CN202920219U - 一种伽马辐射摆位验证装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种伽马辐射摆位验证装置，通过将CT图像重构获得含有定位标记的DDR图像，根据DDR图像确定肿瘤治疗坐标，所述X光球管和所述成像组件分别安装在所述伽马辐射头和所述弧形轨道上，所述X光球管和所述成像组件分别对患者肿瘤区域从不同角度成像得到至少两张DR图像，所述DR图像中含有标记图像，所述上位机根据患者的CT图像重建生成DDR图像，所述上位机根据至少两张DR图像将定位标记的坐标转换为治疗坐标，然后将该治疗坐标与所述对应角度的DDR图像定位标记的坐标进行匹配计算，并获取定位参数，所述上位机根据定位参数对肿瘤重新定位。本实用新型一种伽马辐射装置摆位验证方法及系统，能根据器官位置的变化调整治疗条件使照射野紧紧“追随”靶区，做到真正意义上的精确治疗。

Description

一种伽马辐射摆位验证装置

技术领域

本实用新型涉及一种摆位验证装置，尤其涉及一种伽马辐射摆位验证装置。 

背景技术

在采用伽马辐射肿瘤治疗设备治疗肿瘤时，通常先对病人肿瘤部位照CT，通过对CT图像的重建，进行诊断定位，获取肿瘤位置，然后根据肿瘤位置制定治疗计划。通常肿瘤治疗计划制定一段时间后，病人才会重新上伽马辐射肿瘤治疗设备进行治疗，但会由于呼吸和蠕动运动、日常摆位误差、靶区收缩等引起肿瘤位置变化，从而导致放疗剂量分布的变化和治疗计划的改变。现有伽马辐射肿瘤治疗设备通常从一个角度来重新确定肿瘤位置，其肿瘤位置确定的精确度久佳，并不能根据器官位置的变化调整治疗条件使照射野紧紧“追随”靶区，也不能做到真正意义上的精确治疗。 

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题是：构建一种伽马辐射摆位验证装置，克服现有技术不能根据器官位置的变化调整治疗条件使照射野紧紧“追随”靶区，也不能做到真正意义上的精确治疗的技术问题。 

本实用新型的技术方案是：构建一种伽马辐射摆位验证装置，包括发生伽马射线的伽马辐射头、设置在患者体表进行肿瘤定位的定位标记、发出成像X光的X光球管、配合所述X光球管成像的成像组件、弧形轨道、进行数据处理的上位机，所述定位标记固定在患者身上，所述伽马辐射头在所述弧形轨道上移动，所述X光球管和所述成像组件分别安装在所述伽马辐射头和所述弧形轨道上，所述X光球管和所述成像组件分别对患者肿瘤区域从不同角度成像得到至少两张含有标记图像的DR图像，所述上位机对肿瘤重新定位。 

本实用新型的进一步技术方案是：所述成像组件为平板探测器。 

本实用新型的进一步技术方案是：所述定位标记为多个，所述多个定位标记分别固定在患者身上的不同位置，在所述X光球管拍摄的多张DR图像上所述定位标记互不重合。 

本实用新型的进一步技术方案是：还包括固定所述定位标记的支架，所述支架包括牙托。 

本实用新型的技术效果是：构建一种伽马辐射摆位验证装置，通过将CT图像重构获得含有定位标记的DDR图像，根据DDR图像确定肿瘤治疗坐标，所述X光球管和所述成像组件分别安装在所述伽马辐射头和所述弧形轨道上，所述X光球管和所述成像组件分别对患者肿瘤区域从不同角度成像得到至少两张DR图像，所述上位机根据所述DR图像获取定位参数，并根据定位参数对肿瘤重新定位。本实用新型一种伽马辐射装置摆位验证方法及系统，能根据器官位置的变化调整治疗条件使照射野紧紧“追随”靶区，做到真正意义上的精确治疗。 

