CN115702983A - 放疗设备的摆位控制方法、设备、系统及介质 - Google Patents

放疗设备的摆位控制方法、设备、系统及介质 Download PDF

Info

Publication number
CN115702983A
CN115702983A CN202110906237.6A CN202110906237A CN115702983A CN 115702983 A CN115702983 A CN 115702983A CN 202110906237 A CN202110906237 A CN 202110906237A CN 115702983 A CN115702983 A CN 115702983A
Authority
CN
China
Prior art keywords
treatment
treatment couch
target
coordinate system
placement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110906237.6A
Other languages
English (en)
Inventor
李金升
闫浩
苟天昌
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Our United Corp
Original Assignee
Our United Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Our United Corp filed Critical Our United Corp
Priority to CN202110906237.6A priority Critical patent/CN115702983A/zh
Priority to US17/883,473 priority patent/US20230041251A1/en
Publication of CN115702983A publication Critical patent/CN115702983A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N5/1048—Monitoring, verifying, controlling systems and methods
    • A61N5/1064—Monitoring, verifying, controlling systems and methods for adjusting radiation treatment in response to monitoring
    • A61N5/1069—Target adjustment, e.g. moving the patient support
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N5/1048—Monitoring, verifying, controlling systems and methods
    • A61N5/1049—Monitoring, verifying, controlling systems and methods for verifying the position of the patient with respect to the radiation beam
    • A61N2005/1059—Monitoring, verifying, controlling systems and methods for verifying the position of the patient with respect to the radiation beam using cameras imaging the patient
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N5/1048—Monitoring, verifying, controlling systems and methods
    • A61N5/1075—Monitoring, verifying, controlling systems and methods for testing, calibrating, or quality assurance of the radiation treatment apparatus
    • A61N2005/1076—Monitoring, verifying, controlling systems and methods for testing, calibrating, or quality assurance of the radiation treatment apparatus using a dummy object placed in the radiation field, e.g. phantom

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Radiation-Therapy Devices (AREA)

Abstract

本申请提供一种放疗设备的摆位控制方法、设备、系统及存储介质，涉及医疗器械技术领域。该方法应用的放疗设备中治疗床上背离放射腔的一端设置有深度相机，在治疗床位于第一摆放位置时可获取深度相机采集的治疗对象的目标部位的体表坐标；采用第一摆放位置对应的目标转换矩阵对体表坐标进行转换，得到等中心坐标系下的实际坐标；根据多个实际坐标及治疗计划中目标部位的轮廓图像，确定等中心坐标系下目标部位的摆放偏移量以控制治疗床进行移动，直至移动后目标部位的摆放偏移量满足预设偏移要求。本申请可在不增加额外相机的情况下即可实现摆位控制，保证摆位精度的情况下，还可方便后续治疗对象的监控。

