CN115054838A - 一种放疗复位自动扫描模拟定位系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种放疗复位自动扫描模拟定位系统及控制方法，涉及放射治疗技术领域，该放疗复位自动扫描模拟定位系统包括放疗机、治疗床、控制系统及扫描系统，所述放疗机和所述扫描系统均与所述控制系统连接；所述扫描系统设置于所述治疗床的上方，与放疗机处于相对设置；所述控制系统设有控制程序、CT扫描图像信息处理程序以及实时三维图像信息处理程序；控制程序使控制系统在工作时能控制放疗机、治疗床及扫描系统的运行，还能从放疗机、治疗床及扫描系统接收相应的回馈信息；CT扫描图像信息处理程序能使所述控制系统在工作时从所述扫描系统接收CT扫描图像信息；实时三维图像信息处理程序能使控制系统在工作时从所述扫描系统接收实时三维图像信息。

Description

一种放疗复位自动扫描模拟定位系统及控制方法

技术领域

本发明涉及放射治疗技术领域，更具体地说，涉及一种放疗复位自动扫描模拟定位系统及控制方法。

背景技术

放疗就是放射治疗，指用射线消除病灶，用X线，γ线、电子线等放射线照射在癌组织，由于放射线的生物学作用，能最大量的杀伤癌组织，破坏癌组织，使其缩小。放射治疗作为治疗恶性肿瘤的一个重要手段，对于许多癌症可以产生较好效果。

但在放射治疗时，射线同样会影响治疗区域的正常组织，对正常的细胞组织造成损伤，带来相应的副作用。

因此在放射治疗过程中，需要对病人的肿瘤位置进行精确定位，以尽量减小放疗对正常组织的损伤。目前常用于放射治疗的精确定位装置有电子射野影像装置(EPID)、数字X光机、立体定位框架等等。安装在放疗机上的电子射野影像装置(EPID)和数字X光机可实施肿瘤位置的精确定位，但价格昂贵，病人还要接受额外剂量的X线照射，且当放疗机出束时，这些影像设备就需关闭，这样在治疗过程中，当病人体位意外移动时就无法实时矫正。

前面的叙述在于提供一般的背景信息，并不一定构成现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种放疗复位自动扫描模拟定位系统及控制方法，该放疗复位自动扫描模拟定位系统，扫描系统可实现实时三维定位、放射治疗定位及CT扫描，定位速度相当快。

本发明提供一种放疗复位自动扫描模拟定位系统，包括放疗机、治疗床、控制系统及扫描系统，所述放疗机和所述扫描系统均与所述控制系统连接；所述扫描系统设置于所述治疗床的上方，与放疗机处于相对设置；所述控制系统设有控制程序、CT扫描图像信息处理程序以及实时三维图像信息处理程序；控制程序使控制系统在工作时能控制放疗机、治疗床及扫描系统的运行，还能从放疗机、治疗床及扫描系统接收相应的回馈信息；CT扫描图像信息处理程序能使所述控制系统在工作时从所述扫描系统接收CT扫描图像信息；实时三维图像信息处理程序能使控制系统在工作时从所述扫描系统接收实时三维图像信息。

进一步地，所述扫描系统包括内置的激光光源、CMOS图像传感器以及CT扫描装置。

进一步地，所述CT扫描装置为三个。

进一步地，所述扫描系统还包括三角支架、横杆、竖杆及导轨；三个所述扫描系统分别固定于所述三角支架的三个角上，所述三角支架上固定连接有所述横杆，所述横杆的两端垂直连接有所述竖杆，所述竖杆的另一端和所述导轨滑动连接。

本发明还提供一种控制方法，用于上述的放疗复位自动扫描模拟定位系统，控制系统所设有的控制程序、CT扫描图像信息处理程序以及实时三维图像信息处理程序，使得控制系统在工作时，能完成放射治疗的定位，包括如下步骤：

S1：控制系统工作时，能控制CT扫描装置和治疗床开始对平躺在治疗床上的被检查人员进行相应部位的CT扫描，而使CT扫描装置得到CT扫描图像信息；所述的相应的部位即为CT扫描部位；控制系统接收来自CT扫描装置的CT扫描部位的CT扫描图像信息的同时进行CT三维图像重建；

