一种红外引导下的测量热塑膜与人体体表吻合度的方法技术

本发明专利技术公开一种红外引导下的测量热塑膜与人体体表吻合度的方法。在治疗过程中由于人体的不自觉移位等因素，热塑膜会与人体发生偏移，致使病灶中心相对于热塑膜的位置发生改变，这将会导致X射线并没有照射到肿瘤靶区或者并没有以期望的高剂量照射到肿瘤靶区，这对治疗的效果具有较大的影响。本方法在放射治疗过程中能够检测出热塑膜与人体体表的空间位置偏差，进而根据偏差进行膜皮校准。

Method for measuring conformity between thermoplastic film and human body surface under infrared guidance

The invention discloses a method for measuring the conformity between a thermoplastic film and a human body surface under the infrared guidance. In the course of treatment because of involuntary displacement factors such as human body, thermoplastic film will shift with the human body, causing lesions relative to the center of thermoplastic film position is changed, it will lead to X ray and no exposure to the tumor target or not to expect the high radiation dose to the tumor target, has a great influence the treatment effect. This method can detect the spatial position deviation of thermoplastic film and a human body during the course of radiotherapy, and then according to the deviation of calibration peridiolum.

【技术实现步骤摘要】
一种红外引导下的测量热塑膜与人体体表吻合度的方法
本专利技术公开一种红外引导下的测量热塑膜与人体体表吻合度的方法。本方法在放射治疗过程中能够检测出热塑膜与人体体表的空间位置偏差，进而根据偏差进行膜皮校准。
技术介绍
放射治疗是治愈恶性肿瘤不可或缺的主要方法之一。治疗师的摆位工作在放疗工作中是极其重要的一个环节，也是治疗计划正确无误、完整实施的重要保证。放疗摆位是放射治疗中的重要环节，其目的是保证患者在制定放疗计划时和在治疗时的体位具有高度的一致性，从而保证放疗计划的精确实施。通常情况下，物理师使用热塑膜来固定患者体位。热塑膜固定装置的主要作用就是限制患者在放疗中体位的不自觉移位，保证其在多次放疗中都能保持与制定放疗计划时一样的体位。在放射治疗摆位的过程中，定位的依据就是根据体膜上的标记线来实现人体的病灶中心与加速器等中心对准。治疗计划的实施和进行放射治疗的摆位，都是以热塑膜和人体之间完全匹配为前提的。在治疗过程中由于人体的不自觉移位等因素，热塑膜会与人体发生偏移，致使病灶中心相对于热塑膜的位置发生改变，这将会导致X射线并没有照射到肿瘤靶区或者并没有以期望的高剂量照射到肿瘤靶区，这对治疗的效果具有较大的影响。鉴于上述问题，有必要找到一种能够检测、校准人体与热塑膜之间偏差的系统或方法来解决问题。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术解决的技术问题是能够测量人体体表与热塑膜之间的空间位置偏差，在计算机中进行位置校准，并指导医生的摆位。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种红外引导下的测量热塑膜与人体体表吻合度的方法，包括人体定位装置模块和监控显示模块。人体定位装置模块包括热塑膜及固定于膜上的多个定位标识工具、体表测量装置。该模块用于辅助测量热塑膜和人体体表的三维位置。监控显示模块包括高精度红外监控设备和计算机软件。所述高精度红外监控设备能拍摄获取上述定位标识工具的位置信息，所述计算机软件可进行显示、配准、计算的操作。本专利技术揭示了一种红外引导下的测量热塑膜与人体体表吻合度的方法，包括如下步骤：S1：为患者塑膜，并在热塑膜上固定多个定位标识工具，在人体体表上固定一个或者多个标识呼吸状态的定位标识工具，称之为呼吸球。