Description

放疗设备的摆位控制方法、设备、系统及介质
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，具体而言，涉及一种放疗设备的摆位控制方法、设备、系统及介质。
背景技术
随着肿瘤放射学与材料科学的技术发展，作为治疗总评的一种重要手段，肿瘤放射治疗要达到四个精确，即：精确定位、精确计划、精确摆位。
放疗领域中的摆位是提高放射治疗精度、保证与控制放疗质量的重要手段。目前，放疗领域中的摆位技术主要包括图像引导放射治疗技术(IGRT)和光学体表引导技术(Surface guided radiotherapy，简称SGRT)。其中，SGRT技术，需要将光学体表相机安装在与治疗设备的放疗设备的等中心位置存在预设位置关系的吊顶或者其他固定位置处。相机在安装之后，相机和放疗设备的相对位置便恒定不变了。
因此，对于滚筒类放疗设备，若将相机安装在吊顶上与治疗设备存在固定相对位置关系的位置处，在摆位完成之后，该相机便不能用于后续的治疗监控。若需进行治疗监控，还需要额外增加相机，增加后的相机和摆位相机的位置标定比较复杂，给整个放疗设备的系统设计增加难度，同时也增加放疗设备到的成本。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种放疗设备的摆位控制方法、设备、系统及介质，以在不增加额外相机的情况下即可实现摆位控制，保证摆位精度的情况下，还可方便后续治疗对象的监控。
为实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：
第一方面，本发明实施例提供了一种放疗设备的摆位控制方法，所述放疗设备包括：放射腔和治疗床，所述治疗床上背离所述放射腔的一端设置有深度相机，所述方法包括：
在所述治疗床位于第一摆放位置时，获取所述深度相机采集的所述治疗床上治疗对象的三维体表图像中目标部位的多个体表坐标；
采用所述第一摆放位置对应的目标转换矩阵，对所述多个体表坐标进行转换，得到所述放疗设备的等中心坐标系下的多个实际坐标，其中，所述目标转换矩阵为所述治疗床处于所述第一摆放位置时，所述深度相机的相机坐标系和所述放疗设备的等中心坐标系之间的转换矩阵；
根据所述多个实际坐标，以及治疗计划中所述目标部位的轮廓图像，确定所述等中心坐标系下所述目标部位的摆放偏移量，以控制所述治疗床进行移动，直至移动后所述目标部位的摆放偏移量满足预设偏移要求。
可选的，所述采用所述第一摆放位置对应的目标转换矩阵，对所述多个体表坐标进行转换，得到所述放疗设备的等中心坐标系下的多个实际坐标之前，所述方法还包括：
根据所述第一摆放位置和所述治疗床的第二摆放位置，对所述第二摆放位置对应的转换矩阵进行变换，得到所述目标转换矩阵；所述第二摆放位置为不同于所述第一摆放位置的摆放位置。
可选的，所述根据所述第一摆放位置和所述治疗床的第二摆放位置，对所述第二摆放位置对应的转换矩阵进行变换，得到所述目标转换矩阵，包括：
若所述治疗床为三维治疗床，则计算所述第二摆放位置至所述第一摆放位置的第一平移量；
根据所述第一平移量，对所述第二摆放位置对应的转换矩阵进行变换，得到所述目标转换矩阵。
可选的，所述根据所述第一摆放位置和所述治疗床的第二摆放位置，对所述第二摆放位置对应的转换矩阵进行变换，得到所述目标转换矩阵，包括：
若所述治疗床为六维治疗床，则计算所述第二摆放位置至所述第一摆放位置的旋转量和第二平移量；
根据所述旋转量和所述第二平移量，对所述第二摆放位置对应的转换矩阵进行变换，得到所述目标转换矩阵。
可选的，若所述第二摆放位置为所述治疗床的标定摆放位置，则所述根据所述第一摆放位置和所述治疗床的第二摆放位置，对所述第二摆放位置对应的转换矩阵进行变换，得到所述目标转换矩阵之前，所述方法还包括：
在所述治疗床移动至所述标定摆放位置时，获取所述深度相机采集的所述治疗床上放置的标定模体中预设位置的坐标；
根据所述预设位置的坐标，以及预先获取的所述相机坐标系和治疗床坐标系的转换关系，得到所述预设位置在所述治疗床坐标系中的第一坐标；
根据所述第一坐标，采用预设获取的所述治疗床坐标系和所述等中心坐标系的转换关系，得到所述预设位置在所述等中心坐标系中的第二坐标；
根据所述第一坐标和所述第二坐标，计算所述标定摆放位置对应的转换矩阵。
可选的，所述根据所述多个实际坐标，以及治疗计划中所述目标部位的轮廓图像，确定所述等中心坐标系下所述目标部位的摆放偏移量，包括：
根据所述多个实际坐标，确定所述目标部位的实际轮廓；
根据所述轮廓图像和所述目标部位的实际轮廓，确定所述摆放偏移量。
可选的，所述方法还包括：
摆位完成后，采用所述深度相机获取所述治疗对象的体表信息，以对所述治疗对象进行治疗监控。
第二方面，本发明实施例提供了一种摆位控制设备，包括：存储器和处理器，所述存储器存储有所述处理器可执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述第一方面所提供的任一放疗设备的摆位控制方法。
第三方面，本申请实施例还提供一种放疗系统，包括：放疗设备、深度相机和处理器；
其中，所述放疗设备包括：放射腔和治疗床，所述治疗床上背离所述放射腔的一端设置有所述深度相机，所述深度相机用于采集深度图像；
所述深度相机与所述处理器连接，用于执行上述第一方面中任一所述的放疗设备的摆位控制方法。
第四方面，本申请实施例还提供一种非易失性存储介质，所述非易失性存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被读取并执行时，实现上述第一方面所提供的任一放疗设备的摆位控制方法。