S2：控制系统工作时，能控制扫描系统对平躺在治疗床上的被检查人员的CT扫描部位进行基于时间飞行原理的实时拍照而得到实时三维图像信息，控制系统在接收实时三维图像信息的同时，将在进行CT三维图像重建时确定的肿瘤位置信息导入到实时三维图像中从而实现精确地初次摆位，然后控制系统根据肿瘤在实时三维图像中的位置驱动治疗床运动至适当位置时再启动放疗机对被检查人员的肿瘤部位进行放射性同位素产生的射线的照射，也即放射治疗；

S3：在整个放射治疗的过程中，扫描系统始终对CT扫描部位进行基于时间飞行原理的实时拍照，若检测到被检查人员体位意外移动时，则重新将进行CT三维图像重建时确定的肿瘤位置信息导入到实时三维图像中，控制系统根据肿瘤在实时三维图像中的位置驱动治疗床运动至适当位置，使放疗机所发出的放疗射线始终保持精确对准包含肿瘤的部位。

进一步地，步骤S1中进行CT扫描时，如果肿瘤部位在病人头部，则对病人整个头部进行CT扫描；如果肿瘤部位在包括胸腹部的身体躯干，则对整个身体躯干进行CT扫描。

进一步地，步骤S2和步骤S3中，在控制系统接收扫描系统的实时三维图像信息时，控制系统将CT三维图像的肿瘤位置信息导入到实时三维图像中后，由控制系统自动控制治疗床运动至适当位置、再控制放疗机进行放射治疗，或者由操作者根据肿瘤在实时三维图像中的位置操作控制系统，而控制治疗床运动至适当位置，再通过操作控制系统控制放疗机对被检察人员的包含肿瘤的部位进行放射治疗。

进一步地，步骤S2中，控制系统将CT三维图像的肿瘤位置信息导入到实时三维图像中具体方法是将CT三维图像与实时三维图像按照头对头、身体对身体进行点对点配准重合，如此CT三维图像中的肿瘤图像信息即出现在实时三维图像中的相对位置上，实现精确地摆位。

进一步地，如果对病人进行头部放疗定位，采取2只眼睛加唇部作为3个基准点实现三角定位或者采取2只眼睛加鼻子作为3个基准点实现三角定位，可根据病人的脸型采取适合的摆位方法；如果对病人进行身体躯干的放疗定位，那么只需采取2个乳头加肚脐作为3个基准点实现三角定位；再将CT三维图像与实时三维图像进行基准点对准基准点的精确重合。

进一步地，步骤S1进行之前，可在病人身体体表的各个部位贴装定位标记点；然后再进行步骤S1前，对病人的平躺姿势做调整使病人身上的定位标记点对齐治疗床的定位标志线；同时在步骤S2前，也对病人的平躺姿势做调整使病人身上的定位标记点对齐治疗床的定位标志线，然后操作控制系统控制扫描系统中对CT扫描的部位进行基于时间飞行原理的实时拍照，扫描系统将实时三维图像传给控制系统，控制系统将CT三维图像的肿瘤位置信息导入到实时三维图像中时，只需要根据两个图像中的定位标记点对准重合即可精确实现摆位。

本发明提供的放疗复位自动扫描模拟定位系统，采用扫描系统实现对病人的实时三维成像，基于时间飞行原理直接实现三维成像，无需激光三维扫描式的长时间扫描过程，也不需要在控制系统内进行三维图像重建过程，大大节约了时间，缩短了整个放疗过程。

附图说明

图1为本发明实施例提供的放疗复位自动扫描模拟定位系统的结构示意图。

图2为图1中放疗复位自动扫描模拟定位系统的控制系统的结构示意图。

图3为图1中放疗复位自动扫描模拟定位系统的扫描系统的结构示意图。

图4为图1中放疗复位自动扫描模拟定位系统的CT扫描装置的结构示意图。

附图中涉及的附图标记和组成部分如下所示：

1、放疗机

2、治疗床

3、控制系统

4、扫描系统

41、三角支架

42、横杆

43、竖杆

44、导轨

45、CT扫描装置

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

实施例1

图1为本发明实施例提供的放疗复位自动扫描模拟定位系统的结构示意图，图2为图1中放疗复位自动扫描模拟定位系统的控制系统的结构示意图。请参照图1、图2，本发明实施例提供的放疗复位自动扫描模拟定位系统，包括放疗机1、治疗床2、控制系统3及扫描系统4，放疗机1和扫描系统4均与控制系统3连接；扫描系统4设置于治疗床2的上方，与放疗机1处于相对设置；

