一种放疗监控系统以及放疗系统的制作方法

1.本技术涉及放疗设备技术领域，具体而言，涉及一种放疗监控系统以及放疗系统。


背景技术：

2.随着体表引导放射治疗系统(sgrt，surface guided radiotherapy system)在放射治疗设备中的普及，利用体表监控设备获取的体表信息作为患者定位的手段，得到了广泛的应用。
3.然而，由于对于非开放式机架例如滚筒机架的放疗设备而言，非开放式机架内的空间有限，若体表监控设备设置于非开放式机架内部，由于空间因素会导致监控设备的可视角度较小，无法准确获取患者的位姿信息，进而无法准确的监控患者是否发生了位置移动。


技术实现要素：

4.本技术的目的在于提供一种放疗监控系统以及放疗系统，可以更加准确地获取待监控目标的位姿信息以及确定待监控目标是否发生了移动。
5.本技术的实施例是这样实现的：
6.本技术实施例的一方面，提供一种放疗监控系统，该放疗监控系统包括：第一结构光相机、第二结构光相机、控制设备；
7.第一结构光相机与控制设备通信连接，用以在放射治疗之前第一结构光相机的第一视角下采集第一轮廓数据，并将第一轮廓数据发送给控制设备，第一轮廓数据中包括：放疗设备中位于第一位置的患者支撑装置上的待监控目标；控制设备与放疗设备通信连接，用以接收第一轮廓数据并基于第一轮廓数据对待监控目标进行摆位控制；
8.第二结构光相机与控制设备通信连接，用以在放射治疗过程中第二结构光相机的第二视角下采集第二轮廓数据，并将第二轮廓数据发送给控制设备，第一视角和第二视角为不同的视角，第二轮廓数据中包括：放疗设备中位于第二位置的患者支撑装置上待监控目标；控制设备还用于接收第二轮廓数据，并基于第二轮廓数据对待监控目标进行放射治疗过程中的监控。
9.可选地，第一结构光相机为至少两个，分别设置于放疗设备之外的第一预设位置，至少两个第一结构光相机在第一预设位置采集轮廓数据时，在放射治疗之前的待监控目标处于至少两个第一结构光相机的视野范围内。
10.可选地，第一结构光相机为两个，分别位于患者支撑装置的两侧。
11.可选地，第二结构光相机设置于第二预设位置，第二结构光相机在第二预设位置采集轮廓数据时，在放射治疗过程中的待监控目标处于第二结构光相机的视野范围内。
12.可选地，第二预设位置为患者支撑装置上的预设位置或者放疗设备的壳体上的预设位置。
13.可选地，第一结构光相机包括：第一结构光相机本体以及与第一结构光相机本体
连接的第一相机支架，和/或，第二结构光相机包括：第二结构光相机本体以及与第二结构光相机本体连接的第二相机支架。
14.可选地，第一相机支架和/或第二相机支架为可以伸缩支架。
15.可选地，第一结构光相机本体和/或第二结构光相机本体的视角角度可调。
16.可选地，该放疗监控系统还包括信号发生设备；信号发生设备分别与第一结构光相机、第二结构光相机以及控制设备通信连接；
17.控制设备还用于将信号控制指令发送给信号发生设备；
18.信号发生设备用于根据信号控制指令控制第一结构光相机或者第二结构光相机同步工作。
19.本技术实施例的另一方面，提供一种放疗系统，放疗系统包括：放疗监控系统以及放疗设备，放疗设备与放疗监控系统中的控制设备通信连接。
20.可选地，放疗设备包括：非开放式机架以及患者支撑装置；
21.控制设备与患者支撑装置通信连接，用以根据第一轮廓数据，对位于非开放式机架一侧的患者支撑装置进行摆位控制，以将患者支撑装置移动至目标运行位置；
22.控制设备还与非开放式机架通信连接，用以根据第二轮廓数据调整非开放式机架的工作状态。
23.本技术实施例的有益效果包括：