本申请的有益效果是：
本申请所提供的放疗设备的摆位控制方法、设备、系统及介质中，可采用第一摆放位置对应的目标转换矩阵，对治疗床位于第一摆放位置时获取的目标部位的多个体表坐标进行坐标系的转换，得到等中心坐标系下的多个实际坐标，继而根据该多个实际坐标以及治疗计划中目标部位的轮廓图像确定等中心坐标系下目标部位的摆放偏移量，以控制治疗床的移动，直至摆位完成。该方法中固定在治疗床上背离放射腔的一端的深度相机可随着治疗床的移动而移动，其位置并非固定不变，因此，在基于该深度相机采集的三维体表图像控制治疗床摆位完成之后，还可基于该深度相机采集的图像对治疗对象进行治疗监控，无需增加额外相机进行监控，在不增加放疗设备的系统设计难度和系统成本的情况下，既实现了治疗床的精确摆位控制，还可实现对治疗对象的监控。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例提供的一种放疗系统的示意图；
图2为本申请实施例提供的放疗设备的摆位控制方法的流程示意图；
图3为本申请实施例提供的一种放疗设备的摆位控制方法中一种获取转换矩阵的方法流程图；
图4为本申请实施例提供的一种放疗设备的摆位控制方法中另一种获取转换矩阵的方法流程图；
图5为本申请实施例提供的一种放疗设备的摆位控制方法中又一种获取转换矩阵的方法流程图；
图6为本申请实施例提供的一种放疗设备的摆位控制方法中确定摆放偏移量的方法流程图；
图7为本申请实施例提供的一种放疗设备的摆位控制装置的示意图；
图8为本申请实施例提供的摆位控制设备的示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
SGRT技术作为一种高精度的治疗摆位引导技术，在基于放疗设备进行对治疗对象进行放疗的过程中，需先借助深度相机所采集的该治疗对象的三维体表图像进行治疗床的摆位控制，在摆位完成之后，还需对治疗对象进行监控。然而，目前的SGRT技术，由于深度相机设置在吊顶上的固定位置处，当基于该深度相机完成摆位控制之后，该深度相机便无法用于后续的治疗对象的监控。
因此，如何在不增加额外相机的情况下即可实现摆位控制，保证摆位精度的情况下，还可方便后续治疗对象的监控。
为实现放疗设备的摆位控制，本申请实施例还可提供一种放疗系统。图1为本申请实施例提供的一种放疗系统的示意图。如图1所示，该放疗系统可包括：包括放射腔11和治疗床12的放疗设备，还可包括：深度相机13，其中，射源腔11内可设置有多个放射源，深度相机13可固定设置在治疗床12上背离放射腔11的一端且可随治疗床12移动而移动，如深度相机13固定设置在治疗床12的移动床板的尾端。示例的，深度相机13可通过安装支架固定安装在治疗床12上背离放射腔11的一端，且，深度相机13的镜头朝向放射腔11。安装支架可以是具有预设高度的支架，以使深度相机13在固定安装之后，具有足够的镜头视野。深度相机13可用于采集治疗床12上目标对象如标定模体或者治疗对象的三维图像。深度相机13还可称为三维(3D)相机，或者其它类似的描述。
由于固定设置在治疗床12上的深度相机13可跟随治疗床12的移动进行移动，因此，在采用本申请的方案进行摆位控制，在摆位完成之后，即便摆位等中心(即虚拟等中心)和治疗等中心(即放疗设备的等中心)位置不同，但随着治疗床12的移动，也可做到无缝对接到治疗监控，即继续还可采用深度相机13采集的体表信息进行治疗监控。
需要解释的是，对于放疗设备来说，其通常存在两个等中心，一个虚拟等中心，一个放疗设备的等中心，其中，放疗设备的等中心可以为放疗设备的放射腔内的放射焦点与放疗设备的旋转轴的交点，虚拟等中心指的是放疗设备的放射腔外与该放疗设备的等中心存在预设位置关系的位置。
示例性的，摆位等中心在沿治疗床长度方向与治疗等中心具有预设的偏移量，在摆位完成时，位于治疗床12上的患者目标部位的目标点(例如目标靶点或目标靶区的预设点)与摆位等中心重合，这样，治疗床再移动预设的偏移量就可以使患者的目标点与治疗等中心重合。
需要说明的是，图1中的放射腔11为具有头部放疗设备所匹配的放射腔的示例，对于针对不同体部的放射腔的形态，以及与治疗床12的相对位置可能存在差异，本申请不以此作为限制。
该放疗系统还可包括：摆位控制设备(图1中未示出)。在实际应用中，该摆位控制设备其可以为计算机设备，其可以为设置在放疗设备的控制柜内的下位机，又或者，设置在该放疗设备的控制柜之外与控制柜通信连接并与用户进行交互的上位机，也可以为可执行软件处理操作的任一处理设备。
摆位控制设备无论如何设置，其与深度相机13通信连接，以获取深度相机采集的三维图像，继而执行本申请下述各实施例提供的放疗设备的摆位控制方法。
在上述任一所示的放疗系统的基础上，本申请实施例还可提供多种放疗设备的摆位控制的实现方式。如下通过多个实例对本申请所提供的放疗设备的摆位控制方法进行示例说明。图2为本申请实施例提供的放疗设备的摆位控制方法的流程示意图，该方法可由与深度相机通信连接的摆位控制装置通过软件和/或硬件的方式实现。图2所示，该方法可包括：
S201、在治疗床位于第一摆放位置时，获取深度相机采集的该治疗床上治疗对象的三维体表图像中目标部位的多个体表坐标。
对治疗对象进行放疗，需先通过控制治疗床朝向放射腔移动，实现放疗摆位的控制，使得摆位完成后治疗床的该治疗对象上的目标部位的目标点可对准该放疗设备的虚拟等中心位置。由于放疗设备的虚拟等中心为与放疗设备的等中心存在预设位置关系的位置，因此，在摆位完成之后，通过控制治疗床继续朝向放射腔移动，便可将目标点送至放射腔内该放疗设备的放疗设备的等中心位置。目标点被送至该放疗设备的等中心位置，便可通过控制放射腔内的放射源进行放射治疗。其中，治疗对象例如可以为待治疗病患，该目标部位可以为病患位置所在的部位，如头部、体部、头颈部等。