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。 

图2为本实用新型的流程图。 

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本实用新型技术方案进一步说明。 

如图1所示，本实用新型的具体实施方式是：构建一种伽马辐射摆位验证装置，包括发生伽马射线的伽马辐射头1、进行肿瘤定位的定位标记、发出成像X光的X光球管2、配合所述X光球管成像的成像组件3、弧形轨道5、进行数据处理的上位机（图中未示出），所述定位标记固定在患者身上，所述伽马辐射头1在所述弧形轨道5上移动，所述X光球管2和所述成像组件3分别安装在所述伽马辐射头1和所述弧形轨道5上，所述X光球管2和所述成像组件3分别对患者肿瘤区域从不同角度成像得到至少两张DR图像，所述DR图像中含有标记图像，所述上位机根据患者的CT图像重建生成DDR图像，所述上位机根据至少两张DR图像将定位标记的坐标转换为治疗坐标，然后将该治疗坐标与所述对应角度的DDR图像定位标记的坐标进行匹配计算，并获取定位参数，所述上位机根据定位参数对肿瘤重新定位。 

如图1所示，本实用新型的具体实施过程如下：将患者放置到治疗床上，通过将CT图像重构获得含有定位标记的DDR图像，根据DDR图像确定肿瘤治疗坐标，制定治疗计划。所述伽马辐射头1在所述弧形轨道5上移动，所述X 光球管2和所述成像组件3分别安装在所述伽马辐射头1和所述弧形轨道5上，所述X光球管2和所述成像组件3分别对患者肿瘤区域从不同角度成像得到至少两张DR图像，所述DR图像中含有标记图像，所述上位机根据患者的CT图像重建生成DDR图像，所述上位机根据至少两张DR图像将定位标记的坐标转换为治疗坐标，然后将该治疗坐标与所述对应角度的DDR图像定位标记的坐标进行匹配计算，并获取定位参数，所述上位机根据定位参数对肿瘤重新定位。具体实施例中，所述成像组件3为平板探测器。所述弧形轨道5安装在机架上。 

将这两个DR图像分别与对应角度的DRR图像进行匹配计算，具体过程如下： 

所述匹配单元根据至少两张DR图像将定位标记的坐标转换为治疗坐标： 

$x=\frac{(x_3\×\cos \mathrm{\α}-a\×\sin \mathrm{\α})\×(z-a\×\cos \mathrm{\α})}{a\×\sin \mathrm{\α}-x_3\×\sin \mathrm{\α}-b\×\cos \mathrm{\α}}$

$y=\frac{y_3\×(x-a\×\sin \mathrm{\α})}{x_3\×\cos \mathrm{\α}-b\×\sin \mathrm{\α}}$

$z=\frac{(x_3\×\sin \mathrm{\α}+b\×\cos \mathrm{\α})\×(X_3\×\sin \mathrm{\β}+b\×\cos \mathrm{\β})\×(a\×\sin \mathrm{\α}-a\×\sin \mathrm{\β})+a\×\cos \mathrm{\α}\×}{(x_3\×\cos \mathrm{\α}-b\×\sin \mathrm{\α})\×(X_3\sin \mathrm{\β}+b\×\cos \mathrm{\β})-(X_3\×\cos \mathrm{\β}-a\×\sin \mathrm{\β})\×}$

$\frac{(x_3\×\cos \mathrm{\α}-b\×\sin \mathrm{\α})\×(X_3\×\sin \mathrm{\β}+b\×\cos \mathrm{\β})-a\×\cos \mathrm{\β}\×(X_3\×\cos \mathrm{\β}-b\×\sin \mathrm{\β})\×}{(x_3\×\sin \mathrm{\α}+b\×\cos \mathrm{\α})}$

