者固定在治疗床11上，然后扫描定位CT或定位MRI等影像。放疗医生和物理师等专业人员根据患者的定位CT/MRI以及其他病史信息，进行放疗靶区勾画以及计划设计工作(包括放疗剂量设定、射野设计等)。

具体地，在此期间，会对患者放疗相关身体部位进行依次多角度、多层面的超声扫描，并将此超声图像重建为3D超声或4D超声(即3D动态超声)。然后将该患者的3D超声或4D超声图像和患者的3D定位MRI或定位CT等图像进行配准(图像配准是将同一患者同一身体部位的两种或多种不同的影像模式两两叠加在一起，借助其中一种影像模式来确定另一种影像上相同位置上的解剖或结构)。放疗医生根据患者超声和定位CT或定位MRI的图像配准，结合患者的放疗射野设计，大致确定具体监测对象并相应地确定超声探头的放置参数，此时还不能较为精确的确定放疗中超声可实时监测的监测对象。本实施例中，超声探头4的放置参数包括超声探头的放置位置、数量和方向。本实施例中，监测对象也可以称为标志物，为肿瘤、脏器或被植入的标记物中的任意一种，由放疗工作人员指定。

进一步地，根据上述放置参数以及患者的体形数据，将固定部对应的打印数据配准到3D体膜上对应的位置处，从而形成带固定部的3D体膜打印文件。基于该带固定部的3D体膜打印文件即可打印出新的一体成型有固定部3的固定体膜2。

如果患者的固定体膜2还需同时充当其他功能，例如腹部压迫、放疗剂量补偿、剂量楔形调整等功能，在制作和打印中一并保留相关结构和功能。

通过上述过程即可完成固定体膜2与一体成型在该固定体膜2上的固定部3，接下来需要放疗工作人员将该固定体膜2更换初始体膜，完成对患者的固定，并将超声探头4设置在固定部3上，从而形成如图2所示的状态，该图2中，仅举例示出了患者只需要一个超声探头4进行探测的情况，该超声探头4进行监测得到的超声影像为二维超声影像。在必要的情况下，二维超声影像也可以重建为3D或4D超声(即三维超声影像或四维超声影像)。

图5是本发明实施例中处理装置的框图。

如图5所示，处理装置5具有超声影像获取部51、超声影像识别部52、输入显示部53、标志物信息获取部54以及放疗控制部55。

超声影像获取部51用于实时获取超声探头4测得的超声影像。

超声影像识别部52用于根据放疗医生预先标定的监测对象对超声影像进行识别，从中勾画识别出患者的肿瘤实时位置以及脏器实时位置。

本实施例中，超声影像识别部52为一个超声影像识别模型，该模型预先根据过去的大量超声影像以及影像中各个肿瘤、脏器、大血管、植入的标记物等的勾画识别通过机器学习训练得到。在完成训练后，该超声影像识别模型即可从超声影像中识别出患者的肿瘤、脏器、大血管、植入的标记物及其所在位置，并从中识别出被指定的监测对象。

输入显示部53用于显示超声影像以及超声影像识别部52识别出的监测对象和相关器官的勾画，从而让放疗医生以及放疗工作人员确认患者体内的情况并进行相应的人机交互(如确定和调取监测对象及相应的阈范围)。

本实施例中，在上述固定体膜制作过程中确定放置参数后，放疗医生还需要通过输入显示部53进一步调取放疗医生事先确定的超声实时的监测对象(可以是肿瘤自身、肿瘤周围的其他脏器或大血管、植入的标记物等)以及设置的阈范围。放疗时放疗控制部55将根据监测对象是否在预设的阈范围内决定是否出射线进行放疗。

图6是本发明实施例中监测对象及阈范围确定过程的流程图。

如图6所示，当放疗工作人员通过固定体膜2将患者固定在治疗床11上，即可实施CBCT、MRI、和CT等进行影像引导，确定治疗等中心(照射机器从不同角度出射线聚焦的位置是照射机器的等中心，患者体内也有一个中心(通常是肿瘤的中心)，照射前这2个中心要通过影像引导重合在一起)。