由于深度相机固定设置在治疗床背离放射腔的一端，当治疗床朝向放射腔进行移动过程中，深度相机可采集治疗床上治疗对象的三维体表图像。在获取到该三维体表图像后，可通过对该三维体表图像中目标部位进行坐标识别，得到该目标部位的多个体表坐标。该多个体表坐标可以为该三维体表图像中该目标部位的轮廓坐标。
S202、采用该第一摆放位置对应的目标转换矩阵，对该多个体表坐标进行转换，得到该放疗设备的等中心坐标系下的多个实际坐标。
其中，该目标转换矩阵为该治疗床处于该第一摆放位置时，该深度相机的相机坐标系和该放疗设备的等中心坐标系之间的转换矩阵。
上述从三维体表图像中获取到的该多个体表坐标，实际是在深度相机坐标系下的多个坐标，而治疗计划中的位置坐标为该放疗设备的等中心坐标系下的坐标。如此，可采用该目标转换矩阵，可对该多个体表坐标进行转换，得到该多个实际坐标。
示例的，该目标转换矩阵例如可以为W1＝[R1 T1]，其中，R1为第一坐标旋转量，T1为第一坐标平移量，可将该多个体表坐标与该目标转换矩阵W1进行相乘，得到该多个实际坐标。
S203、根据该多个实际坐标，以及治疗计划中该目标部位的轮廓图像，确定该等中心坐标系下该目标部位的摆放偏移量，以控制该治疗床进行移动，直至移动后该目标部位的摆放偏移量满足预设偏移要求。
在实际应用中，移动一次治疗床，通常无法实现摆位的完成，因此，在根据计算得到的摆位偏移量，控制治疗床移动之后，可将移动之后的治疗床确定为新的第一摆放位置，重新执行是上述S201-S203直至移动后的目标部位的摆放偏移量满足该预设偏移要求。该预设偏移要求例如可以为临床治疗中预设的摆位精度要求。
其中，每次移动治疗床计算得到该摆放偏移量之后，可将该摆放偏移量发送至该治疗床的移动控制装置，以使得移动控制装置基于该摆放偏移量控制该治疗床进行移动。
该实施例提供的放疗设备的摆位控制方法，可采用第一摆放位置对应的目标转换矩阵，对治疗床位于第一摆放位置时获取的目标部位的多个体表坐标进行坐标系的转换，得到等中心坐标系下的多个实际坐标，继而根据该多个实际坐标以及治疗计划中目标部位的轮廓图像确定等中心坐标系下目标部位的摆放偏移量，以控制治疗床的移动，直至摆位完成。该方法中固定在治疗床上背离放射腔的一端的深度相机可随着治疗床的移动而移动，其位置并非固定不变，因此，在基于该深度相机采集的三维体表图像控制治疗床摆位完成之后，还可基于该深度相机采集的图像对治疗对象进行治疗监控，无需增加额外相机进行监控，在不增加放疗设备的系统设计难度和系统成本的情况下，既实现了治疗床的精确摆位控制，还可实现对治疗对象的监控。
在一种可能实现方式中，上述目标转换矩阵例如可以为预先在该第一摆位放置获取的转换矩阵如标定过程中基于模体获取到的转换矩阵。示例的，可预先在多个摆放位置处，分别采用标定模体获取各摆放位置对应的转换矩阵。
在另一种可能实现方式中，无需预先采用标定的获取多个摆放位置对应的转换矩阵，只需得到一个摆放位置对应的转换矩阵即可，因此，在上述S202中采用所述第一摆放位置对应的目标转换矩阵，对该多个体表坐标进行转换，得到该放疗设备的等中心坐标系下的多个实际坐标之前，该方法还可包括：
根据该第一摆放位置和该治疗床的第二摆放位置，对该第二摆放位置对应的转换矩阵进行变换，得到该目标转换矩阵。
其中，第二摆放位置为不同于第一摆放位置的摆放位置，例如该治疗床移动至该第一摆放位置之前所在的摆放位置即前一次摆放位置，又或者，治疗床的标定摆放位置。
由于深度相机固定设置在治疗床上背离放射腔的一端，因此，随着治疗床的移动，深度相机与放疗设备的放疗设备的等中心的相对位置也发生变化，因此，对于治疗床的第一次移动，该第二摆放位置可以为该标定摆放位置，则可根据该第一次移动后的摆放位置即第一摆放位置以及标定摆放位置，对该标定摆放位置对应的转换矩阵进行转换，实现了转换矩阵的更新，得到该目标转换矩阵；而对于第一次之后的每次移动，该第二摆放位置可以为前一次摆放位置，治疗床每移动一次，需根据本次移动后的摆放位置即第一摆放位置，和前次摆放位置，对该前一次摆放位置对应的转换矩阵进行转换，实现了转换矩阵的更新，得到该目标转换矩阵。
该实施例提供的方法，可基于本次摆放位置即第一摆放位置和不同于该第一摆放位置的第二摆放位置，对第二摆放位置对应的转换矩阵进行更新，得到目标转换矩阵，可避免治疗床移动造成的转换矩阵的不准确，有效保证坐标系转换矩阵的准确度，从而提高坐标转换的准确度，从而也有效保证摆位控制的精度。
在上述放疗设备的摆位控制方法的基础上，本申请实施例还可提供一种治疗床为三维治疗床情况下，放疗设备的摆位控制方法中获取转换矩阵的一种可能实现示例。图3为本申请实施例提供的一种放疗设备的摆位控制方法中一种获取转换矩阵的方法流程图。如图3所示，上述根据该第一摆放位置和该治疗床的第二摆放位置，对该第二摆放位置对应的转换矩阵进行变换，得到该目标转换矩阵，可包括：
S301、若该治疗床为三维治疗床，则计算该第二摆放位置至该第一摆放位置的第一平移量。
若治疗床为三维治疗床，治疗床的移动仅是平移，而不涉及旋转。
示例的，若该第一摆放位置为[A1 B1 C1]，第二摆放位置为[A2 B2 C2]，则可根据该第一摆放位置和第二摆放位置，分别计算三个坐标方向上的位置偏差，得到该第一平移量，即，该第一平移量可表示为[(A1-A2) (B1-B2) (C1-C2)]。
S302、根据该第一平移量，对该第二摆放位置对应的转换矩阵进行变换，得到该目标转换矩阵。