$\underset{\‾}{(x_3\×\sin \mathrm{\α}+b\×\cos \mathrm{\α})}$

其中：a为治疗焦点到平板探测器之间的距离，b为辐射头和平板探测器之间的距离； 

(x₃,y₃)为定位标记在角度α下DR图像中的点坐标变换而来，其坐标系以图像中心为原点，向右为x轴，向上为y轴， 

$\left\{\begin{array}{c}{x}_3=x_1-\frac{\mathrm{imagewidth}}{2}\\ y_3=y_1-\frac{\mathrm{imagelength}}{2}\end{array}\right.$

(x₁,y₁)为定位标记点在角度α下DR图像中点的坐标； 

(X₃，Y₃)为定位标记在角度β下DR图像中点坐标变换而来，其坐标系以图像中心为原点，向右为x轴，向上为y轴： 

$\left\{\begin{array}{c}{X}_3=X_1-\frac{\mathrm{imagewidth}}{2}\\ Y_3=Y_1-\frac{\mathrm{imagelength}}{2}\end{array}\right.$

(X₁,Y₁)为定位标记点在角度β下DR图像中点的坐标。 

由此，得到该定位标记的治疗坐标（x、y、z）。根据该定位标记的DDR图像，将该定位标记的治疗坐标（x、y、z）与该定位标记的DDR图像的三维坐标分别相减，得到该定位标记治疗坐标（x、y、z）与该定位标记的DDR图像的三维坐标的坐标差，即患者的定位参数，然后，所述定位单元5将该定位参数增加到DDR图像肿瘤坐标的相应坐标上，得到肿瘤新的治疗坐标，以肿瘤新的治疗坐标对肿瘤重新定位。 

本实用新型优选实施方式中，所述定位标记为多个，所述多个定位标记分别固定在患者身上的不同位置，在所述X光球管2拍摄的多张DR图像上所述定位标记互不重合。所述匹配单元将多个定位标记分别与所述DDR图像对应的定位标记的匹配计算结果进行平均，取其均值作为最终匹配计算结果。具体过程如下：若定位标记为多个，则分别计算，由每个定位标记得到一个该点的治疗坐标，然后分别得出各自定位标记的坐标差，取坐标差的均值作为定位参数，然后，所述定位单元5将该定位参数增加到DDR图像肿瘤坐标的相应坐标上，得到肿瘤新的治疗坐标，以肿瘤新的治疗坐标对肿瘤重新定位。这样能得到更加精确的定位。 

如图1所示，本实用新型的优选实施方式是：所述X光球管2设置在所述伽马辐射头1上，所述X光球管2和所述伽马辐射头1通过联接组件4联接，所述成像组件3设置在所述弧形轨道5上，使用时，移动所述伽马辐射头1从而带动所述X光球管2移动，移动所述成像组件3，使所述X光球管2发出的X光线穿过患者病患部位后到达相对的所述成像组件3进行成像。在指定的相差60°的两个位置(60°、120°)分别获取两组X光DR图像。本实用新型充分利 用了治疗头旋转拉弧带动影像接收板同步旋转，可以在一定范围内任意角度获取X光DR图像。 

如图2所示，本实用新型的优选实施方式是：在定位步骤中，还包括设置重新定位靶点坐标的阀值，通过定位参数与阀值来重新定位靶点坐标，当定位参数在阀值范围外时，调整靶点位置重新定位靶点坐标；当定位参数在阀值范围内时，以定位参数补偿对肿瘤重新定位。 

本实用新型的技术方案是：提供一种伽马辐射装置摆位验证方法，所述摆位验证装置包括发生伽马射线的伽马辐射头1、进行肿瘤定位的定位标记、发出成像X光的X光球管2、配合所述X光球管成像的成像组件3、弧形轨道5，所述定位标记固定在患者身上，所述伽马辐射头1在所述弧形轨道5上移动，所述X光球管2和所述成像组件3分别安装在所述伽马辐射头1和所述弧形轨道5上，所述伽马辐射装置摆位验证方法包括如下步骤： 