经影像引导确定治疗等中心后，放疗工作人员将超声探头4通过固定部3固定，并启动超声探头4对患者的放疗靶区所在区域进行超声探测从而采集超声影像，超声影像识别部52会对超声影像进行自动识别并通过输入显示部53实时的显示超声图像以及识别出的各种解剖结构。

此时放疗医生根据实时采集的超声图像，以及超声图像上自动识别和勾画的解剖标志，结合允许的治疗摆位误差，通过输入显示部53精确的确定监测用超声图像上监测对象及其阈范围，并将此监测对象标志物和阈范围信息存储于处理装置5中备用。具体见图7所示，虚线方框42为监测对象41的阈范围，椭圆43为患者需要进行放射治疗的肿瘤。

另外，如果超声监测是用于质子放疗中通过显示液滴蒸发小气泡的超声信号来验证剂量沉积的位置，那么放疗医生需要在超声图像上勾画出可以产生液滴蒸发小气泡的超声信号的范围(通常在肿瘤及其周围)。如果在该放疗中同时也需要做其他位置的监测，那么操作方式和前类似，但是使用不同的超声探头。

通过上述过程确定超声实时监测的监测对象以及对应的阈范围后，处理装置5存储含有监测对象及阈范围的超声图像，确定监测对象及阈范围的过程结束。标志物信息获取部54获取被放疗医生指定的监测对象(标记物)以及对应的阈范围。

图8是本发明实施例中放疗的实时监测过程的流程图。

如图8所示，放疗开始前，患者躺在治疗床11上，用固定体膜2固定好患者，并实施CBCT、MRI和CT等影像引导，确定治疗等中心。然后在固定体膜2上的固定部3安装超声探头4进行超声影像的采集，超声影像识别部52自动识别超声影像并对监测对象进行勾画和显示，帮助放疗操作技术人员在不具备专业超声图像解剖知识的情况下实时的确定超声图像上监测对象的名称和位置。

放疗操作技术人员在输入显示部53，调用处理装置5中存储的含有监测对象及相应的阈范围的超声影像，并通过比对判断超声实时监测的目标对象(即监测对象)是否处于预设的、可接受的阈值范围(即阈范围)内。如果超声实时监测到的标志物在预设的阈值范围内，则进行照射，并可边照射边进行超声实时监测。如果超声实时监测到的标志物不在预设的阈值范围内，则需要调整患者摆位，重新进行超声监测并再次进行比对。重复上述过程直至该次放疗结束。

在上述过程中，放疗控制部55会根据监测对象实时位置判断监测对象是否在阈范围内，并相应地控制放疗照射装置12是否进行照射。即，当监测对象41在阈范围42内时(如图7中(a)图所示)，放疗控制部55就控制放疗照射装置12按照放疗计划中设定的照射范围44进行照射；当监测对象不在阈范围内时(如图7中(b)图所示)，就控制放疗照射装置12停止进行照射，并通过输入显示部53发出警报提示放疗操作技术人员进行相应调整。

另外，如果在放疗过程中患者体重等情况发生了较大变化，此前制作的体膜可能无法牢固的固定患者和超声支架；或因患者肿瘤缩退或肿瘤增大等原因导致需要选择新的超声监测对象时；都需要重新进行固定体膜2和固定部3的打印制作，并重新设置超声参数。