假设第二摆放位置对应的转换矩阵为W2＝[R2 T2]，其中，R2为第二坐标旋转量，T2为第二坐标平移量，该目标转换矩阵为W1＝[R1 T1]，由于三维治疗床只进行平移，不涉及旋转，则R1可等于R2，T1可根据T2和第一平移量进行计算得到，如此，便可得到该目标转换矩阵为W1＝[R1 T1]。
该实施例提供的方法，针对三维治疗床提供了一种简便的矩阵转换实现方式，得到该目标转换矩阵，保证了三维治疗床情况下的后续摆位控制的精确。
在上述放疗设备的摆位控制方法的基础上，本申请实施例还可提供一种治疗床为六维治疗床情况下，放疗设备的摆位控制方法中获取转换矩阵的一种可能实现示例。图4为本申请实施例提供的一种放疗设备的摆位控制方法中另一种获取转换矩阵的方法流程图。如图4所示，上述根据该第一摆放位置和该治疗床的第二摆放位置，对该第二摆放位置对应的转换矩阵进行变换，得到该目标转换矩阵，可包括：
S401、若该治疗床为六维治疗床，则计算该第二摆放位置至该第一摆放位置的旋转量和第二平移量。
当治疗床为六维治疗床，治疗床的移动既具有平移，还具有旋转。
示例的，若该第一摆放位置为[A1 B1 C1]，第二摆放位置为[A2 B2 C2]，则可根据该第一摆放位置和第二摆放位置，分别计算三个坐标方向上的位置偏差，得到该第二平移量，即，该第二平移量可表示为[(A1-A2) (B1-B2) (C1-C2)]；除此之外，还需根据该第一摆放位置和第二摆位放置，计算该旋转量。
S402、根据该旋转量和该第二平移量，对该第二摆放位置对应的转换矩阵进行变换，得到该目标转换矩阵。
假设第二摆放位置对应的转换矩阵为W2＝[R2 T2]，其中，R2为第二坐标旋转量，T2为第二坐标平移量，该目标转换矩阵为W1＝[R1 T1]，由于六维治疗床除了平移，还涉及旋转，则与上述实施例提供的三维治疗床情况下的区别在于，在该实施例提供的实现方式中，R1并不等于R2，是根据R2和上述S401计算得到的旋转量计算得到，T1是根据T2和上述S401计算得到的第二平移量进行计算得到，如此，便可得到该目标转换矩阵为W1＝[P1 T1]。
该实施例提供的方法，还针对六维治疗床提供了一种矩阵转换实现方式，得到该目标转换矩阵，保证了六维治疗床情况下的后续摆位控制的精确。
治疗床的摆位控制，通常移动一次治疗床难以实现摆位控制，若上述第一摆放位置为摆位控制过程中，第一次移动治疗床后的治疗床所在的摆放位置，其相对的第二摆放位置即为治疗床的标定摆放位置。该标定摆放位置指的是转换矩阵标定过程中治疗床的摆放位置，在该转换矩阵标定过程中标定模体中预设位置与放疗设备的虚拟等中心重合时，治疗床的摆放位置。如下通过一个具体的示例对标定过程中获取标定摆放位置对应的转换矩阵进行解释说明。图5为本申请实施例提供的一种放疗设备的摆位控制方法中又一种获取转换矩阵的方法流程图。如图5所示，上述根据该第一摆放位置和该治疗床的第二摆放位置，对该第二摆放位置对应的转换矩阵进行变换，得到该目标转换矩阵之前，该方法还可包括：
S501、在该治疗床移动至该标定摆放位置时，获取该深度相机采集的该治疗床上放置的标定模体中预设位置的坐标。
S502、根据该预设位置的坐标，以及预先获取的该相机坐标系和治疗床坐标系的转换关系，得到该预设位置在该治疗床坐标系中的第一坐标。
S503、根据该第一坐标，采用预设获取的该治疗床坐标系和该等中心坐标系的转换关系，得到该预设位置在该等中心坐标系中的第二坐标。
S504、根据该第一坐标和该第二坐标，计算该标定摆放位置对应的转换矩阵。
在标定过程中，可在治疗床上放置标定模体，使得深度相机可采集到标定模体的深度图像。通过对标定模体的深度图像中预设位置进行坐标识别的，得到该预设位置的坐标，并采用预设的相机坐标系和治疗床坐标系的转换关系，将该预设位置的坐标转换从相机坐标系，转换至治疗床坐标系中，得到第一坐标，还采用该预设的治疗床坐标系和等中心坐标系的转换关系，将该第一坐标继续从该治疗床坐标系中转换至等中心坐标系中，得到第二坐标。
在得到第二坐标之后，还需将该第二坐标与该放疗设备的虚拟等中心的坐标进行比对，若第二坐标与该虚拟等中心的坐标对其，则可确定该标定模体上该预设位置对准了虚拟等中心位置，如此可确定该治疗床移动至该标定摆放位置。
其中，该标定模体上该预设位置处可设置有预设的标记物，可通过对还预设的标记物进行坐标，得到该预设位置的坐标。
若确定该治疗床移动至该标定摆位位置时，便可根据该治疗床处于该标定摆放位置处得到的第一坐标和第二坐标，得到该标定摆放位置对应的转换矩阵。
该标定摆放位置例如可以为[A0 B0 C0]，上述相机坐标系例如可以为[X Y Z]，治疗床坐标系为[A B C]，等中心坐标系为[a b c]。如此，通过执行该实施例可得到相机坐标系[X Y Z]与等中心坐标系[a b c]的标定，得到相机坐标系[X Y Z]与等中心坐标系[a bc]的转换矩阵，即标定摆放位置对应的转换矩阵W＝[R T]。其中，R为治疗床处于标定摆放位置时的坐标旋转量，T为治疗床处于标定摆放位置时的坐标平移量。
该实施例提供的方法，还可通过标定过程中基于标定模体进行坐标系的标定，得到标定摆放位置对应的转换矩阵，可有效保证后续基于该标定摆放位置对应的转换矩阵进行摆位控制的精确。
在上述任一实施例所述的放疗设备的摆位控制方法的基础上，本申请实施例还可提供一种放疗设备的摆位控制方法中确定摆放偏移量的可能实现示例。图6为本申请实施例提供的一种放疗设备的摆位控制方法中确定摆放偏移量的方法流程图，如图6所示，上述方法中S203中根据该多个实际坐标，以及治疗计划中该目标部位的轮廓图像，确定该等中心坐标系下该目标部位的摆放偏移量，可包括：