在本专利技术的至少一个实施例中，所述固定于热塑膜上的定位标识工具和标识呼吸状态的定位标识工具是可被所述高精度红外监控设备识别的红外定位小球，但是所述领域的技术人员无需创造性劳动，就应该想到采用其他具有明显红外特征的材质制成的其他形状标记物体代替所述的定位小球。因此类似的技术方案也没有超过本专利技术所公开并要求保护的范围。所述固定于热塑膜上的定位标识工具的个数优选为4个，如果采用不足4个会导致高精度红外监控设备读取的数据无法正确反映出热塑膜的空间位置；如果超过4个会增加系统冗余度，给计算带来额外工作量。所述固定于人体体表的定位标识工具的个数优选为1个，以表征体表的运动情况。如果采用超过1个定位标识工具来表征体表的运动情况，虽然能提高体表运动描述的精确度，但是会增加计算的复杂度，从实际应用上不值得。S2：使用医用扫描设备，扫描得到人体带热塑膜、定位标识工具、呼吸球的计算机断层扫描图像。S3：把S2的计算机断层扫描图像导入放射治疗计划系统，在放射治疗计划系统中勾画出所有定位标识工具的轮廓及人体体表轮廓，计算出定位标识工具在计算机断层图像坐标系下的质心位置坐标及呼吸球到床板平面的垂直距离(记为标准距离D)。S4：使用高精度红外监控设备测量热塑膜上固定的多个定位标识工具的坐标，并传输给计算机。计算机结合S3计算得到的计算机断层图像坐标系下定位标识工具的坐标，配准、计算出高精度红外监控设备坐标系与计算机断层图像坐标系之间的转换矩阵，该矩阵记为M。S5：在高精度红外监控设备监控下，使用体表测量装置测量一组体表坐标点，同时高精度红外监控设备测量呼吸球的位置坐标，关联此时呼吸球的坐标与体表坐标，实时将呼吸球的坐标根据M转换至计算机断层图像坐标系下，计算此时呼吸球坐标到床板平面的垂直距离，将其与标准距离D进行比较，当其距离差处于阈值范围内时，记录此时的体表坐标。将体表测量装置更换体表位置，重复该步骤，获得与S2进行医用设备扫描时相同呼吸时刻的人体体表点坐标集合。进一步地，所述体表测量装置是使用定位标识工具制作而成的测量装置，通过高精度红外监控设备测量定位标识工具坐标，并传输给计算机，可计算得到所述体表测量装置与人体体表接触点的坐标。因为人体体表被热塑膜遮挡，不能直接获取表皮坐标，所以使用体表测量装置测量人体体表的坐标。所述制作体表测量装置的定位标识工具的数量优选为3个以上，以实现通过一次测量，取多个人体体表坐标点，这样能够提高测量效率，节省测量时间。在本专利技术的至少一个实施例中，所述体表测量装置上使用的定位标识工具是可被所述高精度红外监控设备识别的红外定位小球，但是所述领域的技术人员无需创造性劳动，就应该想到采用其他具有明显红外特征的材质制成的其他形状标记物体代替所述的定位小球。因此类似的技术方案也没有超过本专利技术所公开并要求保护的范围。在本专利技术的至少一个实施例中，所述重复该步骤的次数优选为10次及以上，以获取足以描述整个体表形状的体表点坐标集合。S6：将S5中记录的人体体表点坐标集合根据M转换至计算机断层图像坐标系下，与S3中计算机断层图像坐标系下标识出的人体体表轮廓进行配准、计算两者间的偏差，该偏差即是所期望求得的热塑膜与人体体表间的空间位置偏差。本专利技术的有益效果在于：本系统对人体与热塑膜之间的偏差进行了检测和校准。这大大提高了放射治疗摆位的准确性和安全性；并且本系统是基于高精度红外监控设备，所以保证了摆位校准过程的实时性和安全性。附图说明图1是本专利技术的流程示意图。图2是体表测量装置示意图。为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细描述。参考图1，为患者塑膜，并在热塑膜上固定多个定位标识工具，在人体体表上固定一个或者多个标识呼吸状态的定位标识工具，称之为呼吸球。医用扫描设备扫描获得人体带热塑膜、定位标识工具、呼吸球的计算机断层扫描图像。计算机接收该计算机断层图像，在放射治疗计划系统中勾画出所有定位标识工具的轮廓、呼吸球及病人体表轮廓，计算出定位标识工具、呼吸球在计算机断层图像坐标系下的球心位置坐标及呼吸球到床板平面的垂直距离(记为标准距离D)。在本专利技术的至少一个实施例中，所述固定于热塑膜上的定位标识工具和标识呼吸状态的定位标识工具是可被所述高精度红外监控设备识别的红外定位小球，但是所述领域的技术人员无需创造性劳动，就应该想到采用其他具有明显红外特征的材质制成的其他形状标记物体代替所述的定位小球。因此类似的技术方案也没有超过本专利技术所公开并要求保护的范围。使用高精度红外监控设备测量热塑膜上固定的多个定位标识工具的坐标，将其传输给计算机中，计算机将其与计算机断层图像中的定位标识工具配准、计算，求出高精度红外监控设备坐标系与计算机断层图像坐标系之间的转换矩阵，记为M。使用体表测量装置获取与医院设备扫描时相同呼吸时刻的人体体表点坐标集合。该操作的具体实施方式是：在高精度红外监控设备下，使用体表测量装置测量一组体表坐标点，同时高精度红外监控设备测量呼吸球的位置坐标，关联此时本文档来自技高网...

