CN113599718A - 基于诊断影像的放射治疗定位装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的基于诊断影像的放射治疗定位装置，所述放射治疗定位装置分别与医院影像系统、CT扫描机以及医生终端建立通信关系，所述放射治疗定位装置包括治疗中心点确定模块、定位片获取模块、偏移坐标生成模块、标记处理模块以及精准定位模块。本申请中的基于诊断影像的放射治疗定位装置，通过在定位过程中获取不同角度的定位影像，并使用预设迭代配准算法对肿瘤诊断影像与第一定位影像以及第二定位影像进行配准处理，得到偏移坐标，利用偏移坐标来进行位置调整从而确定目标患者对应的身体治疗中心点并得到精准定位CT影像，避免了因定位申请信息的局限或技术员个人经验不足导致的定位不精准。

Description

基于诊断影像的放射治疗定位装置
技术领域
本发明涉及放射治疗领域，尤其涉及基于诊断影像的放射治疗定位装置。
背景技术
随着放疗技术的不断发展，据统计约有65％-75％的肿瘤患者需要放疗，放射治疗是目前治疗肿瘤的三大手段之一；目前的放射治疗已经进入到“三精”时代，即精确定位、精确计划、精确治疗，其中，精确定位是实现精确计划及精确治疗的基础。CT模拟定位技术作为放射治疗中的一种定位方式已经被广泛地应用于临床，CT模拟定位系统特别适用于临床形状复杂或和重要器官相邻近的肿瘤以及需要多野照射或旋转照射剂量曲线复杂的肿瘤定位。
目前的CT模拟定位过程如下：对于需要放疗的肿瘤病人，医生通过诊断CT确诊肿瘤部位后，病人需要先去定位科室进行定位，定位科室的技术员会根据经验，在病人体表贴上用于标记的定位点，然后再次进行扫描定位CT，当定位CT在扫描的时候，由于技术员根据个人经验在病人体表贴的定位点不够精确，会出现CT扫描区域过短以及靶区覆盖不全的现象，从而影响后续精确计划设计；或为了将靶区覆盖以及加大扫描区域，增加了扫描时间，同时让病人多接受了扫描剂量以及使病人持续的进行扫描，会造成病人的不适；而且通过技术员根据经验标记的定位点得到的治疗时定位原点与治疗中心点不重合时，在后续放射治疗的时候需要复位，复位过程操作繁琐，容易出错，还会引入摆位误差。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供基于诊断影像的放射治疗定位装置，其能解决现有CT模拟定位过程中由于技术员根据个人经验在病人体表贴的定位点不够精确，会出现CT扫描区域过短以及靶区覆盖不全的现象，从而影响后续精确计划设计以及在后续放射治疗过程中需要进行复位的问题。
本发明的目的采用以下技术方案实现：
基于诊断影像的放射治疗定位装置，所述放射治疗定位装置分别与医院影像系统、CT扫描机以及医生终端建立通信关系，所述放射治疗定位装置包括以下模块：
治疗中心点确定模块，所述治疗中心点确定模块根据预设数据库中的肿瘤诊断影像确定对目标患者进行放射治疗的治疗中心点和扫描范围；
定位片获取模块，所述定位片获取模块发送定位片扫描指令至CT扫描机用于对目标患者进行扫描得到冠状面对应的第一定位影像以及矢状面对应的第二定位影像，所述定位片获取模块接收CT扫描机发送的第一定位影像和第二定位影像；
偏移坐标生成模块，所述偏移坐标生成模块使用预设迭代配准算法对所述肿瘤诊断影像与第一定位影像以及第二定位影像进行配准处理，得到目标患者当前位置相对所述肿瘤诊断影像的偏移坐标；
标记处理模块，所述标记处理模块将偏移坐标和标记处理指令发送至医生终端，所述标记处理指令为根据偏移坐标移动CT床使得CT扫描机指示到治疗中心点位置处，并将目标患者身体上与治疗中心点对应位置作为身体治疗中心点，并对身体治疗中心点进行标记处理；