S601、根据该多个实际坐标，确定该目标部位的实际轮廓。
该多个实际坐标实际为识别到的该目标部位的轮廓坐标，因此，便可根据该多个实际坐标确定该目标部位的实际轮廓。
S602、根据该轮廓图像和该实际轮廓，确定该摆放偏移量。
示例的，可通过对该轮廓图像和该实际轮廓进行比对，确定该目标部位的轮廓偏差，并基于该轮廓偏差，计算该摆放偏移量。
该实施例提供的方法中，可基于该多个实际坐标以及该轮廓图像，通过轮廓比对的方式确定该摆放偏移量，可使得到的该摆放偏移量更准确，从而有效保证后续的摆位控制的精度。
可选的，在上述任一方法的基础上，该方法还可包括：
摆位完成后，采用该深度相机获取该治疗对象的体表信息，以对该治疗对象进行治疗监控。
该实施例提供的方法，可在摆位完成后，获取到该治疗对象的体表信息，并对治疗对象的体表信息以及对应的采集时间点进行记录，即可实现对治疗对象的治疗监控，无需额外的相机配合，也无需进行矩阵的转换，方便了后续的治疗监控。
下述对用以执行的本申请所提供的放疗设备的摆位控制方法的装置、设备及存储介质等进行说明，其具体的实现过程以及技术效果参见上述，下述不再赘述。
图7为本申请实施例提供的一种放疗设备的摆位控制装置的示意图，如图7所示，该放疗设备的摆位控制装置700可包括：
获取模块701，用于在该治疗床位于第一摆放位置时，获取该深度相机采集的该治疗床上治疗对象的三维体表图像中目标部位的多个体表坐标；
转换模块702，用于采用该第一摆放位置对应的目标转换矩阵，对该多个体表坐标进行转换，得到该放疗设备的等中心坐标系下的多个实际坐标，其中，该目标转换矩阵为该治疗床处于所述第一摆放位置时，该深度相机的相机坐标系和该放疗设备的等中心坐标系之间的转换矩阵；
确定模块703，用于根据该多个实际坐标，以及治疗计划中该目标部位的轮廓图像，确定该等中心坐标系下该目标部位的摆放偏移量，以控制该治疗床进行移动，直至移动后该目标部位的摆放偏移量满足预设偏移要求。
可选的，转换模块702，还用于在采用第一摆放位置对应的目标转换矩阵，对多个体表坐标进行转换，得到放疗设备的等中心坐标系下的多个实际坐标之前，根据该第一摆放位置和该治疗床的第二摆放位置，对该第二摆放位置对应的转换矩阵进行变换，得到该目标转换矩阵；该第二摆放位置为不同于该第一摆放位置的摆放位置。
可选的，转换模块702，具体用于若治疗床为三维治疗床，则计算第二摆放位置至第一摆放位置的第一平移量；根据第一平移量，对第二摆放位置对应的转换矩阵进行变换，得到目标转换矩阵。
可选的，转换模块702，具体用于若治疗床为六维治疗床，则计算第二摆放位置至第一摆放位置的旋转量和第二平移量；根据旋转量和第二平移量，对第二摆放位置对应的转换矩阵进行变换，得到目标转换矩阵。
可选的，若该第二摆放位置为治疗床的标定摆放位置，则放疗设备的摆位控制装置700还包括：
标定模块，用于在治疗床移动至标定摆放位置时，获取深度相机采集的治疗床上放置的标定模体中预设位置的坐标；根据预设位置的坐标，以及预先获取的相机坐标系和治疗床坐标系的转换关系，得到预设位置在治疗床坐标系中的第一坐标；根据第一坐标，采用预设获取的治疗床坐标系和等中心坐标系的转换关系，得到预设位置在等中心坐标系中的第二坐标；根据第一坐标和第二坐标，计算标定摆放位置对应的转换矩阵。
可选的，确定模块703，具体用于根据多个实际坐标确定该目标部位的实际轮廓；根据轮廓图像和该实际轮廓，确定摆放偏移量。
可选的，获取模块701，还用于在摆位完成后，采用深度相机获取治疗对象的体表信息，以对治疗对象进行治疗监控。
上述装置用于执行前述实施例提供的放疗设备的摆位控制方法，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。
以上这些模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)，或，一个或多个微处理器(digital singnal processor，简称DSP)，或，一个或者多个现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)等。再如，当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，例如中央处理器(CentralProcessing Unit，简称CPU)或其它可以调用程序代码的处理器。再如，这些模块可以集成在一起，以片上系统(system-on-a-chip，简称SOC)的形式实现。
图8为本申请实施例提供的摆位控制设备的示意图，该摆位控制设备可以集成于设备或者设备的芯片，该摆位控制设备可以是具备计算处理功能的设备，其可以为与上述深度相机通信连接设备。
该摆位控制设备800包括：存储器801、处理器802。存储器801和处理器802通过总线连接。
存储器801用于存储程序，处理器802调用存储器801存储的程序，以执行上述方法实施例。具体实现方式和技术效果类似，这里不再赘述。
可选地，本发明还提供一种程序产品，例如计算机可读存储介质，其可以为非易失性存储介质，其可包括程序，该程序在被处理器执行时用于执行上述方法实施例。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(英文：processor)执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(英文：Read-Only Memory，简称：ROM)、随机存取存储器(英文：Random Access Memory，简称：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
上仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种放疗设备的摆位控制方法，其特征在于，所述放疗设备包括：放射腔和治疗床，所述治疗床上背离所述放射腔的一端设置有深度相机，所述方法包括：
在所述治疗床位于第一摆放位置时，获取所述深度相机采集的所述治疗床上治疗对象的三维体表图像中目标部位的多个体表坐标；
采用所述第一摆放位置对应的目标转换矩阵，对所述多个体表坐标进行转换，得到所述放疗设备的等中心坐标系下的多个实际坐标，其中，所述目标转换矩阵为所述治疗床处于所述第一摆放位置时，所述深度相机的相机坐标系和所述放疗设备的等中心坐标系之间的转换矩阵；
根据所述多个实际坐标，以及治疗计划中所述目标部位的轮廓图像，确定所述等中心坐标系下所述目标部位的摆放偏移量，以控制所述治疗床进行移动，直至移动后所述目标部位的摆放偏移量满足预设偏移要求。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用所述第一摆放位置对应的目标转换矩阵，对所述多个体表坐标进行转换，得到所述放疗设备的等中心坐标系下的多个实际坐标之前，所述方法还包括：
根据所述第一摆放位置和所述治疗床的第二摆放位置，对所述第二摆放位置对应的转换矩阵进行变换，得到所述目标转换矩阵；所述第二摆放位置为不同于所述第一摆放位置的摆放位置。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一摆放位置和所述治疗床的第二摆放位置，对所述第二摆放位置对应的转换矩阵进行变换，得到所述目标转换矩阵，包括：
若所述治疗床为三维治疗床，则计算所述第二摆放位置至所述第一摆放位置的第一平移量；
根据所述第一平移量，对所述第二摆放位置对应的转换矩阵进行变换，得到所述目标转换矩阵。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一摆放位置和所述治疗床的第二摆放位置，对所述第二摆放位置对应的转换矩阵进行变换，得到所述目标转换矩阵，包括：
若所述治疗床为六维治疗床，则计算所述第二摆放位置至所述第一摆放位置的旋转量和第二平移量；
根据所述旋转量和所述第二平移量，对所述第二摆放位置对应的转换矩阵进行变换，得到所述目标转换矩阵。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，若所述第二摆放位置为所述治疗床的标定摆放位置，则所述根据所述第一摆放位置和所述治疗床的第二摆放位置，对所述第二摆放位置对应的转换矩阵进行变换，得到所述目标转换矩阵之前，所述方法还包括：
在所述治疗床移动至所述标定摆放位置时，获取所述深度相机采集的所述治疗床上放置的标定模体中预设位置的坐标；
根据所述预设位置的坐标，以及预先获取的所述相机坐标系和治疗床坐标系的转换关系，得到所述预设位置在所述治疗床坐标系中的第一坐标；
根据所述第一坐标，采用预设获取的所述治疗床坐标系和所述等中心坐标系的转换关系，得到所述预设位置在所述等中心坐标系中的第二坐标；
根据所述第一坐标和所述第二坐标，计算所述标定摆放位置对应的转换矩阵。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述多个实际坐标，以及治疗计划中所述目标部位的轮廓图像，确定所述等中心坐标系下所述目标部位的摆放偏移量，包括：
根据所述多个实际坐标，确定所述目标部位的实际轮廓；
根据所述轮廓图像和所述实际轮廓，确定所述摆放偏移量。
7.根据权利要求1-6中任一所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
摆位完成后，采用所述深度相机获取所述治疗对象的体表信息，以对所述治疗对象进行治疗监控。
8.一种摆位控制设备，其特征在于，包括：存储器和处理器，所述存储器存储有所述处理器可执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述权利要求1-7中任一项所述的放疗设备的摆位控制方法。
9.一种放疗系统，其特征在于，包括：放疗设备、深度相机和处理器；
其中，所述放疗设备包括：放射腔和治疗床，所述治疗床上背离所述放射腔的一端设置有所述深度相机，所述深度相机用于采集深度图像；
所述深度相机与所述处理器连接，用于执行上述权利要求1-7中任一项所述的放疗设备的摆位控制方法。
10.一种非易失性存储介质，其特征在于，所述非易失性存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被读取并执行时，实现上述权利要求1-7中任一项所述的放疗设备的摆位控制方法。
CN202110906237.6A 2021-08-09 2021-08-09 放疗设备的摆位控制方法、设备、系统及介质 Pending CN115702983A (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110906237.6A CN115702983A (zh) 2021-08-09 2021-08-09 放疗设备的摆位控制方法、设备、系统及介质
US17/883,473 US20230041251A1 (en) 2021-08-09 2022-08-08 Control method and device for positioning, radiotherapy system, and storage medium