24.本技术实施例提供的一种放疗监控系统以及放疗系统中，该放疗监控系统包括：第一结构光相机、第二结构光相机、控制设备；第一结构光相机与控制设备通信连接，用以在放射治疗之前第一结构光相机的第一视角下采集第一轮廓数据，并将第一轮廓数据发送给控制设备，第一轮廓数据中包括：放疗设备中位于第一位置的患者支撑装置上的待监控目标；控制设备与放疗设备通信连接，用以接收第一轮廓数据并基于第一轮廓数据对待监控目标进行摆位控制；第二结构光相机与控制设备通信连接，用以在放射治疗过程中第二结构光相机的第二视角下采集第二轮廓数据，并将第二轮廓数据发送给控制设备，第一视角和第二视角为不同的视角，第二轮廓数据中包括：放疗设备中位于第二位置的患者支撑装置上待监控目标；控制设备还用于接收第二轮廓数据，并基于第二轮廓数据对待监控目标进行放射治疗过程中的监控。其中，通过第一结构光相机获取到的第一轮廓数据可以实现对待监控目标的摆位控制，可以更加准确地实现对待监控目标的摆位移动；另外，通过第二结构光相机获取到的第二轮廓数据可以在进行摆位控制后对待监控目标的进行放疗治疗过程中进行监控，可以更加准确地获取待监控目标的位姿信息以及确定待监控目标是否在治疗过程中发生了移动，进而可以提高系统的安全性。
附图说明
25.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
26.图1为本技术实施例提供的放疗监控系统的结构示意图一；
27.图2为本技术实施例提供的放疗监控系统的结构示意图二；
28.图3为本技术实施例提供的放疗系统的结构示意图；
29.图4为本技术实施例提供的放疗设备的结构示意图。
30.图标：100-放疗监控系统；110-第一结构光相机；120-第二结构光相机；130-控制设备；200-放疗设备；210-患者支撑装置；220-非开放式机架；300-信号发生设备。
具体实施方式
31.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
32.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
33.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
34.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
35.下面来解释本技术实施例中提供的放疗监控系统中各个结构的位置关系以及连接关系。
36.图1为本技术实施例提供的放疗监控系统的结构示意图一，请参照图1，该放疗监控系统包括：第一结构光相机110、第二结构光相机120、控制设备130；第一结构光相机110与控制设备130通信连接，用以在放射治疗之前第一结构光相机110的第一视角下采集第一轮廓数据，并将第一轮廓数据发送给控制设备130，第一轮廓数据中包括：放疗设备中位于第一位置的患者支撑装置210上的待监控目标(待监控目标未进入放疗设备的治疗空间内)；控制设备130被配置与放疗设备通信连接，用以接收第一轮廓数据并基于第一轮廓数据对待监控目标进行摆位控制；第二结构光相机120与控制设备130通信连接，用以在放射治疗过程中第二结构光相机120的第二视角下采集第二轮廓数据，并将第二轮廓数据发送给控制设备130，第一视角和第二视角为不同的视角，第二轮廓数据中包括：放疗设备中位于第二位置的患者支撑装置210上待监控目标(待监控目标已进入放疗设备的治疗空间内)；控制设备130还用以接收第二轮廓数据，并基于第二轮廓数据对待监控目标进行放射治疗过程中的监控。
37.上述第一结构光相机110和第二结构光相机120均可以是一种点云相机(也称为：三维相机)，由内置的投影装置(例如：投斑器)发射结构光(例如：点斑、条纹斑等)，结构光投射到待监控目标表面后，通过相机内部的采集装置(例如：镜头)采集反射的结构光，得到待监控目标对应的轮廓数据，该轮廓数据包括构成待监控目标轮廓的多个轮廓点数据，根据轮廓数据可以来确定待监控目标的位置和深度等信息，进而复原整个三维空间的待监控目标的三维轮廓。
38.在第一结构光相机110和第二结构光相机120获取患者的体表轮廓信息之后，可将
体表轮廓信息发送给控制设备130，进而可以使控制设备130根据上述体表轮廓信息、以及预设的ct(computed tomography，电子计算机断层扫描)成像数据的体表轮廓，得到待控制目标的偏移量。
39.可选地，控制设备130具体可以是任意类型的计算机设备，例如：服务器、计算机、手机、平板电脑、专用电子设备等，在此不作限制。