精准定位模块，所述精准定位模块发送精准定位指令至CT机，所述精准定位指令具体为将所述身体治疗中心点作为扫描中心，对目标患者按照所述扫描范围进行CT扫描处理，得到用于制定放射治疗计划的精准定位CT影像。
进一步地，还包括诊断影像获取模块，所述诊断影像获取模块用于从医院影像系统中获取目标患者对应的肿瘤诊断影像，并将所述肿瘤诊断影像保存至预设数据库中。
进一步地，所述使用预设迭代配准算法对所述肿瘤诊断影像与第一定位影像以及第二定位影像进行配准处理具体为：
生成DRR影像，根据诊断CT影像并以治疗中心点作为原点且按照CT扫描机的预设机械参数生成与第一定位影像和第二定位影像对应的DRR影像；
刚性配准，对第一定位影像和第二定位影像与对应的DRR影像进行刚体配准，得到第一配准结果；
更新原点，将所述第一配准结果更新到原点上，判断更新后的原点是否收敛，若是，则执行生成偏移坐标步骤，若否，则返回执行生成DRR影像步骤，并将更新后的原点代入至生成DRR影像步骤中；
计算偏移坐标，将收敛时的原点与肿瘤诊断影像中的治疗中心点的坐标差值作为偏移坐标。
进一步地，所述DRR影像包括与第一定位影像对应的第一定位DRR影像和与第一定位影像对应的第二DRR影像。
进一步地，所述偏移坐标包括X轴偏移数值、Y轴偏移数值以及Z轴偏移数值。
进一步地，所述X轴偏移数值为目标患者两只手臂对应左右方向的偏移值，所述Y轴偏移数值为目标患者的头脚方向的偏移值，所述Z轴偏移数值为目标患者身体对应的上下方向的偏移值，所述标记处理指令具体为：根据Y轴偏移数值以及述Z轴偏移数值移动CT床来进行目标患者身体对应的头脚方向和目标患者身体对应的上下方向的位置纠正，根据所述X轴偏移数值并通过PI形尺进行目标患者身体对应的左右方向的位置纠正，使得CT扫描机指示到治疗中心点位置处，将目标患者身体上与治疗中心点对应位置作为身体治疗中心点，并对身体治疗中心点进行标记处理。
进一步地，所述根据预设数据库中的肿瘤诊断影像确定对目标患者进行放射治疗的治疗中心点和扫描范围具体为：根据预设靶区自动勾画算法对肿瘤诊断影像进行勾画处理得到治疗中心点和扫描范围或接收医生终端根据肿瘤诊断影像发送的手动指定的治疗中心点和扫描范围。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：本申请中的基于诊断影像的放射治疗定位装置，通过在进行对患者定位前根据目标患者对应的肿瘤诊断影像来精准的确认治疗中心点和扫描范围，而且在定位过程中获取不同角度的定位CT影像，并使用预设迭代配准算法对肿瘤诊断影像与第一定位影像以及第二定位影像进行配准处理，得到目标患者当前位置相对肿瘤诊断影像的偏移坐标，利用偏移坐标来进行位置调整从而确定目标患者对应的身体治疗中心点，根据身体治疗中心进行CT扫描，得到用于制定放射治疗计划的精准定位CT影像，避免了因技术员个人经验不足导致的定位不精准，使用于后续放射治疗计划的定位CT诊断图像更加精准，从而得到较为精准的资料计划，在后期放射治疗时，无需在进行复位过程，避免了因复位操作导致的摆位误差风险，简化了放射治疗的流程。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明的基于诊断影像的放射治疗定位装置的工作流程示意图。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
如图1所示，本申请中的基于诊断影像的放射治疗定位装置，所述放射治疗定位装置分别与医院影像系统、CT扫描机以及医生终端建立通信关系，所述放射治疗定位装置包括以下模块：
诊断影像获取模块，诊断影像获取模块用于获取目标患者对应的肿瘤诊断影像，并将所述肿瘤诊断影像保存至预设数据库中。在本实施例中，预先将目标患者对应的肿瘤诊断影像通过医院引影像系统发送至诊断影像获取模块，诊断影像获取模块将其保存到预设数据库中，在预设数据库中肿瘤诊断影像与目标患者的个人信息绑定，便于后续查询，上述肿瘤诊断影像为肿瘤诊断CT影像或肿瘤诊断MRI影像或肿瘤诊断超声影像等目标患者做过的诊断影像。