步骤100：设置定位标记，即，将定位标记固定设置在患者身上。 

步骤200：重建DDR图像：根据拍摄含有定位标记的CT图像重建生成DDR图像。具体过程如下：由于定位标记固定设置在患者身上，CT图像中含有定位标记，构建三维坐标系，根据拍摄含有定位标记的CT图像重建生成DDR图像，其重建生成的DDR图像上，定位标记及肿瘤位置分别得到其在该三维坐标系中的坐标，然后治疗计划系统制定出治疗计划，即得到治疗靶点的三维坐标，定位标记也具有在该三维坐标系中的三维坐标。重建过程中，以所述CT图像的中心点作为DRR图像的中心进行DDR图像重建。 

步骤300：拍摄DR图像，即：移动所述X光球管和所述成像组件，分别从不同角度拍摄患者肿瘤区域至少两张DR图像。 

步骤400：匹配计算，即：根据至少两张DR图像定位标记的坐标转换为治疗坐标，然后将该治疗坐标与所述对应角度的DDR图像定位标记的坐标进行匹配计算得到匹配计算结果。 

具体过程如下：根据至少两张DR图像将定位标记的坐标转换为治疗坐标： 

$x=\frac{(x_3\×\cos \mathrm{\α}-a\×\sin \mathrm{\α})\×(z-a\×\cos \mathrm{\α})}{a\×\sin \mathrm{\α}-x_3\×\sin \mathrm{\α}-b\×\cos \mathrm{\α}}$

$y=\frac{y_3\×(x-a\×\sin \mathrm{\α})}{x_3\×\cos \mathrm{\α}-b\×\sin \mathrm{\α}}$

$z=\frac{(x_3\×\sin \mathrm{\α}+b\×\cos \mathrm{\α})\×(X_3\×\sin \mathrm{\β}+b\×\cos \mathrm{\β})\×(a\×\sin \mathrm{\α}-a\×\sin \mathrm{\β})+a\×\cos \mathrm{\α}\×}{(x_3\×\cos \mathrm{\α}-b\×\sin \mathrm{\α})\×(X_3\sin \mathrm{\β}+b\×\cos \mathrm{\β})-(X_3\×\cos \mathrm{\β}-a\×\sin \mathrm{\β})\×}$

$\frac{(x_3\×\cos \mathrm{\α}-b\×\sin \mathrm{\α})\×(X_3\×\sin \mathrm{\β}+b\×\cos \mathrm{\β})-a\×\cos \mathrm{\β}\×(X_3\×\cos \mathrm{\β}-b\×\sin \mathrm{\β})\×}{(x_3\×\sin \mathrm{\α}+b\×\cos \mathrm{\α})}$

$\underset{\‾}{(x_3\×\sin \mathrm{\α}+b\×\cos \mathrm{\α})}$

其中：a为治疗焦点到平板探测器之间的距离，b为辐射头和平板探测器之间的距离； 

(x₃,y₃)为定位标记在角度α下DR图像中的点坐标变换而来，其坐标系以图像中心为原点，向右为x轴，向上为y轴， 

$\left\{\begin{array}{c}{x}_3=x_1-\frac{\mathrm{imagewidth}}{2}\\ y_3=y_1-\frac{\mathrm{imagelength}}{2}\end{array}\right.$

(x₁,y₁)为定位标记点在角度α下DR图像中点的坐标； 

(X₃,Y₃)为定位标记在角度β下DR图像中点坐标变换而来，其坐标系以图像中心为原点，向右为x轴，向上为y轴： 

$\left\{\begin{array}{c}{X}_3=X_1-\frac{\mathrm{imagewidth}}{2}\\ Y_3=Y_1-\frac{\mathrm{imagelength}}{2}\end{array}\right.$

