专利名称：一种放射治疗定位装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种放射治疗时的精确定位装置。
背景技术：
放疗就是放射治疗，指用射线消除病灶，用X线，Y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。中国专利文献CN101574266A公开了一种放射治疗定位方法和装置，其放疗定位 装置包括CT机、CT床、放疗机、放疗床、计算机和一组已标定的不同角度的CCD摄相机。通 过上述装置进行放射治疗定位的方法是先通过CT机对人体进行包括肿瘤的体表部位CT 扫描并进行计算机CT三维图像重建；通过一组已标定的不同角度的CXD摄相机对CT所扫 描的部位进行照相并进行计算机照相式三维图像重建；将CT扫描获得的肿瘤位置信息导 入到照相式三维图像中，获得肿瘤在照相式三维图像中的位置，根据肿瘤在照相式三维图 像中的位置指导放疗床运动对病人进行治疗。该放射治疗定位方法和装置在放射治疗过程 中通过一组CCD摄相机始终持续运行从而实现放疗的持续定位，解决了现有放射治疗定位 方法和装置不能在治疗过程中对病人体位意外移动的实时矫正的问题。但是，上述放射治 疗定位方法和装置依旧存在如下几个不足，第一是需要安装数量至少为2个的一组C⑶摄 相机，设备费用昂贵；且安装一组CCD摄相机时需要对所有相机进行不同角度的标定，以确 定它们彼此之间的空间坐标关系来保证各相机位置确定后所摄的相片输入计算机后能完 成完整的三维图像重建，因此设备安装过程过于复杂；其次是通过所有CCD相机对CT所扫 描的部位进行照相后还需要输入计算机进行计算机照相式三维图像重建，照相式三维图像 重建过程复杂、耗时，复杂、延长化了整个放疗过程。中国专利文献CN101537230A公开了一种放射治疗定位方法和装置，其放疗定位 装置包括CT机、CT床、放疗机、放疗床、计算机和放疗床激光器。通过上述装置进行放射治 疗定位的方法是先通过CT机对人体进行包括肿瘤的体表部位CT扫描并进行计算机CT三 维图像重建；通过放疗床激光器对CT所扫描的部位进行激光扫描并进行计算机三维图像 重建；将CT扫描获得的肿瘤位置信息导入到激光三维图像中，获得肿瘤在激光三维图像中 的位置，根据肿瘤在激光三维图像中的位置指导放疗床运动对病人进行治疗。该放射治疗定位方法和装置在放射治疗过程中通过放疗床激光器始终持续扫描从而实现放疗的持续 定位，解决了现有放射治疗定位方法和装置不能在治疗过程中对病人体位意外移动的实时 矫正的问题。但是，上述放射治疗定位方法和装置依旧存在如下几个不足，第一是需要安装 可进行三维扫描的放疗床激光器，设备较为昂贵；第二是需要通过放疗床激光器对CT所扫 描的部位进行激光三维扫描，扫描时间较长；第三是激光器扫描后需要输入计算机并进行 三维图像重建，三维图像重建过程复杂、耗时。第二、三两点无疑复杂、延长化了整个放疗过 程，增加了病人在放疗时的心理压力，并可能引发更多的副作用。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种单相机即可实现实时三维定位的放 射治疗定位装置，定位速度相当快。实现本实用新型目的的技术方案是提供一种放射治疗定位装置，包括CT机、CT 床、放疗机、放疗床、时间飞行相机和计算机，CT机、CT床、放疗机、放疗床和时间飞行相机 均与计算机相连接。CT机和CT床设置在全封闭的CT扫描室内，放疗机、放疗床和时间飞行相机设置在 全封闭的放疗室内。时间飞行相机固定设置于放疗床的正后上方，与放疗机处于相对位置。时间飞行相机的数量为1个，是一种基于时间飞行原理的实时3D测绘相机，它主 要包括一个内置的激光或者LED光源，还包括CXD或者CMOS图像传感器。计算机设有控制程序、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。控制程序使计算机在工作时能控制CT机、CT床、放疗机、放疗床和时间飞行相机的运 行，还能从CT机、CT床、放疗机、放疗床和时间飞行相机接收相应的回馈信息。CT扫描图像 信息处理程序能使计算机在工作时从CT机接收CT扫描图像信息。实时三维图像信息处理 程序能使计算机在工作时从时间飞行相机接收实时三维图像信息。时间飞行相机与计算机相连接的接口为USB接口或以太网接口。上述时间飞行相机的型号为SR4000，采用中心波长为850nm的照明激光作为光 源，激光等级是对人眼安全的的等级EN 60825-1 2002 =Class 1，时间飞行相机采用CMOS 图像传感器。计算机设置在控制室内。本实用新型具有积极的效果(1)本实用新型的放射治疗定位装置仅采用一个时 间飞行相机即可实现对病人的实时三维成像，且时间飞行相机的体积小，数量又只有一个， 安装方便、占用的空间小，整套设备的造价较低。(2)本实用新型的放射治疗定位装置采用时间飞行相机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，使用时 也不需要在计算机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)本实用新型的放射治疗定位装置定位时由于不需要在计算机内进行三维图像 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，显然治疗定位效率更高，安全性更好。[0018](4)本实用新型的放射治疗定位装置整套设备简单又高效，计算机内相应的设备 使用软件较少，整套软硬件的维护均较为简单。(5)本实用新型的放射治疗定位装置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。(6)本实用新型的放射治疗定位装置由于在定位过程中没有使用放射线，因此整 个定位过程对人体不会造成任何伤害。