实施例作用与效果

根据本实施例提供的用于放疗的肿瘤和脏器位置超声图像实时监测系统，由于在通过放疗设备对患者进行放射治疗时，在治疗床上设置有固定体膜对治疗床上的患者进行固定，并且在固定体膜上设置有固定部，因此放疗医生可以方便地将超声探头通过固定部固定在固定体膜上对患者进行超声探测，从而能够重建出相应的超声影像并向放疗医生精确地反馈患者体内的脏器情况，这种探测方式使得系统在患者进行放疗时也可进行超声影像的采集。进一步，还由于具有处理装置，通过超声影像识别部对超声影像进行识别并识别出监测对象在超声影像中的位置，放疗控制部根据该监测对象是否在阈范围内控制放疗照射装置是否进行照射，因此，可以有效地避免因患者呼吸、脏器运动导致治疗对象移动时，容易导致肿瘤放疗剂量不足/剂量覆盖不够，但正常脏器接受的照射剂量却过高的问题。

通过本发明的实时监测系统，可以在既不影响体膜外固定，也不影响放疗射野设定的情况下，根据患者情况个体化精准选择超声监测对象(即标志物)、牢固的固定来自多角度的超声探头，使得非超声专业人员也能在放疗中实时、精准的监测相关肿瘤和脏器的位置，最大化促进精准放疗。

在实施例中，由于通过超声探头对患者体内进行超声探测，通过探测得到的超声影响可以显示出质子放疗，布拉格峰附近的，射线导致的局部区域的液滴蒸发现象(droplet vaporization)出现的小气泡的超声信号。超声不仅可以验证肿瘤和正常组织的位置，还可以实时监测质子放疗的剂量沉积的位置，实现位置和剂量沉积的实时监测。

<变形例一>

本变形例一中，对于与实施例中相同的结构采用相同的符号并省略相应的说明。

图9是本发明变形例一中实时监测系统的结构示意图。

如图9所示，与实施例相比，本变形例一的用于放疗的肿瘤和脏器位置超声图像实时监测系统20包括放疗设备1、固定体膜2、固定部6、超声探头4以及处理装置5，其中，固定部6为支撑底托。

图10是本发明变形例一中超声探头设置的示意图。

如图9及图10所示(该图中患者的体位是“膀胱截石位”或“截石位”)，固定体膜2还覆盖在患者的双腿上，支撑底托6则固定在患者双腿表面的固定体膜2上(具体来讲，支撑底托6是一种特制的固定部，即在常规的固定部3基础上用额外的材质包绕打印材质，与患者双腿处、盆腔处或膝盖处得到固定体膜2固定相连(大致相当于一个梯形形状)，从而使得超声探头4在盆腔直肠或阴道处等位置也能被稳定地进行固定。

当进行超声探头的位置设计时，如果阴道或直肠等盆腔预定部位是最佳监测部位之一，则仅通过固定部3会难以稳定地完成超声探头4的固定，因此需要特制的支撑底托6对超声探头4进行支撑，通常参与支撑的部位为从盆腔至大腿的部位以及膝盖部位。

本实施例中，支撑底托6也采用ABS等材料制成，通过3D打印得到。

<变形例二>

本变形例二中，对于与实施例中相同的结构采用相同的符号并省略相应的说明。

在上述实施例中，固定体膜2以及固定部3为通过3D打印一体成型的打印件，在本变形例二中，固定部3’也可以使用通过传统方式生产的不同尺寸和型号的标准件。

本变形例中，固定部3’与固定体膜2’的接触面设有勾面，在对固定体膜2’进行3D打印时，在用于设置固定部3’的位置处打印有毛面。上述毛面与勾面形成了一个用于将固定部安装在固定体膜上的安装组件，使得固定部3’能够以魔术贴的形式固定在固定体膜2上，并进一步地对超声探头4进行固定。