【技术保护点】
本专利技术公开一种红外引导下的测量热塑膜与人体体表吻合度的方法。其特征在于：所述方法包括人体定位装置模块和监控显示模块；所述人体定位装置模块包括热塑膜及固定于膜上的多个定位标识工具、体表测量装置，该模块用于辅助测量热塑膜和人体体表的三维位置；所述监控显示模块包括高精度红外监控设备和计算机软件。所述高精度红外监控设备能拍摄获取上述定位标识工具的位置信息，所述计算机软件可进行显示、配准、计算的操作。

【技术特征摘要】
1.本发明公开一种红外引导下的测量热塑膜与人体体表吻合度的方法。其特征在于：所述方法包括人体定位装置模块和监控显示模块；所述人体定位装置模块包括热塑膜及固定于膜上的多个定位标识工具、体表测量装置，该模块用于辅助测量热塑膜和人体体表的三维位置；所述监控显示模块包括高精度红外监控设备和计算机软件。所述高精度红外监控设备能拍摄获取上述定位标识工具的位置信息，所述计算机软件可进行显示、配准、计算的操作。2.如权利要求1所述的一种红外引导下的测量热塑膜与人体体表吻合度的方法，其特征在于，所述体表测量装置是由多个定位标识工具制成的。3.如权利要求2所述的一种红外引导下的测量热塑膜与人体体表吻合度的方法，其特征在于，所述定位标识工具是可被所述高精度红外监控设备识别的定位小球。4.如权利要求2所述的一种红外引导下的测量热塑膜与人体体表吻合度的方法，其特征在于，所述制作体表测量装置的定位标识工具的数量优选为3个。5.如权利要求1所述的一种红外引导下的测量热塑膜与人体体表吻合度的方法，其特征在于，所述固定于膜上的多个定位标识工具是可被所述高精度红外监控设备识别的定位小球。6.如权利要求5所述的一种红外引导下的测量热塑膜与人体体表吻合度的方法，其特征在于，所述定位标识工具的个数优选为4个。7.如权利要求1所述的一种红外引导下的测量热塑膜与人体体表吻合度的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：为患者塑膜，并在热塑膜上固定多个定位标识工具，在人体体表上固定一个或者多个标识呼吸状态...

【专利技术属性】
技术研发人员：李海伟，魏全博，孙威，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32