40.可选地，放疗设备可以是进行放疗工作的设备，该设备可以与控制装置连接，通过控制装置来控制放疗设备的工作，控制装置可以是上述控制设备130也可以是与控制设备130通信连接的其他控制器，在此不作具体限制。
41.可选地，上述放疗设备可以包括：患者支撑装置210和非开放式机架220，其中，患者支撑装置210可以是支撑床或者支撑椅，用于承载待监控目标，患者支撑装置210可以与上述控制装置连接，用以在控制装置的控制下相对非开放式机架220移动；非开放式机架220可以是任意半封闭的形状，例如：半球状或者环形滚筒机架，但不以此为限，患者可以在非开放式机架220内进行放疗治疗，在进行放疗治疗时，可以将患者支撑装置210的一部分移动至非开放式机架220中，进行放疗治疗工作；在不进行放疗治疗时，患者支撑装置210可以设置于非开放式机架外。
42.可选地，第一结构光相机110可以采集到待监控目标的第一轮廓数据，第一轮廓数据可以是当待监控目标处于第一状态时所获取的轮廓数据，其中，待监控目标可以是患者，第一状态可以是待监控目标处于患者支撑装置210上且患者支撑装置210位于上述第一位置时的状态，此状态下，患者尚未开始进行放疗治疗，需要通过第一结构光相机110进行摆位控制。
43.可选地，第一位置可以是患者支撑装置210整体处于放疗设备外时的位置，第一视角即为可以获取到第一位置处轮廓数据的视角。
44.可选地，第二结构光相机120可以采集到待监控目标的第二轮廓数据，第二轮廓数据可以是当待监控目标处于第二状态时所获取的轮廓数据，其中，第二状态可以是待监控目标处于患者支撑装置210上且患者支撑装置210位于上述第二位置时的状态，此状态下，患者已经开始进行放疗治疗，需要通过第二结构光相机120实时监控。
45.可选地，第二位置可以是患者支撑装置进行摆位控制后的放射治疗阶段，患者支撑装置一部分处于放疗设备的非开放式机架空间内时的位置，第二视角即为可以获取到第二位置处轮廓数据的视角。
46.下面来具体解释本技术实施例中所涉及的放疗监控系统的工作流程：
47.(1)摆位控制阶段
48.在该阶段中，控制设备控制第一结构光相机工作，患者支撑装置位于上述第一位置，待监控目标处于患者支撑装置上。
49.控制设备通过第一结构光相机获取待监控目标的第一轮廓数据，并可以通过预设的参考图像获取目标的参考外轮廓数据，将第一轮廓数据与参考外轮廓数据进行比较，得到目标的偏移量。控制设备可以将偏移量发送给控制装置(若控制装置即为控制设备则无需发送，直接对放疗设备的患者支撑装置进行控制)，控制患者支撑装置的移动，以使目标的轮廓数据与参考轮廓数据之间的偏移量在预设范围内(预设范围例如可以是在0.1毫米内)，进而使得待监控目标的待放疗位置(靶点)位于整个放疗设备的虚拟等中心点，当患者
支撑装置所处的位置与虚拟等中心点的位置的相对偏移量在预设阈值范围内时，摆位移动结束，控制患者支撑装置按照预设的虚拟等中心点和实际等中心点的映射关系，将患者支撑装置移动至实际等中心点，在此过程中待监控目标与患者支撑装置的相对位置保持不变。
50.其中，虚拟等中心点可以是位于非开放式机架外的一个点，该虚拟等中心点仅用于实际等中心点的计算，无实际物理含义；实际等中心点可以是位于非开放式机架内的一个中心点，由于在非开放式机架内空间较小角度有限，导致了不能准确监控是否到达该位置，因此，可以通过预设好的虚拟等中心点与实际等中心点的预设位置关系，从而实现将待监控目标的待放疗位置移动至实际等中心点处。
51.其中，待放疗位置可以是待监控目标需要进行放疗治疗的位置，例如可以是患者头部的某一靶点，在此不作具体限制，可以根据实际需求进行设置。
52.可选地，在摆位控制阶段中，在第一结构光相机工作之前，还可以先加载患者治疗计划的ct信息(通常为用户提供或者通过ct相关设备获取的信息)，进而可以基于ct信息勾画的患者体表作为待配准模板也即是本技术实施例中的预设模板轮廓数据，在第一结构光相机工作的过程中，可以实时采集患者的体表信息(包括6个体表数据：三维方向上的位置偏差以及三维方向上的角度偏差)，在调整的过程中，第一结构光相机的角度精度以及患者支撑装置的位移精度应当满足预设的条件，例如：角度精度小于等于0.1