上述实施例仅用于举例说明本发明的具体实施方式，而本发明不限于上述实施例的描述范围。

例如，在上述实施例中，通过对患者进行3D激光雷达扫描得到患者的体形数据。作为替代方案，也可以使用患者近期CT、MRI等图像重建外轮廓形成体形数据。

在上述实施例中，仅通过一个超声探头对患者进行检测，并且得到的超声影像为二维超声。在本发明的其他方案中，实时监测系统可放置一个或多个超声探头，并使用所有能用于人体显像的超声探头类型，多层面、多角度的实时监测体内的肿瘤和正常脏器；也可组合使用不同类型的超声探头进行监测。总体而言，无线超声、远程遥控超声、小型超声使用上更为便利。在一些特殊的临床应用场景，需要特殊的超声探头。例如，超声可能结合磁共振影像对患者的肿瘤或正常脏器进行监测，这种场景下需要使用磁共振兼容的超声探头。在一些情况下，可以结合一个或多个二维超声探头的图像重建为三维超声，甚至是四维超声(动态三维超声)。

另外，在上述实施例以及变形例中，固定部为中间设有固定通孔的矩形块，并且超声探头垂直插入该固定通孔中。作为替代方案，固定部也可以设计为其他结构，如支撑、卡槽等，并且固定通孔也可以根据实际情况调整角度从而使得超声探头沿相应角度固定在患者的体表。

在上述变形例二中，固定部与固定体膜之间的安装组件采用魔术贴，即粘附式组件进行安装固定。作为替代方案，固定部与固定体膜之间也可以采用滑轨式组件、搭扣式组件、卡槽式组件、螺丝旋进式组件、支撑式组件等其他组装方式完成安装。

在上述实施例中，处理装置为计算机，所采用的处理器可以是专用处理器，而不局限于通用处理器。处理器可以包括例如Intel公司、AMD公司或Sun等公司生产制造的微处理器。处理器也可以包括图形处理单元，例如由NVidia公司、AMD公司等执照的GPU或GMA等。处理器也可以包括加速处理单元。其实施方式可以包括另外被配置成满足如下计算要求的任何类型的处理器：识别、分析、维护、生成和/或提供大量成像数据或操纵这些成像数据以实施定位和监测、或者操纵与所公开的实施方式一致的任何其他类型的数据。

输入显示部包括输入组件以及显示组件，输入组件可以包括键盘、鼠标、麦克风、点击器、触摸屏、平板装置、手机、VR，AR，MR等虚拟现实显示设或任何无线装置，并可多用户、多终端同步显示。

显示组件可以是适于向用户显示信息的任何显示装置，包括LCD、CRT或LED显示器。在一些实施方式中，显示器可以向用户提供一个或多个界面对话窗口，用户可以通过下拉窗中的按钮或语音输入等方式进行选择和操作。在一些实施方式中，显示器可以和用户接口集成。例如，显示器可以是可以接收由用户的手指输入的触摸屏显示器。

在一些实施方式中，显示组件可以显示由超声成像系统和MRI、CBCT、CT等成像系统获取并识别勾画后的医学图像中的一个或多个。例如，显示组件可以为用户示出由处理器勾画出的、具有或不具有突出显示的解剖特征的医学图像。显示组件还可以将临床相关运动的预定标准叠加在医学图像上，使得用户可以看到运动是否以及何时变成临床相关的，并由此决定是否出射线或调整患者。显示组件还可以显示通过不同成像模式获取的配准图像，例如配准的CBCT和超声的图像。

处理装置的通信接口可以包括例如网络适配器、电缆连接器、并行连接器、串行连接器、USB连接器、高速数据传输适配器例如光纤等、无线网络适配器(WiFi等)、电信适配器(3G/4G/5G等)等。通信接口可以允许包括模式转换控制器经由网络和其他机器或装置通信的一个或多个数字或模拟通信装置。网络可以提供局域网(LAN)、无线网络、公有云/私有云/混合云计算环境(例如SaaS等)、客户端服务器、广域网(WAN)等的功能。

Claims (10)