(X₁,Y₁)为定位标记点在角度β下DR图像中点的坐标。 

步骤500：获取定位参数，即：根据匹配计算结果及所述治疗计划确定的肿瘤坐标获取定位参数。具体过程如下：得到该定位标记的治疗坐标（x、y、z）。根据该定位标记的DDR图像，将该定位标记的治疗坐标（x、y、z）与该定位标记的DDR图像的三维坐标分别相减，得到该定位标记治疗坐标（x、y、z）与该定位标记的DDR图像的三维坐标的坐标差，即患者的定位参数。 

步骤600：定位：根据所述定位参数对肿瘤重新定位。具体过程如下：将该定位参数增加到DDR图像肿瘤坐标的相应坐标上，得到肿瘤新的治疗坐标，以肿瘤新的治疗坐标对肿瘤重新定位。 

本实用新型优选实施方式中，所述定位标记为多个，所述多个定位标记分别固定在患者身上的不同位置，在所述X光球管2拍摄的多张DR图像上所述定位标记互不重合。所述匹配单元将多个定位标记分别与所述DDR图像对应的定位标记的匹配计算结果进行平均，取其均值作为最终匹配计算结果。具体过程如下：若定位标记为多个，则分别计算，由每个定位标记得到一个该点的治疗坐标，然后分别得出各自定位标记的坐标差，取坐标差的均值作为定位参数，然后，所述定位单元5将该定位参数增加到DDR图像肿瘤坐标的相应坐标上，得到肿瘤新的治疗坐标，以肿瘤新的治疗坐标对肿瘤重新定位。这样能得到更加精确的定位。 

本实用新型优选实施方式中，在定位步骤中，还包括设置重新定位靶点坐标的阀值，通过定位参数与阀值来重新定位靶点坐标，当定位参数在阀值范围外时，调整靶点位置重新定位靶点坐标；当定位参数在阀值范围内时，以定位参数补偿对肿瘤重新定位。 

本实用新型的技术效果是：构建一种伽马辐射摆位验证装置及方法，通过将CT图像重构获得含有定位标记的DDR图像，根据DDR图像确定肿瘤治疗坐标，所述X光球管和所述成像组件分别安装在所述伽马辐射头和所述弧形轨道上，所述X光球管和所述成像组件分别对患者肿瘤区域从不同角度成像得到至少两张DR图像，所述DR图像中含有标记图像，所述上位机根据患者的CT图像重建生成DDR图像，所述上位机根据至少两张DR图像将定位标记的坐标转换为治疗坐标，然后将该治疗坐标与所述对应角度的DDR图像定位标记的坐标进行匹配计算，并获取定位参数，所述上位机根据定位参数对肿瘤重新定位。本实用新型一种伽马辐射装置摆位验证方法及系统，能根据器官位置的变化调整治疗条件使照射野紧紧“追随”靶区，做到真正意义上的精确治疗。 

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。 

Claims (4)

1.一种伽马辐射摆位验证装置，其特征在于，包括发生伽马射线的伽马辐射头、设置在患者体表进行肿瘤定位的定位标记、发出成像X光的X光球管、配合所述X光球管成像的成像组件、弧形轨道、进行数据处理的上位机，所述定位标记固定在患者身上，所述伽马辐射头在所述弧形轨道上移动，所述X光球管和所述成像组件分别安装在所述伽马辐射头和所述弧形轨道上，所述X光球管和所述成像组件分别对患者肿瘤区域从不同角度成像得到至少两张含有标记图像的DR图像，所述上位机对肿瘤重新定位。

2.根据权利要求1所述伽马辐射摆位验证装置，其特征在于，所述成像组件为平板探测器。

3.根据权利要求1所述伽马辐射摆位验证装置，其特征在于，所述定位标记为多个，所述多个定位标记分别固定在患者身上的不同位置，在所述X光球管拍摄的多张DR图像上所述定位标记互不重合。

4.根据权利要求1所述伽马辐射摆位验证装置，其特征在于，还包括固定所述定位标记的支架，所述支架包括牙托。

Images