°
；位移精度小于等于0.5mm。
53.(2)放疗监控阶段
54.在该阶段中，控制设备控制第二结构光相机工作，放疗设备中的患者支撑装置一部分位于非开放式机架内，患者这支撑装置位于上述第二位置(也即是前述的实际等中心点的位置)，待监控目标处于患者支撑装置上。
55.控制设备并可以通过预设的参考图像获取目标的参考外轮廓数据，将第二轮廓数据与参考外轮廓数据进行比较，得到目标的偏移量。
56.控制设备可以通过第二结构光相机获取待监控目标的第二轮廓数据，基于第二轮廓数据，计算当前待监控目标的第二轮廓数据相对于参考轮廓数据(根据配准模板生成的参考轮廓数据)的当前实际偏移量是否超出预设的偏移量阈值，若未超出偏移量阈值，则可以确定待监控目标继续进行放疗治疗；相对的，若超出偏移量阈值，则可以中止或暂停对待监控目标进行放疗治疗，并将根据当前实际偏移量移动患者支撑装置或者修改治疗计划。
57.可选地，在放疗监控阶段中，可以将摆位最终结果得到的体表信息(包含待监控目标的待监控区域，例如面部)作为监控时的配准模板，或者，继续以前述的预设模板轮廓数据作为配准模板，在进行放疗监控的过程中，患者会佩戴面膜，为了提高配准准确性，第二结构光相机开始工作之后，可以实时采集点云数据，基于点云数据确定待配准的点云区域(与配置模板一致的待监控区域作为待配准的点云区域)，作为第二轮廓数据，对第二轮廓数据可以与预设模板轮廓数据进行实时比较，并可以将实时采集患者的体表信息发送给控制设备，以根据配准结果对放射治疗进行体表成像引导。
58.本技术实施例提供的一种放疗监控系统中，该放疗监控系统包括：第一结构光相机、第二结构光相机、控制设备；第一结构光相机与控制设备通信连接，用以在放射治疗之前第一结构光相机的第一视角下采集第一轮廓数据，并将第一轮廓数据发送给控制设备，
第一轮廓数据中包括：放疗设备中位于第一位置的患者支撑装置上的待监控目标；控制设备与放疗设备通信连接，用以接收第一轮廓数据并基于第一轮廓数据对待监控目标进行摆位控制；第二结构光相机与控制设备通信连接，用以在放射治疗过程中第二结构光相机的第二视角下采集第二轮廓数据，并将第二轮廓数据发送给控制设备，第一视角和第二视角为不同的视角，第二轮廓数据中包括：放疗设备中位于第二位置的患者支撑装置上待监控目标；控制设备还用于接收第二轮廓数据，并基于第二轮廓数据对待监控目标进行放射治疗过程中的监控。其中，通过第一结构光相机获取到的第一轮廓数据可以实现对待监控目标的摆位控制，可以更加准确地实现对待监控目标的摆位移动；另外，通过第二结构光相机获取到的第二轮廓数据可以在进行摆位控制后对待监控目标的进行放疗治疗过程中进行监控，可以更加准确地获取待监控目标的位姿信息以及确定待监控目标是否在治疗过程中发生了移动，进而可以提高系统的安全性。
59.可选地，图1所示的系统内各个结构设置的位置可以是进行摆位控制前的位置，在进行摆位控制后，将待监控目标移动至第二位置后，部分位置发生了变动。
60.下面来解释本技术实施例中提供的放疗监控系统中各个结构的另一位置关系以及连接关系。
61.图2为本技术实施例提供的放疗监控系统的结构示意图二，请参照图2，图2所示的位置关系即为进行放疗监控过程中，该放疗监控系统内的位置关系。
62.可选地，第一结构光相机110为至少两个，分别设置于放疗设备之外的第一预设位置，至少两个第一结构光相机110在第一预设位置采集轮廓数据时，在放射治疗之前的待监控目标处于至少两个第一结构光相机110的视野范围内。
63.可选地，第一结构光相机110为两个，分别位于患者支撑装置210的两侧。
64.可选地，在实际摆位监控的过程中，为了更加准确地实现对待监控目标的监控，可以设置多个第一结构光相机，例如：可以设置两个，分别位于患者支撑装置两侧的天花板上、两侧地面的支撑架上，或者，其他可以获取轮廓信息的位置，在此不作限制，凡是可以实现在第一预设位置获取满足预设条件的轮廓数据即可。
65.可选地，第二结构光相机120设置于第二预设位置，第二结构光相机120在第二预设位置采集轮廓数据时，在放射治疗过程中的待监控目标处于第二结构光相机的视野范围内。
