患者监测仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及患者监测。更特别地，本发明的实施例涉及监测患者的定位并且能够探测患者的移动。本发明特别适合与放射治疗设备及类似设备结合使用，其中精确定位和探测患者移动对于成功治疗是重要的。
【背景技术】
[0002]放射治疗包括将辐射光束投射至患者身体的预定区域，从而破坏或消除存在于其中的肿瘤。通常定期地及反复地实施这种治疗。在每一次医疗干预中，必须针对患者定位辐射源，从而以尽可能高的精度辐射选取的区域以避免辐射到邻近组织，其中，辐射光束对于该邻近组织将是有害的。
[0003]当对患者施加辐射时，治疗仪器的选通应该与呼吸循环相匹配，以便将辐射聚焦在肿瘤的位置并且最小化对其他组织的附带损伤。如果探测到患者的移动，则应当停止治疗以避免辐射患者肿瘤位置以外的区域。
[0004]因此，人们提出了许多在放射治疗过程中用于辅助患者定位的监测系统，例如维申RT的早期专利和专利申请US7348974、US7889906和US2009-018711中所描述的，其内容通过引用包含于此。
[0005]在维申RT的专利申请所描述的系统中，患者的立体图像被获取并处理以生成识别大量的点的3D位置的数据，所述大量的点与被成像患者表面上的点相对应。该数据可与前一次生成的数据作比较并且用于以一致的方式定位患者或者当患者的移动偏离原位时发出警报。通常，此种比较包括进行普鲁克分析以确定使得由基于实时影像生成的数据所确定的患者表面上的点与由前一次生成的数据所确定的患者表面上的点之间的位置差异最小的转换。
[0006]由于治疗仪器具有多个或者浮动的等中心(iso-centre)，使用放射疗法的治疗方案变得愈加复杂。这种不断增长的复杂性增加了误治的可能性。因此，需要一种可以检测何时发生了错误并且在检测到错误时停止治疗的监测系统。
【发明内容】
[0007]根据本发明的一个方面，提供了一种用于监测接受放射治疗的患者的患者监测系统，包括:立体摄像机系统，其能够操作来获取接受放射治疗的患者的立体图像；建模单元，其能够操作来处理患者的立体图像并且根据与由所述立体摄像机系统所获取的所述立体图像的部分相对应的患者的表象来生成被监测患者的表面模型；其中，所述患者监测系统被配置为处理与所述立体图像的不用于生成被监测患者的表面模型的部分相对应的图像数据来确定与所述患者的治疗有关的进一步的信息。
[0008]患者监测系统可以包括仪器方位确定模块，其能够操作来处理由所述立体摄像机系统获取的立体图像并且利用所述立体图像的不用于生成被监测患者的表面模型的部分来确定治疗仪器相对于患者的相对定位。
[0009]患者监测系统可以包含在治疗系统中，该治疗系统包括用于治疗患者的治疗仪器，以及用于相对于所述治疗仪器定位患者的机械平台。在这种系统中，治疗仪器的表面可以贴附多个标记，患者监测系统可以被配置为处理在所述立体图像的不用于生成患者表面模型的部分中包含的标记的图像，从而确定治疗仪器相对于患者的相对定位。
[0010]治疗仪器可以包括能够操作来相对于仪器的主体绕轴旋转的台架。在该系统中，可以在治疗仪器的表面上提供至少一些所述标记，该至少一些所述标记被配置为使仪器方位确定模块能够操作来根据所述立体图像的不用于生成患者表面模型的部分中的标记的位置来确定所述台架绕所述轴的相对旋转。
[0011]在一些系统中，治疗仪器可以包括在所述台架的远离仪器主体的端部处的可旋转准直仪，其中，所述可旋转准直仪能够操作来围绕垂直于所述台架的轴向范围的轴旋转。在该系统中，可以在治疗仪器的表面上提供至少一些所述标记，该至少一些所述标记被配置为使仪器方位确定模块能够操作来根据立体图像的不用于生成患者的表面模型的部分中的标记的位置来确定准直仪的相对旋转。在一些实施例中，这可以通过在治疗仪器表面提供的多组标记实现，并且仪器方位确定模块可以根据立体图像的不用于生成患者的表面模型的部分中的一组或多组标记的存在来确定旋转程度。
[0012]在一些实施例中，一个或多个标记可以贴附到机械平台，并且仪器方位确定模块可以根据立体图像的不用于生成患者表面模型的部分中的贴附至机械平台的一个或多个标记的位置来确定机械平台相对于治疗仪器的位置的相对位置。