控制系统3设有控制程序、CT扫描图像信息处理程序以及实时三维图像信息处理程序；控制程序使控制系统3在工作时能控制放疗机1、治疗床2及扫描系统4的运行，还能从放疗机1、治疗床2及扫描系统4接收相应的回馈信息；CT扫描图像信息处理程序能使控制系统3在工作时从扫描系统4接收CT扫描图像信息；实时三维图像信息处理程序能使控制系统3在工作时从扫描系统4接收实时三维图像信息。

需要说明的是，采用扫描系统4即可实现对病人的实时三维成像，且扫描系统的体积小，安装方便、占用的空间小，整套设备的造价较低；实现对病人的实时三维成像，基于时间飞行原理直接实现三维成像，无需激光三维扫描式的长时间扫描过程，也不需要在控制系统内进行三维图像重建过程，大大节约了时间，缩短了整个放疗过程。

进一步地，本发明的扫描系统4还可以对扫描的三维成像在放疗前对患者进行模拟治疗的过程，通过模拟治疗位置，观察患者体内病灶是否照射正确，并确认化疗计划、化疗剂量是否合适。

图3为图1中放疗复位自动扫描模拟定位系统的扫描系统的结构示意图，图4为图1中放疗复位自动扫描模拟定位系统的CT扫描装置的结构示意图。请参照图3、图4，扫描系统4包括内置的激光光源、CMOS图像传感器以及CT扫描装置45。CT扫描装置45为三个。扫描系统4还包括三角支架41、横杆42、竖杆43及导轨44；三个扫描系统4分别固定于三角支架41的三个角上，三角支架41上固定连接有横杆42，横杆42的两端垂直连接有竖杆43，竖杆43的另一端和导轨44滑动连接。

本发明还提供一种控制方法，用于上述的放疗复位自动扫描模拟定位系统，控制系统3所设有的控制程序、CT扫描图像信息处理程序以及实时三维图像信息处理程序，使得控制系统3在工作时，能完成放射治疗的定位，包括如下步骤：

S1：控制系统3工作时，能控制CT扫描装置45和治疗床2开始对平躺在治疗床2上的被检查人员进行相应部位的CT扫描，而使CT扫描装置45得到CT扫描图像信息；的相应的部位即为CT扫描部位；控制系统3接收来自CT扫描装置45的CT扫描部位的CT扫描图像信息的同时进行CT三维图像重建；

S2：控制系统3工作时，能控制扫描系统4对平躺在治疗床2上的被检查人员的CT扫描部位进行基于时间飞行原理的实时拍照而得到实时三维图像信息，控制系统3在接收实时三维图像信息的同时，将在进行CT三维图像重建时确定的肿瘤位置信息导入到实时三维图像中从而实现精确地初次摆位，然后控制系统3根据肿瘤在实时三维图像中的位置驱动治疗床2运动至适当位置时再启动放疗机1对被检查人员的肿瘤部位进行放射性同位素产生的射线的照射，也即放射治疗；

S3：在整个放射治疗的过程中，扫描系统4始终对CT扫描部位进行基于时间飞行原理的实时拍照，若检测到被检查人员体位意外移动时，则重新将进行CT三维图像重建时确定的肿瘤位置信息导入到实时三维图像中，控制系统3根据肿瘤在实时三维图像中的位置驱动治疗床2运动至适当位置，使放疗机1所发出的放疗射线始终保持精确对准包含肿瘤的部位。

具体地，步骤S1中进行CT扫描时，如果肿瘤部位在病人头部，则对病人整个头部进行CT扫描；如果肿瘤部位在包括胸腹部的身体躯干，则对整个身体躯干进行CT扫描。

步骤S2和步骤S3中，在控制系统3接收扫描系统4的实时三维图像信息时，控制系统3将CT三维图像的肿瘤位置信息导入到实时三维图像中后，由控制系统3自动控制治疗床2运动至适当位置、再控制放疗机1进行放射治疗，或者由操作者根据肿瘤在实时三维图像中的位置操作控制系统3，而控制治疗床2运动至适当位置，再通过操作控制系统3控制放疗机1对被检察人员的包含肿瘤的部位进行放射治疗。

