一种监测生理运动曲线和体表轮廓的方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及医疗设备领域，尤其设及一种监测生理运动曲线和体表轮廓的方法及 系统。
【背景技术】
[0002] 众所周知放射治疗是肿瘤治疗的最重要、最基本的手段之一，目前，肿瘤放射治疗 的主要设备是直线加速器、钻60治疗机和伽马刀。但由于肿瘤组织被正常组织所包绕，杀灭 肿瘤的同时会损伤正常的组织。加之放射治疗中如何消除器官的受生理运动的影响，如呼 吸运动、膀脫充盈、肠胃蠕动、肿瘤的增大和减小，W及器官的弹性形变、分次治疗中的摆位 误差等，使之无法准确定位。在体部放射治疗中，通常采用的体部定位框架只能对肿瘤进行 静态定位，而无法实时跟踪由于生理运动，例如呼吸等引起的肿瘤位置的变化，运样使得射 线祀点不能始终对准肿瘤组织，从而让较多的正常组织接受不必要的福射，降低了疗效并 产生副作用，直接影响到肿瘤治疗的效果。
[0003] 目前通常采用的方法是使射线束的工作周期与某一特定呼吸时相同步，使肿瘤在 口控窗内的残余运动最小，该方法通常分为W下=种：
[0004] (1)基于体表标识物技术，如已商用的瓦里安公司的Real-time Posi tion Management System(RPM)，该系统单纯依靠红外成像系统跟踪体表变化，其缺点在于，使用 的标识盒和球在不同观察角度下跟踪精度不准确，需要人工调节红外传感器的位置，同时 由于单纯依赖红外成像系统，对红外的精度要求非常高，同时也引入了红外死角的问题，也 会带来实时性的问题，另外，红外反射球自身也是一种耗材，而且需要在绝对黑暗的情况下 使用，整个系统价格较高，不易推广使用。
[000引（2)基于呼吸流量的技术，通过呼吸流量计或肺活量计等将被检测到的呼吸流量 转化为数字信号，设置流量阔值，W此来产生口控信号。它的缺点在于：需要病人配戴口罩 等来测量气流量，其耐受性较差。
[0006] (3)基于压力传感器的技术，该技术是采用呼吸腹带或变形测量计等装置，通过其 内部的压力传感器来测量压力的变化，由此产生口控信号。它的缺点在于:腹带或变形测量 计对患者的腹部造成一定的挤压，给患者带来不适感，耐受性很差。
[0007] 目前，本领域的研究人员致力于开发基于跟踪体表变化的技术，例如，专利申请号 为201010552002.3的中国专利公开了一种激光引导医疗设备自动定位系统及方法，该专利 基于病人体表的标记不易跟踪，病人呼吸会导致体表标记产生非刚性形变，容易丢失标记 等的问题，采用通过图像剪影的办法来获得跟踪点，然而，运对外界客观因素如光照和照相 机曝采集速率的依赖性较大，易丢失或错误跟踪。
[0008] 专利申请号为200910105863.4的中国专利公开了基于腹部体表轮廓曲线产生数 字化呼吸口控信号的方法，并具体公开了通过数据采集，训练呼吸样本的方法来实现匹配， 该方法对病人前IOs的呼吸曲线的普适性要求较高，对病人在后期治疗中的呼吸变化或者 移动位置轻微变化的系统鲁棒性较差，同时基于YCb化的人体皮肤分割算法本身精度不高， 对于呼吸曲线的精度识别较差。
【发明内容】
[0009] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种监测生理运动曲线的方法，包括W下 步骤：
[0010] Sl、在被测者的身体上放置标识物；
[0011] S2、利用双目摄像机和红外传感器采集标识物的坐标；
[0012] S3、分析校正双目摄像机和红外传感器采集的标识物的坐标，从而得到被测者的 生理运动曲线。
[0013] 进一步地，所述步骤S3具体包括：
[0014] S31、将双目摄像机和红外传感器采集的标识物的坐标进行比对，并根据比对结果 得到位置偏差；
[0015] S32、根据所述位置偏差对标识物的坐标进行校正，从而得到被测者的生理运动曲 线。
[0016] 进一步地，所述步骤S31具体包括：
[0017] S311、将双目摄像机采集的标识物的坐标r(x，y，z)与红外传感器采集的标识物的 坐标R(x，y，z)建立--对应的关系，并对对应的r(x，y，z)与R(x，y，z)进行采样，使用偏差 公式建立如下优化模型：
[0019] 其中，A为位置偏差，Min: A代表位置偏差的最小值，N为采样组数，且N〉l。
[0020] S312、采用随机或非随机算法求解所述优化模型，得到位置偏差。
[0021] 进一步地，在所述步骤S2中，利用双目摄像机采集标识物的=维坐标的方法包括 W下步骤：
[0022] S21、利用双目摄像机采集标识物的RGB帖数据；
[0023] S22、将RGB帖数据转换为服V空间的颜色特征，
[0024] 或根据RGB帖数据提取RGB空间的SIFI特征，
[0025] 或将RGB帖数据转换为HSV空间的颜色特征同时根据RGB帖数据提取RGB空间的 SIFI特征，实现标识物的=维坐标采集。
[0026] 进一步地，还包括步骤S4、显示被测者的生理运动曲线。
[0027] 进一步地，所述步骤Sl中的标识物为旋转对称的标识物，且所述标识物上具有用 于标定标识物特征的特征点，相邻的特征点之间具有对比度。
[0028] 相应地，本发明还提供了一种监测生理运动曲线的系统，包括采集模块和处理模 块，
[0029] 所述采集模块，用于利用双目摄像机和红外传感器采集标识物的坐标；
[0030] 所述处理模块，用于分析校正双目摄像机和红外传感器采集的标识物的坐标，从 而得到被测者的生理运动曲线。
[0031] 进一步地，所述系统还包括显示模块，用于显示被测者的生理运动曲线。
[0032] 进一步地，所述处理模块包括比对单元和校正单元，
[0033] 所述比对单元，用于将双目摄像机和红外传感器采集的标识物的坐标进行比对， 并根据比对结果得到位置偏差；
[0034] 所述校正单元，用于根据所述位置偏差对标识物的坐标进行校正，从而得到被测 者的生理运动曲线。
[0035] 进一步地，所述比对单元具体用于:将双目摄像机采集的坐标r(x，y，z)与红外传 感器采集的坐标R(x，y，z)建立--对应的关系，并对对应的r(x，y，z)与R(x，y，z)进行采 样，使用偏差公式建立如下优化模型：
[0037] 其中，A为位置偏差，Min: A代表位置偏差的最小值，N为采样组数，且N〉l。
[0038] 进一步地，所述标识物为旋转对称的标识物，且所述标识物上具有用于标定标识 物特征的特征点，相邻的特征点之间具有对比度。
[0039] 本发明还提供了一种监测体表轮廓的方法，包括W下步骤：
[0040] Hl、在被测者的身体上放置标识物；
[0041] H2、利用双目摄像机和红外传感器采集被测者的体表轮廓，其中包括标识物的坐 标；
[0042] 册、分析双目摄像机和红外传感器采集的标识物的坐标得到位置偏差；
[0043] H4、利用所述位置偏差对双目摄像机和红外传感器采集的体表轮廓进行矫正，得 到矫正后的体表轮廓随时间变化的图像。
[0044] 进一步地，所述步骤册具体包括：
[004引 H31、将双目摄像机采集的标识物的坐标Hx，y，z)与红外传感器采集的标识物的 坐标R(x，y，z)建立一一对应的关系，并对对应的r(x，y，z)与R(x，y，z)进行采样，使用偏差 公式建立如下优化模型：
[0047] 其中，A为位置偏差，Min: A代表位置偏差的最小值，N为所采用的采样组数，N〉l。
[0048] S32、采用随机或非随机算法求解所述优化模型，得到位置偏差。
[0049 ]相应地，本发明还提供了 一种监测体表轮廓的系统，包括采集模块和处理模块， [0050]所述采集模块，用于利用双目摄像机和红外传感器采集被测者的体表轮廓，其中 包括标识物的坐标；
[0051 ]所述处理模块，用于分析双目摄像机和红外传感器采集的标识物的坐标得到位置 偏差，并利用所述位置偏差对双目摄像机和红外传感器采集的