[0013]如果标记贴附至治疗仪器或机械平台，那么所述标记可以包括反光标记，并且立体摄像机系统可以包括用于照亮所述标记的光源。在这样的实施例中，仪器方位确定模块可以被配置为识别立体图像的不用于生成患者的表面模型的部分，并且通过执行阈值操作来识别立体图像中与标记相对应的部分。
[0014]在一些实施例中，所使用的标记可以包括球形标记，并且仪器方位确定模块可以被配置为识别立体图像的不用于生成患者的表面模型的部分，并且通过识别图像中标记的圆形表示来识别立体图像中与标记相对应的部分。
[0015]立体摄像机系统可用于获取位于机械平台上的接受放射治疗的患者的一系列图像。在该系统中，仪器方位确定模块可以被配置为使用所探测的一系列图像中标记的位置来追踪治疗仪器相对于患者的相对定位。
[0016]在确定治疗仪器相对于患者的相对定位之后，监测系统可以将治疗仪器相对于患者的相对定位与基于预定治疗方案所期望的相对定位作比较，并且当探测到的治疗仪器的定位与基于治疗方案的所期望的相对定位不匹配时，做出警报或者停止治疗。
[0017]除了确认治疗仪器与患者的定位与治疗方案相对应，系统还可以确定治疗仪器相对于患者的相对定位并且当治疗仪器有可能与患者或机械平台产生冲突时做出警报。
[0018]在一些实施例中，可以通过使用患者佩戴的并且附接至机械平台的面罩来帮助患者定位。在这样的实施例中，可以通过提供其上具有独特标识的面罩来确定使用了正确的面罩。随后，患者监测系统可以处理与立体图像的不用于生成患者表面模型的部分相对应的图像数据来探测面罩上的独特标识的存在，并且当标识与被治疗患者的期望标识不对应时做出警报。
[0019]除了帮助检查和确认是否符合定义的治疗方案，提供贴有标记的治疗仪器和机械平台还有助于立体摄像机系统的校准。特别地，监测贴附至治疗仪器的标记的位置使得能够建立治疗仪器的旋转平面并且因此建立用于模拟患者相对于治疗仪器的移动轴的位置的合适的坐标系。此外，监测机械平台上标记的移动使得能够标画出用于监测患者的感兴趣区域的坐标系。
【附图说明】
[0020]现在将参照附图描述根据本发明的实施例，其中:
[0021]图1是根据本发明的一个实施例的患者监测仪的示意透视图；
[0022]图2是图1所示的患者监测仪的摄像机系统的正面透视图；
[0023]图3是图1所示的患者监测仪的计算机系统的示意框图；
[0024]图4是图1所示的患者监测仪的计算机系统中的仪器方位确定模块所进行的处理过程的流程图；以及
[0025]图5A和5B是由图1所示的患者监测仪中的摄像机系统所拍摄的图像的示意表不O
【具体实施方式】
[0026]图1是根据本发明的一个实施例的患者监测仪的透视图。根据该实施例，提供了一组通过导线(未示出)连接至计算机14的立体摄像机10。计算机14也连接至治疗仪器16，诸如一个用于实施放射治疗的直线加速器。机械平台18是治疗仪器的部件，在治疗期间，患者20平躺于机械平台18上。治疗仪器16和机械平台18按如下配置:在计算机14的控制下，机械平台18和治疗仪器16的相对位置可以变化，如图中平台近区的箭头所示，横向地、竖直地、纵向地和旋转地变化。
[0027]治疗仪器16包括主体22，该主体22延伸出台架24。在台架24的远离治疗仪器16的主体22的端部处具有准直仪26。为了改变辐射光辐射患者20的角度，台架24被配置为在计算机14的控制下围绕通过治疗仪器16的主体22中心的轴旋转。此外，也可以通过旋转台架24端部处的准直仪26来改变治疗仪器辐射的位置。
[0028]在使用中，立体摄像机10获取平躺于机械平台18上的患者20的视频图像。这些视频图像经由导线传送至计算机14。然后，计算机14处理患者20的图像以生成患者表面的模型。该模型与先前治疗期间生成的患者模型作比较。当定位患者时，识别当前模型表面和先前期间获取的目标模型表面之间的差异，并且确定对齐这些表面所需要的定位指令并将这些指令发送至机械平台18。随后，在治疗期间，可以识别出与初始设置的任何偏差，并且当该偏差大于阈值时，计算机14向治疗仪器16发送指令以停止治疗，直至患者20可被重新定位。
[0029]申请人已经意识到，可以使用一组立体摄像机系统10监测的患者20的表面仅占摄像机系统视场范围的相对较小的部分。因此，例如当监测患者时，可以监测患者上部躯体的仅一部分或者全部，因为匹配或监测该区域对于患者定位和检测患者运动或不规则呼吸等来说是足够的。实际上，优选对处理进行限制以生成仅表示有限表面面积的表面数据，因为限制被监测的表面面积降低了将图像数据