66.可选地，第二预设位置为患者支撑装置上的预设位置或者放疗设备的壳体上的预设位置。
67.可选地，若第二结构光相机120设置于在患者支撑装置上，可以设置于患者支撑装置的尾部，并朝向非开放式机架的方向以获取轮廓数据(第二结构光相机工作时待监控目标处于非开放式机架内)；若在非开放式机架的壳体上，可以通过吊架等方式固定朝向非开放式机架的舱体内部以获取轮廓数据，或者也可以设置在非开放式机架内侧的后方获取轮廓数据。
68.可选地，第一结构光相机包括：第一结构光相机本体以及与第一结构光相机本体连接的第一相机支架，和/或，第二结构光相机包括：第二结构光相机本体以及与第二结构光相机本体连接的第二相机支架。
69.可选地，第一相机支架、第二相机支架可以设置于地面上、患者支撑装置上或者场
景预设范围内任一位置，凡是可以实现对第二轮廓数据的正常获取即可，在此不作具体限制。
70.可选地，第一相机支架和/或第二相机支架具体可以是可以伸缩支架。
71.可选地，放疗设备的工作状态包括：运行状态、中止状态；控制设备具体用于根据第二轮廓数据确定处于运行状态的放疗设备是否满足预设条件，若不满足，控制放疗设备进入中止状态，预设条件为第二轮廓数据与预设模板轮廓数据的配准结果大于预设配准结果。
72.可选地，放疗设备可以通过与控制设备连接直接受控制设备的控制或者通过与前述控制装置连接间接受控制设备的控制。控制设备可以基于第二轮廓数据进行监控计算，计算当前待监控目标的第二轮廓数据相对于参考轮廓数据是否超出偏移量阈值，若未超出相对于参考轮廓数据，则可以确定待监控目标可以继续进行放疗治疗；相对的，若超出偏移量阈值，则可以确定待监控目标出现了位置偏差，继续治疗可能存在危险，则可以中止放疗治疗，并根据当前实际偏移量移动患者支撑装置移动。
73.可选地，第一结构光相机本体和/或第二结构光相机本体的视角角度可调。
74.可选地，视角角度可以是人为进行手动调整，或者，也可以通过在第一结构光相机和/或第二结构光相机内设置电机等器件实现转动控制的方式进行视角角度的调整。
75.可选地，该放疗监控系统还包括信号发生设备300；信号发生设备300可以分别与第一结构光相机110、第二结构光相机120以及控制设备130通信连接；控制设备130还用于将信号控制指令发送给信号发生设备300；信号发生设备300用于根据信号控制指令控制第一结构光相机110以及第二结构光相机120同步工作。
76.可选地，控制设备可以通过信号发生设备来向多个结构光相机发送控制指令，信号发生设备可以基于对每个结构光相机的控制指令进行同步处理，以使第一结构光相机以及第二结构光相机同步工作。
77.可选地，当存在多个第一结构光相机时，例如两个，可以通过信号发生设备实现两个第一结构光相机的同步工作，从而更加准确、同步地获取两组第一轮廓数据，进而可以基于同步时间下的两组第一轮廓数据更加准确地实现整体轮廓的确定，相应地也就可以更加准确地进行摆位控制。
78.可选地，在整个系统开始工作之前，可以对各个相机进行等中心坐标系转换的标定，标定时ax＝b，进而可以求得矩阵a，不同位置的结构光相机即可通过矩阵a将自身坐标系x转为等中心坐标系b。
79.下面来具体解释本技术实施例中提供的放疗系统的整体结构关系。
80.图3为本技术实施例提供的放疗系统的结构示意图，请参照图3，放疗系统包括：放疗监控系统100以及放疗设备200，放疗设备200与放疗监控系统100中的控制设备130通信连接。
81.图4为本技术实施例提供的放疗设备的结构示意图，请参照图4，放疗设备200包括：非开放式机架220以及患者支撑装置210；控制设备130与患者支撑装置210通信连接。
82.可选地，目标运行位置即为上述虚拟等中心点的位置。摆位控制即为患者支撑装置由初始位置移动至虚拟等中心点位置的过程。
83.上仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
84.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。