步骤S2中，控制系统3将CT三维图像的肿瘤位置信息导入到实时三维图像中具体方法是将CT三维图像与实时三维图像按照头对头、身体对身体进行点对点配准重合，如此CT三维图像中的肿瘤图像信息即出现在实时三维图像中的相对位置上，实现精确地摆位。

如果对病人进行头部放疗定位，采取2只眼睛加唇部作为3个基准点实现三角定位或者采取2只眼睛加鼻子作为3个基准点实现三角定位，可根据病人的脸型采取适合的摆位方法；如果对病人进行身体躯干的放疗定位，那么只需采取2个乳头加肚脐作为3个基准点实现三角定位；再将CT三维图像与实时三维图像进行基准点对准基准点的精确重合。

步骤S1进行之前，可在病人身体体表的各个部位贴装定位标记点；然后再进行步骤S1前，对病人的平躺姿势做调整使病人身上的定位标记点对齐治疗床2的定位标志线；同时在步骤S2前，也对病人的平躺姿势做调整使病人身上的定位标记点对齐治疗床2的定位标志线，然后操作控制系统3控制扫描系统4中对CT扫描的部位进行基于时间飞行原理的实时拍照，扫描系统4将实时三维图像传给控制系统3，控制系统3将CT三维图像的肿瘤位置信息导入到实时三维图像中时，只需要根据两个图像中的定位标记点对准重合即可精确实现摆位。

基于上文的描述可知，本发明优点在于：

1、本发明的放疗复位自动扫描模拟定位系统，采用扫描系统即可实现对病人的实时三维成像，且扫描系统的体积小，安装方便、占用的空间小，整套设备的造价较低。

2、本发明的放疗复位自动扫描模拟定位系统，采用扫描系统实现对病人的实时三维成像，基于时间飞行原理直接实现三维成像，无需激光三维扫描式的长时间扫描过程，也不需要在控制系统内进行三维图像重建过程，大大节约了时间，缩短了整个放疗过程。

3、本发明的放疗复位自动扫描模拟定位系统，在定位时由于不需要在控制系统内进行三维图像重建过程，三维成像的实时性较好，因此定位的速度更快，如果在放疗过程中病人体位意外移动，可实时指导放疗机运动从而精确对准肿瘤位置，无疑在有限的放疗时间内取得了较好的有效治疗效果，尽可能地避免了机器反应滞后造成的时间浪费以及射线对病人人体正常组织的伤害，显然定位效率更高，安全性更好。

4、本发明的放疗复位自动扫描模拟定位系统，在治疗定位的过程中不必须在病人体表贴装定位标记点，通过三角定位方法针对头部和身体的不同体表特征采取不同的对准基点实现精确定位，省去了每次放疗定位前在病人体表贴装定位标记点的麻烦，更为方便。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，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，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种放疗复位自动扫描模拟定位系统，其特征在于，包括放疗机、治疗床、控制系统及扫描系统，所述放疗机和所述扫描系统均与所述控制系统连接；所述扫描系统设置于所述治疗床的上方，与放疗机处于相对设置；

所述控制系统设有控制程序、CT扫描图像信息处理程序以及实时三维图像信息处理程序；控制程序使控制系统在工作时能控制放疗机、治疗床及扫描系统的运行，还能从放疗机、治疗床及扫描系统接收相应的回馈信息；CT扫描图像信息处理程序能使所述控制系统在工作时从所述扫描系统接收CT扫描图像信息；实时三维图像信息处理程序能使控制系统在工作时从所述扫描系统接收实时三维图像信息。