1.一种用于放疗的肿瘤和脏器位置超声图像实时监测系统，其特征在于，包括：

放疗设备，包括治疗床以及放疗照射装置，所述放疗照射装置用于按照预定的照射范围对患者的放疗靶区进行照射；

固定体膜，与所述治疗床相配合固定所述患者；

固定部，设置在所述固定体膜上且位于所述照射范围之外；

超声探头，设置在所述固定部上并贴合在所述患者体表，用于对所述放疗靶区的所在区域进行超声探测从而形成相应的超声影像；以及

处理装置，与所述超声探头以及所述放疗设备相通信连接，

其中，所述固定体膜上设有与所述超声探头的固定位置相配合的开口部，

所述处理装置具有超声影像获取部、监测对象信息获取部、超声影像位置识别部以及放疗控制部，

所述超声影像获取部用于获取所述超声探头测得的所述超声影像，

所述监测对象信息获取部用于获取放疗医生预先标定的监测对象以及相应划定的阈范围，

所述超声影像识别部对超声影像进行识别从而识别出所述监测对象的对象实时位置，

所述放疗控制部在所述对象实时位置位于在所述阈范围内时控制所述放疗照射装置按照所述照射范围出束照射。

2.根据权利要求1所述的用于放疗的肿瘤和脏器位置超声图像实时监测系统，其特征在于：

其中，所述固定体膜预先根据所述患者的体形数据进行3D打印得到。

3.根据权利要求2所述的用于放疗的肿瘤和脏器位置超声图像实时监测系统，其特征在于：

其中，所述固定部与所述固定体膜通过所述3D打印一体成型。

4.根据权利要求2所述的用于放疗的肿瘤和脏器位置超声图像实时监测系统，其特征在于：

其中，所述固定部通过安装组件安装在所述固定体膜的开口部上，

所述安装组件为滑轨式组件、搭扣式组件、卡槽式组件、螺丝旋进式组件、粘附式组件以及支撑式组件中的任意一种。

5.根据权利要求2所述的用于放疗的肿瘤和脏器位置超声图像实时监测系统，其特征在于：

其中，所述体形数据为对所述患者的身体轮廓进行3D激光雷达扫描得到的数字文件、或者为根据所述患者的CT以及MRI重建得到的体形图像。

6.根据权利要求1所述的用于放疗的肿瘤和脏器位置超声图像实时监测系统，其特征在于：

其中，所述固定部为梯台状的支撑底托，该支撑底托固定在覆盖于所述患者双腿表面的所述固定体膜上的预定位置，该预定位置为所述患者的从盆腔至大腿的部位以及膝盖部位中的任意一处，

所述支撑底托上开设有与所述超声探头的外壳相适配的固定通孔，该固定通孔用于固定超声探头且使该超声探头紧贴患者体表。

7.根据权利要求1所述的用于放疗的肿瘤和脏器位置超声图像实时监测系统，其特征在于：

其中，所述固定部为矩形块，该矩形块的底部固定在所述固定体膜上，所述矩形块的中间开设有与所述超声探头的外壳相适配的固定通孔，该固定通孔用于固定超声探头且使该超声探头紧贴患者体表。

8.根据权利要求1所述的用于放疗的肿瘤和脏器位置超声图像实时监测系统，其特征在于：

其中，所述固定体膜上设置有多个所述固定部并且安装有相应的多个所述超声探头，

所述超声影像为多个所述超声探头测得的二维超声信号、或根据多个所述二维超声信号合成的三维超声影像或四维超声影像。

9.根据权利要求1所述的用于放疗的肿瘤和脏器位置超声图像实时监测系统，其特征在于：

其中，所述超声影像识别部具有通过机器学习预先训练得到的超声影像识别模型，该超声影像识别模型能够识别勾画出所述超声影像中所述患者的肿瘤、脏器、大血管以及植入的标记物，

所述监测对象为所述肿瘤、所述脏器、所述大血管以及所述标记物中的任意一种。

10.根据权利要求1所述的用于放疗的肿瘤和脏器位置超声图像实时监测系统，其特征在于：

其中，所述固定体膜的厚度为至少2毫米。

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