一种基于光学定位系统的水平注册仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及加速器治疗床旋转角度测量领域，尤其涉及一种基于光学定位系统的用于在放射治疗设备如直线加速器治疗床的旋转角度计算的方法。
【背景技术】
[0002]医用加速器，是一种能对带电粒子加速的装置。被加速的高能粒子轰击金属靶之后能够产生X射线，产生的该种X射线往往能够用于切除肿瘤。所以医用加速器又常常被称为X射线刀。在进行放射治疗的过程中，要求X射线需要精确地打在肿瘤位置，否则便会造成治疗不彻底，或者伤害人体正常组织细胞。但是，在实际使用医用加速器的过程中，医生普遍反映没有办法得到治疗床的旋转角度，有可能影响放疗治疗质量。
[0003]以现有的技术，治疗床旋转后，对于加速器治疗床的旋转角度没有一个有效的办法可以进行测量。治疗床旋转之后的复原，也没有一种有效的装置可以测量其是否回到原始位置。
[0004]因此，有必要提供一种可以精确测量治疗床旋转角度的方法以解决上述问题。
【发明内容】
[0005]针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于光学定位系统的，可以精确测量治疗床旋转角度的方法。
[0006]为实现上述发明目的，本发明提供了一种基于光学定位系统的水平注册仪，包括气泡型水平仪、固定在上述水平仪上的固定支架、涂有特殊反光材料的定位小球、用于调节的微调螺丝及用于方向指示的指向箭头。
[0007]为实现上述发明目的，需配合光学定位系统及计算机共同使用。所述计算机设置有旋转角度计算软件模块，包括根据光学定位系统对加速器治疗床空间位置进行数据采集的数据采集模块和对数据分析处理的数据处理模块，同时计算机里储存有相应的CT图像信息，并可对CT图像坐标进行处理。
[0008]作为本发明的进一步改进，所述基于光学定位系统的水平注册仪的设计方式遵循以下原则:
[0009]I)所述定位小球固定于固定支架上，小球个数为三个，且涂有特殊反光材料；
[0010]2)所述定位小球的摆放位置遵从于:三个定位小球顺次连接形成一个三角形，此三角形的某一条边与气泡水平仪的横轴刻度线平行，且三个定位小球都位于水平仪的同一圆周上；
[0011]3)所述定位小球固定在一个水平面上，且平行于气泡水平仪平面。
[0012]作为本发明的进一步改进，所述基于光学定位系统的水平注册仪的制造精度小于等于0.5mmο
[0013]作为本发明的进一步改进，所述红外跟踪定位系统为Polaris光学跟踪系统。
[0014]为实现上述发明目的，本发明还提供了一种基于上述水平注册仪的计算放射治疗床空间位置的方法，所述计算原理包括以下步骤(结合图3、4所示):
[0015]I)提供红外跟踪定位系统读取水平注册仪上三个定位小球的空间位置坐标，计算两两小球之间的连线长度，其中最长的连线段所在直线即为治疗床坐标系的X轴方向向量。
[0016]2)根据三个定位小球的空间坐标确定一平面，计算这个平面的法向量即得到治疗床坐标系的Z轴方向向量。
[0017]3)将得到的X轴与Z轴向量叉乘，得到治疗床坐标系的Y轴方向向量。
[0018]为实现上述发明目的，本发明还提供了一种基于上述水平注册仪的计算加速器治疗床旋转角度的方法，所述计算原理包括以下步骤:
[0019]I)提供红外跟踪定位系统，利用该红外跟踪定位系统读取定位小球的空间位置信息并将该空间位置发送给计算机；
[0020]2)计算机根据定位小球的空间位置信息进行计算记录下加速器治疗床的初始位置信息Zl ；
[0021]3)在放射治疗过程中，利用该红外跟踪定位系统获得患者治疗时的坐标信息Z2，通过对比计算患者的坐标信息Z2、患者CT图像坐标信息Z3，与记录下的治疗床初始位置信息Zl得到当前治疗床的旋转角度。
[0022]本发明的有益效果是:本发明一种基于光学定位系统的水平注册仪可以通过光学定位系统采集加速器治疗床的空间位置，结合CT图像，达到精确计算加速器治疗床旋转角度的目的。
【附图说明】
[0023]图1是本发明一种基于光学定位系统的水平注册仪的构造图。
[0024]图2是本发明一种基于光学定位系统的水平注册仪的系统原理框图。
[0025]图3是本发明一种基于光学定位系统的水平注册仪计算治疗床坐标系Z轴方向向量的原理图。
[0026]图4是本发明一种基于光学定位系统的水平注册仪计算治疗床坐标系Y轴方向向量的原理图。
【具体实施方式】
[0027]以下将结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制于本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
[0028]结合图1所示，本发明一种基于光学定位系统的水平注册仪包括气泡型水平仪、定位小球、固定支架、微调螺丝及指向箭头。所述基于光学定位系统的水平注册仪的制造方式遵循以下原则:
[0029]所述定位小球固定于固定支架上，小球个数为三个，且小球表面涂有特殊反光材料涂层，可以反射红外光线。所述定位小球的相对位置遵从于:三个定位小球都位于水平仪的同一圆周上，顺次连接形成一个三角形，此三角形的某一条边与气泡水平仪的横轴刻度线平行。所述定位小球需处于一水平面上，通过微调螺丝的调节使得小球平面平行于气泡水平仪平面。所述基于光学定位系统的水平注册仪的制造精度小于等于0.5_。