2.根据权利要求1所述的放疗复位自动扫描模拟定位系统，其特征在于，所述扫描系统包括内置的激光光源、CMOS图像传感器以及CT扫描装置。

3.根据权利要求1所述的放疗复位自动扫描模拟定位系统，其特征在于，所述CT扫描装置为三个。

4.根据权利要求1所述的放疗复位自动扫描模拟定位系统，其特征在于，所述扫描系统还包括三角支架、横杆、竖杆及导轨；三个所述扫描系统分别固定于所述三角支架的三个角上，所述三角支架上固定连接有所述横杆，所述横杆的两端垂直连接有所述竖杆，所述竖杆的另一端和所述导轨滑动连接。

5.一种控制方法，用于权利要求1至4任意一项所述的放疗复位自动扫描模拟定位系统，其特征在于，控制系统所设有的控制程序、CT扫描图像信息处理程序以及实时三维图像信息处理程序，使得控制系统在工作时，能完成放射治疗的定位，包括如下步骤：

S1：控制系统工作时，能控制CT扫描装置和治疗床开始对平躺在治疗床上的被检查人员进行相应部位的CT扫描，而使CT扫描装置得到CT扫描图像信息；所述的相应的部位即为CT扫描部位；控制系统接收来自CT扫描装置的CT扫描部位的CT扫描图像信息的同时进行CT三维图像重建；

S2：控制系统工作时，能控制扫描系统对平躺在治疗床上的被检查人员的CT扫描部位进行基于时间飞行原理的实时拍照而得到实时三维图像信息，控制系统在接收实时三维图像信息的同时，将在进行CT三维图像重建时确定的肿瘤位置信息导入到实时三维图像中从而实现精确地初次摆位，然后控制系统根据肿瘤在实时三维图像中的位置驱动治疗床运动至适当位置时再启动放疗机对被检查人员的肿瘤部位进行放射性同位素产生的射线的照射，也即放射治疗；

S3：在整个放射治疗的过程中，扫描系统始终对CT扫描部位进行基于时间飞行原理的实时拍照，若检测到被检查人员体位意外移动时，则重新将进行CT三维图像重建时确定的肿瘤位置信息导入到实时三维图像中，控制系统根据肿瘤在实时三维图像中的位置驱动治疗床运动至适当位置，使放疗机所发出的放疗射线始终保持精确对准包含肿瘤的部位。

6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，步骤S1中进行CT扫描时，如果肿瘤部位在病人头部，则对病人整个头部进行CT扫描；如果肿瘤部位在包括胸腹部的身体躯干，则对整个身体躯干进行CT扫描。

7.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，步骤S2和步骤S3中，在控制系统接收扫描系统的实时三维图像信息时，控制系统将CT三维图像的肿瘤位置信息导入到实时三维图像中后，由控制系统自动控制治疗床运动至适当位置、再控制放疗机进行放射治疗，或者由操作者根据肿瘤在实时三维图像中的位置操作控制系统，而控制治疗床运动至适当位置，再通过操作控制系统控制放疗机对被检察人员的包含肿瘤的部位进行放射治疗。

8.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，步骤S2中，控制系统将CT三维图像的肿瘤位置信息导入到实时三维图像中具体方法是将CT三维图像与实时三维图像按照头对头、身体对身体进行点对点配准重合，如此CT三维图像中的肿瘤图像信息即出现在实时三维图像中的相对位置上，实现精确地摆位。

9.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，如果对病人进行头部放疗定位，采取2只眼睛加唇部作为3个基准点实现三角定位或者采取2只眼睛加鼻子作为3个基准点实现三角定位，可根据病人的脸型采取适合的摆位方法；如果对病人进行身体躯干的放疗定位，那么只需采取2个乳头加肚脐作为3个基准点实现三角定位；再将CT三维图像与实时三维图像进行基准点对准基准点的精确重合。

10.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，步骤S1进行之前，可在病人身体体表的各个部位贴装定位标记点；然后再进行步骤S1前，对病人的平躺姿势做调整使病人身上的定位标记点对齐治疗床的定位标志线；同时在步骤S2前，也对病人的平躺姿势做调整使病人身上的定位标记点对齐治疗床的定位标志线，然后操作控制系统控制扫描系统中对CT扫描的部位进行基于时间飞行原理的实时拍照，扫描系统将实时三维图像传给控制系统，控制系统将CT三维图像的肿瘤位置信息导入到实时三维图像中时，只需要根据两个图像中的定位标记点对准重合即可精确实现摆位。

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