治疗中心点确定模块，治疗中心点确定模块根据预设数据库中的肿瘤诊断影像确定对目标患者进行放射治疗的治疗中心点和扫描范围。在本步骤中，具体为根据预设靶区自动勾画算法对肿瘤诊断影像进行勾画处理得到治疗中心点和扫描范围或接收医生通过医生终端发送的根据肿瘤诊断影像发送的手动指定的治疗中心点和扫描范围。
定位片获取模块，所述定位片获取模块发送定位片扫描指令至CT扫描机用于对目标患者进行扫描得到冠状面对应的第一定位影像以及矢状面对应的第二定位影像，所述定位片获取模块接收CT扫描机发送的第一定位影像和第二定位影像。定位片扫描指令具体为：对目标患者进行扫描得到冠状面对应的第一定位影像以及矢状面对应的第二定位影像，所述冠状面为控制CT扫描机中射线球管位于目标患者顶部时扫描得到的切面，所述矢状面为控制CT扫描机中射线球管位于目标患者侧面时扫描得到的切面。在本实例中，CT扫描机中的用于对目标患者进行扫描的仪器为发出射线的射线球管以及探测器，在进行扫描时，射线球管与探测器相对设置的，即探测器位于射线球管对面用于接收穿过目标患者身体后返回的射线，射线球管实质为X射线管，探测器为平板探测器，当射线球管位于躺在CT床上目标患者不同相对位置处时，会拍摄出不同角度的影像，本实施例中，冠状面扫描为CT扫描机中射线球管位于目标患者身体的顶部，探测器位于射线球管对面(即目标患者身体的底部)时扫描得到的定位影像，此时扫描角度在CT扫描领域又称为0度扫描，此时得到的定位影像为第一定位影像；矢状面扫描为CT扫描机中射线球管位于目标患者身体的侧面，即左右方向，探测器位于射线球管对面(即目标患者身体的另一侧面)时扫描得到定位影像，此时扫描角度在CT扫描领域又称为90度扫描，此时得到的定位影像为第二定位影像。
偏移坐标生成模块，偏移坐标生成模块使用预设迭代配准算法对所述肿瘤诊断影像与第一定位影像以及第二定位影像进行配准处理，得到目标患者当前位置相对所述肿瘤诊断影像的偏移坐标。本实施例中的使用预设迭代配准算法对所述肿瘤诊断影像与第一定位影像以及第二定位影像进行配准处理具体包括以下步骤：
生成DRR影像，根据诊断CT影像并以治疗中心点作为原点且按照CT扫描机的预设机械参数生成与第一定位影像和第二定位影像对应的DRR影像，所述DRR影像包括与第一定位影像对应的第一定位DRR影像和与第一定位影像对应的第二DRR影像；在本步骤中，将治疗中心点令为原点O0，将第一定位影像令为DR0，将第二定位影像令为DR90，将第一次生成的第一定位DRR影像令为
Figure BDA0003115637820000071
将第一次生成的第二定位影像令为
Figure BDA0003115637820000072
刚性配准，对第一定位影像和第二定位影像与对应的DRR影像进行刚体配准，得到第一配准结果，第一片配准结果包括为根据第一定位影像与第一定位DRR影像的配准结果、第二定位影像与第二定位DRR影像的配准结果得到；在本实施例中，分别对DR0和
Figure BDA0003115637820000073
以及DR90和
Figure BDA0003115637820000074
进行刚体配准；记DR0和
Figure BDA0003115637820000075
的配准结果为：
Figure BDA0003115637820000077
(第一定位影像与第一定位DRR影像的配准结果)，
Figure BDA0003115637820000076
为X轴偏移值，
Figure BDA0003115637820000078
为Y轴偏移值。DR90和
Figure BDA0003115637820000079
的配准结果为：
Figure BDA00031156378200000710
(第二定位影像与第二定位DRR影像的配准结果)，
Figure BDA00031156378200000711
为Y轴偏移值，
Figure BDA00031156378200000712
为Z轴偏移值。则第一配准结果为：
Figure BDA00031156378200000713
Figure BDA00031156378200000714
更新原点，将所述第一配准结果更新到原点上，判断更新后的原点是否收敛，若是，则执行生成偏移坐标步骤，若否，则返回执行生成DRR影像步骤，并将更新后的原点代入至生成DRR影像步骤中；将更新后的原点令为O1，则O1＝O0+(dx0,dy0,dz0)。在本步骤中需要判断更新后的原点是否收敛，若存在收敛，则直接计算偏移坐标，若不收敛，则更新后的原点作为生成DRR影像步骤中的原点，重复上述生成DRR影像步骤和刚性配准步骤。
计算偏移坐标，将收敛时的原点与肿瘤诊断影像中的治疗中心点的坐标差值作为偏移坐标。假设收敛时的原点为On，则On与O0的差，为两组影像的坐标偏移，记为记为dx，dy，dz，其中dx表示目标患者左右方向的偏移值(即为X轴偏移数值)，dy表示目标患者头脚方向的偏移值(Y轴偏移数值)，dz则表示目标患者上下方向的偏移值(Z轴偏移数值)。
标记处理模块，所述标记处理模块将偏移坐标和标记处理指令发送至医生终端，所述标记处理指令为根据偏移坐标移动CT床使得CT扫描机指示到治疗中心点位置处，将目标患者身体上与治疗中心点对应位置作为身体治疗中心点，并对身体治疗中心点进行标记处理。根据目标患者头脚方向的偏移值(Y轴偏移数值)以及目标患者上下方向的偏移值(Z轴偏移数值)移动CT床来进行目标患者身体对应的头脚方向和目标患者身体对应的上下方向的位置纠正，根据目标患者两只手臂对应的左右方向的偏移值并通过PI形尺进行目标患者身体对应的左右的位置纠正，使得CT扫描机指示到治疗中心点位置处，将目标患者身体上与治疗中心点对应位置作为身体治疗中心点，并对身体治疗中心点进行标记处理。
精准定位模块，所述精准定位模块发送精准定位指令至CT机，所述精准定位指令具体为将所述身体治疗中心点作为扫描中心，对目标患者按照所述扫描范围进行CT扫描处理，得到用于制定放射治疗计划的精准定位CT影像，将加速器等中心点放置与标记点所指示的位置；放射治疗时，则直接根据标记点位置进行摆位。
本申请中的基于诊断影像的放射治疗定位装置，通过在进行对患者定位前根据目标患者对应的肿瘤诊断影像来精准的确认治疗中心点和扫描范围，而且在定位过程中获取不同角度的定位CT影像，并使用预设迭代配准算法对肿瘤诊断影像与第一定位影像以及第二定位影像进行配准处理，得到目标患者当前位置相对肿瘤诊断影像的偏移坐标，利用偏移坐标来进行位置调整从而确定目标患者对应的身体治疗中心点，根据身体治疗中心进行CT扫描，得到用于制定放射治疗计划的精准定位CT影像，避免了因技术员个人经验不足导致的定位不精准，使用于后续放射治疗计划的定位CT诊断图像更加精准，从而得到较为精准的资料计划，在后期放射治疗时，无需在进行复位过程，避免了因复位操作导致的摆位误差风险，简化了放射治疗的流程。
以上，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上而顺畅地实施本发明；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时,凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。

Claims (7)