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110906237.6A CN115702983A (zh) 2021-08-09 2021-08-09 放疗设备的摆位控制方法、设备、系统及介质

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115702983A true CN115702983A (zh) 2023-02-17

Family

ID=85152737

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110906237.6A Pending CN115702983A (zh) 2021-08-09 2021-08-09 放疗设备的摆位控制方法、设备、系统及介质

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20230041251A1 (zh)
CN (1) CN115702983A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116370848A (zh) * 2023-06-07 2023-07-04 浙江省肿瘤医院 放射治疗的摆位方法及系统

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116370848A (zh) * 2023-06-07 2023-07-04 浙江省肿瘤医院 放射治疗的摆位方法及系统
CN116370848B (zh) * 2023-06-07 2023-09-01 浙江省肿瘤医院 放射治疗的摆位方法及系统

Also Published As

Publication number Publication date
US20230041251A1 (en) 2023-02-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20210146162A1 (en) Method of calibration of a stereoscopic camera system for use with a radio therapy treatment apparatus
US11382588B2 (en) Non-invasive method for using 2D angiographic images for radiosurgical target definition
JP6637060B2 (ja) 放射線治療のための画像ガイダンス
CN107753105B (zh) 定位手术用手术机器人系统及其控制方法
Sun et al. Automated dental implantation using image-guided robotics: registration results
US20230008051A1 (en) Utilization of a transportable ct-scanner for radiotherapy procedures
US8417318B2 (en) Calibrating tracking systems to remove position-dependent bias
US6259943B1 (en) Frameless to frame-based registration system
US8269195B2 (en) Patient alignment system with external measurement and object coordination for radiation therapy system
JP5425808B2 (ja) 追跡品質を保証する立体視撮像対における単一ｘ線画像の使用
US8130907B2 (en) Controlling X-ray imaging based on target motion
US20190142359A1 (en) Surgical positioning system and positioning method
EP3195823B1 (en) Optical tracking system
CN114469343A (zh) 标定件、手术导航坐标系配准系统、方法、设备和介质
US20050075649A1 (en) Frameless stereotactic guidance of medical procedures
KR102082272B1 (ko) 엑스선 장치의 캘리브레이션 방법 및 이를 위한 캘리브레이션 장치
CN115702983A (zh) 放疗设备的摆位控制方法、设备、系统及介质
WO2002061680A2 (en) Surface imaging
EP3622479B1 (en) Partitioning a medical image
Nairz et al. Accuracy of robotic patient positioners used in ion beam therapy
CN116115912A (zh) 放射外科机器人系统治疗射束位置误差确定方法
Kim et al. In-house developed surface-guided repositioning and monitoring system to complement in-room patient positioning system for spine radiosurgery
Hadley et al. Calibration of video cameras to the coordinate system of a radiation therapy treatment machine
CN115501500A (zh) 抖动偏移量确定方法、图像校准方法、设备、系统及介质
Karius et al. First implementation of an innovative infra‐red camera system integrated into a mobile CBCT scanner for applicator tracking in brachytherapy—Initial performance characterization

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination