一种摆位验证及体表运动监测系统及方法与流程

1.本发明涉及精准诊疗技术领域，尤其涉及一种摆位验证及体表运动监测系统及方法。


背景技术：

2.摆位验证及呼吸运动监测在临床诊断和治疗中具有广泛应用，特别是在放射治疗领域，摆位验证及体表运动监测对于确保放射治疗的高质量具有非常重要的意义。摆位验证就是验证患者的摆位误差，也就是验证患者在加速器上的体位与定位ct扫描时体位的一致性。呼吸运动监测是对运动靶区进行放射治疗的关键技术之一。
3.常用的摆位验证包括二维和三维两种方法，三维验证方法用mvct或cbct与计划ct进行比较，二维验证方法包括：电子射野成像验证、mv-kv混合或kv-kv平片验证，上述这些方法都存在额外的辐射剂量、成像质量不佳等问题，且成本昂贵。
4.肿瘤的呼吸运动是对诸如胸部或腹部区域等运动靶区进行放射治疗的关键问题。尽管可以通过增加内部余量使指定剂量集中于靶区体积，但减小照射体积对于降低周围正常组织的剂量至关重要。运动监测技术可改善肿瘤的剂量分布，并减少对周围危及器官的剂量。体表运动监测是一种对患者非常友好的非侵入性呼吸运动监测方法，体表运动与实际肿瘤运动具有相关性，并与呼吸同步，通过建立体表运动与内部肿瘤运动的关联模型从而可以实现对肿瘤的运动监测，已在临床上得到广泛应用，例如varian医疗公司的rpm呼吸运动监测系统利用optotrack跟踪系统监测放置在患者体表上刚性咬合挡块上的多个红外发光二极管实现对体表运动的监测，这类设备一方面挡块会影响照射剂量，价格非常昂贵，另一方面这类设备的成像区域存在被加速器机架遮挡的可能。