图1为本实用新型的一种结构示意图；图2为人体平躺时的平面示意图。上述附图中的标记如下CT机1，CT床2，放疗机3，放疗床4，时间飞行相机5，计 算机6。
具体实施方式
(实施例1)见图1，本实施例的放射治疗定位装置包括CT机1、CT床2、放疗机3、 放疗床4、计算机6和一个时间飞行相机5，CT机1、CT床2、放疗机3、放疗床4、时间飞行相 机5均与计算机6相连接。CT机1即为医院内扫描用的医疗设施“计算机X线断层摄影机”，CT机1通过X 线束对人体的某一部分按一定厚度的层面进行扫描，当X线射向人体组织时，部分射线被 组织吸收，部分射线穿过人体被检测器官接收，产生信号。因为人体各种组织的疏密程度不 同，X线的穿透能力不同，所以检测器接收到的射线就有了差异。将所接收的这种有差异的 射线信号转变为数字信息后由计算机进行处理，输出扫描图像。CT机1的密度、分辨率较 高，可以观察到人体内非常小的病变，在发现病变、确定病变的相对空间位置、大小、数目方 面非常敏感而可靠。CT床2为与CT机1相配套的设备，病人平躺在CT床2上，由CT床2送入CT机1 中进行CT扫描。放疗机3即为医院内肿瘤放射治疗用的医疗设施，放疗机3利用放射线如放射性 同位素产生的α、β、Y射线和各类χ射线治疗机或加速器产生的χ射线、电子线、质子束 及其它粒子束等治疗恶性肿瘤。通过高剂量射线照射癌变的肿瘤，杀死或破坏癌细胞，抑制 它们的生长、繁殖和扩散。放疗床4为与放疗机3相配套的设备，病人平躺在放疗床4上，在放疗床4上接受 放疗机3的直接放射治疗。时间飞行相机(Time-of-f light camera) 5的数量为1个，时间飞行相机5是一种 基于时间飞行(Time-of-flight)原理的3D测绘相机，该相机采用图像芯片技术，能够实时 采集三维数据列，并集成与一个紧凑的固件内。时间飞行相机5主要包括一个内置的激光 或者LED光源，还包括C⑶或者CMOS图像传感器。利用安装在图像传感器附近的内置光源 按照一定的时间间隔向拍摄物体(本实施例中即病人)连续照射光脉冲(近红外光或者激 光)，发射光经拍摄物体反射后返回相机，图像传感器的各像素点捕捉该反射光、对于每一 个图像传感器的像素点分别独立探测光脉冲的飞行(往返)时间来得到目标物距离。因为根据照射光与反射光的相位差便可算出光脉冲的飞行时间，因此只要在飞行时间上乘上光 速的计算，即可得到所拍摄物体的距离，还可根据拍摄物体的距离显示进行分色的图像。这 种成像方式采用单相机实现实时3D成像，具有实时性好、无死区等特点。时间飞行相机5 对所拍摄物体成像后通过相应的接口(USB2.0或者以太网Ethernet接口)即可将实时的 3D成像数据传输至PC等图像显示处理设备。本实施例的时间飞行相机5采用的是型号为SR4000的3D激光测距相机，是MESA公 司的第4代时间飞行相机，外形美观、坚固，体积小(65X65X68mm)，采用中心波长为850nm 的照明激光作为光源，激光等级对人眼安全的的等级EN 60825-1 2002 =Class 1，采用 CMOS图像传感器，且提供USB或Ethernet两种接口的相机供选择，其基本硬件参数为
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计算机6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 程序使计算机6在工作时能控制CT机1、CT床2、放疗机3、放疗床4和时间飞行相机5的 运行，还能从CT机1、CT床2、放疗机3、放疗床4和时间飞行相机5接收相应的回馈信息。 CT扫描图像信息处理程序能使计算机6从CT机1接收CT扫描图像信息；实时三维图像信 息处理程序能使计算机6在工作时从时间飞行相机5接收实时三维图像信息。以上所述的CT机1和CT床2设置在全封闭的CT扫描室内，放疗机3、放疗床4和 时间飞行相机5设置在全封闭的放疗室内，计算机6设置在控制室内；时间飞行相机5固定 设置于放疗床4的正后上方，与放疗机3处于相对位置。计算机6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，使得计算机6在工作时，能完成放射治疗的定位，包括如下步骤①操作者引病人 进入CT扫描室并让病人平躺在CT床2上，然后操作者回控制室操作计算机6，计算机6工 作时，能控制CT机1和CT床2开始对平躺在CT床2上的被检查人员进行相应部位的CT 扫描，而使CT机1得到CT扫描图像信息；所述的相应的部位即为CT扫描部位；计算机6接 收来自CT机1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。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。②操作者引病人进入放疗室让病人平躺在放疗床4上，然后操作者回控制室操作 计算机6，计算机6工作时，能控制时间飞行相机5对平躺在放疗床4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，计算机6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，然后计算机6根据肿瘤在实时三维图像中的位置驱动 放疗床4运动至适当位置时再启动放疗机3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。