[0030]结合图2所示，本发明一种基于光学定位系统的水平注册仪，通过配合光学定位系统及计算机计算得出加速器治疗床的旋转角度。其中所述计算机为英特尔奔腾4处理器2.2Ghz以上，并设置有旋转角度计算软件模块。所述旋转角度计算软件模块包括根据红外跟踪定位系统对治疗床的空间位置数据进行采集的数据采集模块和对动态数据分析处理的数据处理模块。所述计算机存储有CT图像信息，并可以对CT图像的坐标信息进行处理。所述红外跟踪定位系统为Polaris光学跟踪定位系统(Polaris Optical TrackingSystem)，该红外跟踪定位系统的探测精度具有0.5mm以上的分辨率。
[0031]本发明一种基于光学定位系统的水平注册仪，使用步骤如下:
[0032]I)打开加速器照射野，将加速器治疗床升高至治疗等中心高度，将水平注册仪摆放在治疗床上，使得水平注册仪的横轴刻度线与加速器照射野水平线重合，指向箭头指向加速器机头的方向，同时调整纵轴刻度线与加速器照射野竖直线重合。之后调节水平注册仪上的三个微调螺丝使得水平仪的气泡处于刻度线的中心圈内。
[0033]2)提供红外跟踪定位系统，利用该红外跟踪定位系统读取水平注册仪的空间位置并将该空间位置发送给计算机；
[0034]3)治疗时，利用该红外跟踪定位系统读取患者当时在治疗床上的位置坐标信息。
[0035]4)计算机根据上述数据及存储的CT图像的坐标信息计算出加速器治疗床旋转的角度，将计算结果显示在显示器上。
[0036]由以上可得，本发明一种基于光学定位系统的水平注册仪可通过红外跟踪定位系统分别采集治疗床、患者治疗时的空间位置信息，结合患者的CT图像位置信息，精确计算出治疗床的旋转角度。
[0037]应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
[0038]上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种基于光学定位系统的水平注册仪，其特征在于:所述水平注册仪包括气泡型水平仪、固定在上述水平仪上的固定支架、涂有反光材料的定位小球、用于调节的微调螺丝及用于指示方向的指向箭头。
2.如权利要求1所述的一种基于光学定位系统的水平注册仪，其特征在于:所述定位小球涂有特殊反光材料，可以反射红外光线。
3.如权利要求1或2中任意一项所述的一种基于光学定位系统的水平注册仪，其设计方式基于以下原则: 1)所述的定位小球固定于固定支架上，小球个数为三个； 2)所述定位小球的摆放位置遵从于:三个定位小球顺次连接形成一个三角形，此三角形的某一条边与气泡水平仪的横轴刻度线在一条直线上，且三个定位小球都位于水平仪的同一圆周上； 3)所述定位小球固定在一个水平面上，且平行于气泡水平仪平面。
4.如上述权利所要求的一种基于光学定位系统的水平注册仪，其特征在于:所述水平注册仪制造精度在0.5mm以内。
5.一种基于上述水平注册仪的计算放射治疗床空间坐标的方法，所述计算原理包括以下步骤: 红外跟踪定位系统读取出水平注册仪上三个定位小球的空间位置坐标，计算机计算两两小球之间的连线长度，最长的连线段所在直线即为治疗床坐标系的X轴向量方向； 根据三个定位小球的空间坐标确定一平面，计算这个平面的法向量即得到治疗床坐标系的Z轴向量方向； 将之前得到的X轴与Z轴向量叉乘，得到治疗床坐标系的Y轴向量方向。
6.一种基于上述水平注册仪的计算放射治疗床旋转角度的方法，所述计算原理包括以下步骤: 提供红外跟踪定位系统，利用该红外跟踪定位系统读取水平注册仪上三个定位小球的空间位置坐标并将该空间位置坐标发送给计算机； 计算机根据定位小球的空间位置信息进行计算记录下加速器治疗床的初始位置信息Zl ； 在放射治疗过程中，利用该红外跟踪定位系统获得患者治疗时的坐标信息Z2，通过对比计算患者的坐标信息Z2、患者CT图像坐标信息Z3，与记录下的治疗床初始位置信息Zl得到当前治疗床的旋转角度。
7.如权利要求5或6中任一所述的计算原理，其特征在于计算机设置有旋转角度计算软件模块，包括根据光学定位系统对加速器治疗床空间位置进行数据采集的数据采集模块和对数据分析处理的数据处理模块，同时计算机里储存有相应的CT图像信息，并可对CT图像坐标进行处理。
8.如上述权利所要求的一种基于水平注册仪的计算放射治疗床旋转角度的方法，其特征在于:所述红外跟踪定位系统为Polaris光学跟踪系统。
【专利摘要】本发明提供一种基于光学定位系统的水平注册仪，包括气泡型水平仪、定位小球、固定支架、微调螺丝、指向箭头。通过配合光学定位系统及计算机，所述计算机设置有旋转角度计算软件模块及存储有CT图像信息，从而实现计算出加速器治疗床的旋转角度。
【IPC分类】A61N5-10, G01B11-26
【公开号】CN104764420
【申请号】CN201510207967
【发明人】杨雅迪, 葛云, 张婕
【申请人】南京大学
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年4月27日