技术实现要素：

5.本公开所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种摆位验证及体表运动监测系统及方法，具有摆位验证及体表运动监测双重功能，能提高诊疗精度，减少辐射损伤，有效降低成本。
6.本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
7.根据本公开的一个方面，提供了一种摆位验证及体表运动监测系统，包括数据采集装置、摆位验证及体表运动监测数据处理装置；所述数据采集装置包括深度相机及标记物，所述深度相机采集被检测对象的深度图像和可见光图像；所述摆位验证及体表运动跟踪数据处理装置与深度相机数据连通，并配置成获取所述深度相机提供的深度图像和可见光图像；所述摆位验证及体表运动跟踪数据处理装置包括摆位验证数据处理模块和体表运动跟踪数据处理模块，摆位验证数据处理模块配置成基于所述深度图像和可见光图像生成被检测对象的位姿并生成摆位验证结果，体表运动跟踪数据处理模块配置成基于所述深度图像和可见光图像生成感兴趣区域的体表运动数据。
8.在所述的摆位验证及体表运动监测系统中，其中，任一所述标记物都包含唯一的
标识，用于对感兴趣体表区域进行标记。
9.所述摆位验证及体表运动监测系统还包括语音提示装置，所述语音提示装置与摆位验证及体表运动跟踪数据处理装置数据连通，其用于提示被检测对象的摆位和/或身份是否正确。
10.所述摆位验证及体表运动监测系统还包括证件信息采集装置，所述证件信息采集机构与摆位验证及体表运动跟踪数据处理装置数据连通，用于采集被检测对象的证件信息。
11.在所述的摆位验证及体表运动监测系统中，其中，所述摆位验证数据处理模块进一步配置成基于所述被检测对象的证件信息和所述可见光图像和/或深度图像验证所述被检测对象的身份。
12.在所述的摆位验证及体表运动监测系统中，其中，所述体表运动跟踪数据处理模块进一步配置成基于所述被检测对象的可见光图像获取各标记物标记的感兴趣区域，并基于各感兴趣区域的深度图像生成各感兴趣区域的体表运动数据。
13.在所述的摆位验证及体表运动监测系统中，其中，所述体表运动跟踪数据处理模块进一步配置成对基于多个深度相机生成的感兴趣区域体表运动数据进行分析和均值处理产生准确的感兴趣区域体表运动数据。
14.所述摆位验证及体表运动监测系统还包括图像显示装置，所述图像显示装置与摆位验证及体表运动跟踪数据处理装置数据连通，所述图像显示装置能够显示所述深度图像和/或可见光图像和/或感兴趣区域的体表运动数据。
15.根据本公开的另一个方面，提供了一种摆位验证及体表运动监测方法，其使用上述摆位验证及体表运动监测系统进行测量和处理，该方法包括以下步骤：
16.步骤1：被检测对象将其证件被置于证件信息采集机构上，进入指定诊疗区域并调整好摆位位姿；
17.步骤2：工作人员将标记物置于被检测对象的待检测区域，深度相机采集被检测对象感兴趣区域深度图像和可见光图像发送给摆位验证数据处理模块；
18.步骤3：证件信息采集机构获取被检测人员的证件信息发送给摆位验证数据处理模块，摆位验证数据处理模块对所述深度图像和可见光图像进行处理，并与被检测人员的证件信息进行比对和核查，将身份验证结果发送给图像显示装置和语音提示装置；
19.步骤4：摆位验证数据处理模块对所述深度图像和可见光图像进行处理，对被检测对象摆位的位姿进行分析和处理生成摆位验证结果；
20.步骤5：摆位验证数据处理模块对所述可见光图像进行处理，判断所述标记物是否专属于当前被检测对象；
21.步骤6：深度相机以不低于每秒20帧的速度对感兴趣区域进行采集，将采集的深度图像和可见光图像发送给体表运动监测数据处理模块，体表运动监测数据处理模块对深度图像和可见光图像进行处理和分析生成各个标记物标记区域的体表运动监测数据；
22.步骤7：体表运动监测数据处理模块对各个深度相机产生的体表运动数据进行分析和均值处理，生成各个标记物标记区域的体表运动监测数据；
23.步骤8：图像显示装置显示被检测对象的深度图像和/或可见光图像和/或体表运动监测数据和/或摆位验证结果。
24.本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
25.本发明具有摆位验证及体表运动监测双重功能，能提高诊疗精度，减少辐射损伤，有效降低成本。
附图说明
26.图1为用于人体的摆位验证及体表运动监测系统的原理框图；
27.图2为用于人体的摆位验证及体表运动监测方法的流程图。
具体实施方式
28.下面将结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。
29.在以下的实施例中，以被检测对象为人体的摆位验证及体表运动监测系统及方法为例阐述本发明，但这不应被理解为对本发明的限制。
30.请参考图1，图1为用于人体的摆位验证及体表运动监测系统的原理框图，该系统包括数据采集装置、摆位验证及体表运动监测数据处理装置、图像显示装置a和图像显示装置b、以及语音提示装置a和语音提示装置b。
31.所述数据采集装置包括深度相机a、深度相机b、标记物以及证件信息采集机构，所述深度相机同时采集被检测对象的深度图像和可见光图像，利用一对深度相机a和深度相机b可以避免数据丢失，生成更准确的体表运动数据；任一所述标记物都配置成包含唯一的标识，用于对感兴趣体表区域进行标记；所述证件信息采集机构设置在监测设备间内，用于采集被监测对象的证件信息。
32.所述摆位验证及体表运动监测数据处理装置与数据采集装置数据连通，能够获取所述深度图像、可见光图像和被检测人员的身份信息；摆位验证及体表运动监测数据处理装置也可以向数据采集装置发送信息，例如，指示数据采集装置开始采集深度图像和可见光图像。
33.所述摆位验证及体表运动监测数据处理装置包括摆位验证数据处理模块和体表运动监测数据处理模块，摆位验证数据处理模块和体表运动监测数据处理模块数据连通；摆位验证数据处理模块能够对所述深度图像和可见光图像进行处理生成被检测对象的位姿并生成摆位验证结果；体表运动监测数据处理模块能够对所述深度图像和可见光图像进行处理生成感兴趣区域的体表运动数据。
34.所述摆位验证及体表运动监测数据处理装置还与图像显示装置a和图像显示装置b数据连通。工作人员端图像显示装置a设置在工作室，设备端图像显示装置b设置在监测设备间，以供工作人员查看监测信息和图像。
35.所述摆位验证及体表运动监测数据处理装置还与语音提示装置a和语音提示装置b数据连通。工作人员端语音提示装置a设置在工作室，设备端语音提示装置b设置在监测设备间，以供例如语音提示或如工作人员与被检测人员进行交流使用。
36.所述摆位验证数据处理模块进一步配置成，基于所述被检测对象的证件信息和所述可见光图像和/或深度图像验证所述被检测对象的身份。
37.所述体表运动监测数据处理模块进一步配置成，基于所述被检测对象的可见光图像获取各标记物的标记区域，并基于各标记物标记区域的深度图像生成各标记物标记区域
的体表运动数据。
38.所述体表运动监测数据处理模块进一步配置成，对基于多个深度相机生成的各标记物标记区域体表运动数据进行分析和均值处理产生更准确的各标记物标记区域的体表运动数据。
39.本公开还提供一种基于摆位验证及体表运动监测系统的摆位验证及体表运动监测方法。在下面的描述中，将具体说明所述方法的实施方式，其中使用了附图1标记，但应当理解，这些附图标记的使用并不具备限制作用，而仅仅是为了方便对技术方案的理解。换句话说，下面的方法并不仅限于使用前述的摆位验证及体表运动监测系统及其部件来执行。
40.图2为用于人体的摆位验证及体表运动监测方法的流程图。图2给出的方法能获得准确的摆位信息和体表运动监测信息，提高诊疗精度，减少辐射损伤，有效降低成本，该方法包括如下步骤：
41.步骤1：被检测人员将其证件被置于证件信息采集机构上，进入指定诊疗区域并调整好摆位位姿；
42.步骤2：工作人员将标记物置于被检测对象的待检测区域，深度相机采集被检测人员感兴趣区域深度图像和可见光图像发送给摆位验证数据处理模块；证件信息采集机构获取被检测人员的证件信息发送给摆位验证数据处理模块；
43.步骤3：摆位验证数据处理模块对所述深度图像和可见光图像进行处理，并与被检测人员的证件信息进行比对和核查，将身份验证结果发送给图像显示装置和语音提示装置；
44.步骤4：摆位验证数据处理模块对所述深度图像和可见光图像进行处理，对被检测人员摆位的位姿进行分析和处理生成摆位验证结果；
45.步骤5：摆位验证数据处理模块对所述可见光图像进行处理，判断所述标记物是否专属于当前被检测人员；
46.步骤6：深度相机以不低于每秒20帧的速度对感兴趣区域进行采集，将采集的深度图像和可见光图像发送给体表运动监测数据处理模块，体表运动监测数据处理模块对深度图像和可见光图像进行处理和分析生成各个标记物标记区域的体表运动监测数据；
47.步骤7：体表运动监测数据处理模块对各个深度相机产生的体表运动数据进行分析和均值处理，生成各个标记物标记区域的体表运动监测数据；
48.步骤8：图像显示装置显示被检测对象的深度图像和/或可见光图像和/或体表运动监测数据和/或摆位验证结果。
49.本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
50.以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。