当然也可由操作者根据肿瘤在实时三维图像中的位置操 作计算机6，而控制放疗床4运动至适当位置，再通过操作计算机6控制放疗机3对被检察 人员的包含肿瘤的部位进行放射治疗，所述的由计算机6自动控制的放射治疗的精度较手 动操作方式高。见图2如上所述的初次摆位的具体方法是将CT三维图像与实时三维图像中按照 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，实现精确地初次摆位；更具体的来讲，如果对病人进行头部放 疗定位，因为头部表面易区别的器官较多、凹凸起伏较大，因此摆位时可供的参考点较多， 例如采取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；如果对病人进行包括胸腹 部的身体躯干放疗定位，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；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，从而在实时三维图像中显 现肿瘤的位置实现精确初次摆位。③在整个放射治疗的过程中，时间飞行相机5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，计算机6根据肿瘤在实时三维图像中的位 置驱动放疗床4运动至适当位置，使放疗机3所发出的放疗射线始终保持精确对准包含肿 瘤的部位。如果为了获得更为精确地定位效果，或者病人体表存在某些缺陷导致基准点无法 获得，那么在步骤①进行之前，操作者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①时，在操作者回控制室操作计算机6开始CT扫描前，对病人的平躺姿势做调 整使病人身上的定位标记点对齐CT床2的定位标志线；同时在步骤②中，操作者回控制室 操作计算机6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放疗床4的定 位标志线，然后回控制室操作计算机6驱动时间飞行相机5中对CT扫描的部位进行基于时 间飞行原理的实时拍照，时间飞行相机5将实时三维图像传给计算机6，计算机6通过软件 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。 虽然目前时间飞行相机5的定位精度还只有几毫米,但是随着科技的进步和使用 更高的连接带宽(例如USB3. 0)，实现毫米以下的定位精度是完全可以实现的。
权利要求一种放射治疗定位装置，包括CT机(1)、CT床(2)、放疗机(3)、放疗床(4)和计算机(6)，CT机(1)、CT床(2)、放疗机(3)和放疗床(4)均与计算机(6)相连接；其特征在于还包括时间飞行相机(5)；时间飞行相机(5)也与计算机(6)相连接；CT机(1)和CT床(2)设置在全封闭的CT扫描室内，放疗机(3)、放疗床(4)和时间飞行相机(5)设置在全封闭的放疗室内；时间飞行相机(5)固定设置于放疗床(4)的正后上方，与放疗机(3)处于相对位置；时间飞行相机(5)的数量为1个，是一种基于时间飞行原理的实时3D测绘相机，它主要包括一个内置的激光或者LED光源，还包括CCD或者CMOS图像传感器；计算机(6)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；控制程序使计算机(6)在工作时能控制CT机(1)、CT床(2)、放疗机(3)、放疗床(4)和时间飞行相机(5)的运行，还能从CT机(1)、CT床(2)、放疗机(3)、放疗床(4)和时间飞行相机(5)接收相应的回馈信息；CT扫描图像信息处理程序能使计算机(6)在工作时从CT机(1)接收CT扫描图像信息；实时三维图像信息处理程序能使计算机(6)在工作时从时间飞行相机(5)接收实时三维图像信息。
2.根据权利要求1所述的放射治疗定位装置，其特征在于时间飞行相机(5)与计算 机(6)相连接的接口为USB接口或以太网接口。
3.根据权利要求2所述的放射治疗定位装置，其特征在于所述时间飞行相机(5)的 型号为SR4000，采用中心波长为850nm的照明激光作为光源，激光等级是对人眼安全的的 等级EN 60825-1 2002 =Class 1，时间飞行相机(5)采用CMOS图像传感器。
4.根据权利要求1所述的放射治疗定位装置，其特征在于计算机(6)设置在控制室内。
专利摘要本实用新型公开了一种放射治疗定位装置，它包括CT机、CT床、放疗机、放疗床、时间飞行相机以及与上述各部件均相连接的计算机，时间飞行相机固定设置于放疗床的正后上方，与放疗机处于相对位置。时间飞行相机是一种基于时间飞行原理的实时3D测绘相机，通过时间飞行相机可以实现对病人的实时三维成像。在计算机中将CT机扫描得到的CT三维图像中的肿瘤位置信息导入到时间飞行相机拍摄的实时三维图像中，从而由计算机根据肿瘤在实时三维图像中的位置驱动放疗床运动并由放疗机进行精确定位的放射治疗。该定位装置采用单相机即可实现对病人的实时三维成像，定位速度快、实时性好，且造价较低。
文档编号A61B6/00GK201734722SQ20102026372
公开日2011年2月9日 申请日期2010年7月20日 优先权日2010年7月20日
发明者李云, 杨军 申请人:江苏同庚电子科技有限公司