1.基于诊断影像的放射治疗定位装置，其特征在于：所述放射治疗定位装置分别与医院影像系统、CT扫描机以及医生终端建立通信关系，所述放射治疗定位装置包括以下模块：
治疗中心点确定模块，所述治疗中心点确定模块根据预设数据库中的肿瘤诊断影像确定对目标患者进行放射治疗的治疗中心点和扫描范围；
定位片获取模块，所述定位片获取模块发送定位片扫描指令至CT扫描机用于对目标患者进行扫描得到冠状面对应的第一定位影像以及矢状面对应的第二定位影像，所述定位片获取模块接收CT扫描机发送的第一定位影像和第二定位影像；
偏移坐标生成模块，所述偏移坐标生成模块使用预设迭代配准算法对所述肿瘤诊断影像与第一定位影像以及第二定位影像进行配准处理，得到目标患者当前位置相对所述肿瘤诊断影像的偏移坐标；
标记处理模块，所述标记处理模块将偏移坐标和标记处理指令发送至医生终端，所述标记处理指令为根据偏移坐标移动CT床使得CT扫描机指示到治疗中心点位置处，并将目标患者身体上与治疗中心点对应位置作为身体治疗中心点，并对身体治疗中心点进行标记处理；
精准定位模块，所述精准定位模块发送精准定位指令至CT机，所述精准定位指令具体为将所述身体治疗中心点作为扫描中心，对目标患者按照所述扫描范围进行CT扫描处理，得到用于制定放射治疗计划的精准定位CT影像。
2.如权利要求1所述的基于诊断影像的放射治疗定位装置，其特征在于：还包括诊断影像获取模块，所述诊断影像获取模块用于从医院影像系统中获取目标患者对应的肿瘤诊断影像，并将所述肿瘤诊断影像保存至预设数据库中。
3.如权利要求1所述的基于诊断影像的放射治疗定位装置，其特征在于：所述使用预设迭代配准算法对所述肿瘤诊断影像与第一定位影像以及第二定位影像进行配准处理具体为：
生成DRR影像，根据诊断CT影像并以治疗中心点作为原点且按照CT扫描机的预设机械参数生成与第一定位影像和第二定位影像对应的DRR影像；
刚性配准，对第一定位影像和第二定位影像与对应的DRR影像进行刚体配准，得到第一配准结果；
更新原点，将所述第一配准结果更新到原点上，判断更新后的原点是否收敛，若是，则执行生成偏移坐标步骤，若否，则返回执行生成DRR影像步骤，并将更新后的原点代入至生成DRR影像步骤中；
计算偏移坐标，将收敛时的原点与肿瘤诊断影像中的治疗中心点的坐标差值作为偏移坐标。
4.如权利要求3所述的基于诊断影像的放射治疗定位装置，其特征在于：所述DRR影像包括与第一定位影像对应的第一定位DRR影像和与第一定位影像对应的第二DRR影像。
5.如权利要求3所述的基于诊断影像的放射治疗定位装置，其特征在于：所述偏移坐标包括X轴偏移数值、Y轴偏移数值以及Z轴偏移数值。
6.如权利要求5所述的基于诊断影像的放射治疗定位装置，其特征在于：所述X轴偏移数值为目标患者两只手臂对应左右方向的偏移值，所述Y轴偏移数值为目标患者的头脚方向的偏移值，所述Z轴偏移数值为目标患者身体对应的上下方向的偏移值，所述标记处理指令具体为：根据Y轴偏移数值以及述Z轴偏移数值移动CT床来进行目标患者身体对应的头脚方向和目标患者身体对应的上下方向的位置纠正，根据所述X轴偏移数值并通过PI形尺进行目标患者身体对应的左右方向的位置纠正，使得CT扫描机指示到治疗中心点位置处，将目标患者身体上与治疗中心点对应位置作为身体治疗中心点，并对身体治疗中心点进行标记处理。
7.如权利要求1所述的基于诊断影像的放射治疗定位装置，其特征在于：所述根据预设数据库中的肿瘤诊断影像确定对目标患者进行放射治疗的治疗中心点和扫描范围具体为：根据预设靶区自动勾画算法对肿瘤诊断影像进行勾画处理得到治疗中心点和扫描范围或接收医生终端根据肿瘤诊断影像发送的手动指定的治疗中心点和扫描范围。
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