一種基于光學(xué)定位系統(tǒng)的水平注冊儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及加速器治療床旋轉(zhuǎn)角度測量領(lǐng)域，尤其涉及一種基于光學(xué)定位系統(tǒng)的用于在放射治療設(shè)備如直線加速器治療床的旋轉(zhuǎn)角度計算的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]醫(yī)用加速器，是一種能對帶電粒子加速的裝置。被加速的高能粒子轟擊金屬靶之后能夠產(chǎn)生X射線，產(chǎn)生的該種X射線往往能夠用于切除腫瘤。所以醫(yī)用加速器又常常被稱為X射線刀。在進(jìn)行放射治療的過程中，要求X射線需要精確地打在腫瘤位置，否則便會造成治療不徹底，或者傷害人體正常組織細(xì)胞。但是，在實(shí)際使用醫(yī)用加速器的過程中，醫(yī)生普遍反映沒有辦法得到治療床的旋轉(zhuǎn)角度，有可能影響放療治療質(zhì)量。
[0003]以現(xiàn)有的技術(shù)，治療床旋轉(zhuǎn)后，對于加速器治療床的旋轉(zhuǎn)角度沒有一個有效的辦法可以進(jìn)行測量。治療床旋轉(zhuǎn)之后的復(fù)原，也沒有一種有效的裝置可以測量其是否回到原始位置。
[0004]因此，有必要提供一種可以精確測量治療床旋轉(zhuǎn)角度的方法以解決上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種基于光學(xué)定位系統(tǒng)的，可以精確測量治療床旋轉(zhuǎn)角度的方法。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種基于光學(xué)定位系統(tǒng)的水平注冊儀，包括氣泡型水平儀、固定在上述水平儀上的固定支架、涂有特殊反光材料的定位小球、用于調(diào)節(jié)的微調(diào)螺絲及用于方向指示的指向箭頭。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，需配合光學(xué)定位系統(tǒng)及計算機(jī)共同使用。所述計算機(jī)設(shè)置有旋轉(zhuǎn)角度計算軟件模塊，包括根據(jù)光學(xué)定位系統(tǒng)對加速器治療床空間位置進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的數(shù)據(jù)采集模塊和對數(shù)據(jù)分析處理的數(shù)據(jù)處理模塊，同時計算機(jī)里儲存有相應(yīng)的CT圖像信息，并可對CT圖像坐標(biāo)進(jìn)行處理。
[0008]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述基于光學(xué)定位系統(tǒng)的水平注冊儀的設(shè)計方式遵循以下原則:
[0009]I)所述定位小球固定于固定支架上，小球個數(shù)為三個，且涂有特殊反光材料；
[0010]2)所述定位小球的擺放位置遵從于:三個定位小球順次連接形成一個三角形，此三角形的某一條邊與氣泡水平儀的橫軸刻度線平行，且三個定位小球都位于水平儀的同一圓周上；
[0011]3)所述定位小球固定在一個水平面上，且平行于氣泡水平儀平面。
[0012]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述基于光學(xué)定位系統(tǒng)的水平注冊儀的制造精度小于等于0.5mmο
[0013]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述紅外跟蹤定位系統(tǒng)為Polaris光學(xué)跟蹤系統(tǒng)。
[0014]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明還提供了一種基于上述水平注冊儀的計算放射治療床空間位置的方法，所述計算原理包括以下步驟(結(jié)合圖3、4所示):
[0015]I)提供紅外跟蹤定位系統(tǒng)讀取水平注冊儀上三個定位小球的空間位置坐標(biāo)，計算兩兩小球之間的連線長度，其中最長的連線段所在直線即為治療床坐標(biāo)系的X軸方向向量。
[0016]2)根據(jù)三個定位小球的空間坐標(biāo)確定一平面，計算這個平面的法向量即得到治療床坐標(biāo)系的Z軸方向向量。
[0017]3)將得到的X軸與Z軸向量叉乘，得到治療床坐標(biāo)系的Y軸方向向量。
[0018]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明還提供了一種基于上述水平注冊儀的計算加速器治療床旋轉(zhuǎn)角度的方法，所述計算原理包括以下步驟:
[0019]I)提供紅外跟蹤定位系統(tǒng)，利用該紅外跟蹤定位系統(tǒng)讀取定位小球的空間位置信息并將該空間位置發(fā)送給計算機(jī)；
[0020]2)計算機(jī)根據(jù)定位小球的空間位置信息進(jìn)行計算記錄下加速器治療床的初始位置信息Zl ；
[0021]3)在放射治療過程中，利用該紅外跟蹤定位系統(tǒng)獲得患者治療時的坐標(biāo)信息Z2，通過對比計算患者的坐標(biāo)信息Z2、患者CT圖像坐標(biāo)信息Z3，與記錄下的治療床初始位置信息Zl得到當(dāng)前治療床的旋轉(zhuǎn)角度。
[0022]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明一種基于光學(xué)定位系統(tǒng)的水平注冊儀可以通過光學(xué)定位系統(tǒng)采集加速器治療床的空間位置，結(jié)合CT圖像，達(dá)到精確計算加速器治療床旋轉(zhuǎn)角度的目的。
【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明一種基于光學(xué)定位系統(tǒng)的水平注冊儀的構(gòu)造圖。
[0024]圖2是本發(fā)明一種基于光學(xué)定位系統(tǒng)的水平注冊儀的系統(tǒng)原理框圖。
[0025]圖3是本發(fā)明一種基于光學(xué)定位系統(tǒng)的水平注冊儀計算治療床坐標(biāo)系Z軸方向向量的原理圖。
[0026]圖4是本發(fā)明一種基于光學(xué)定位系統(tǒng)的水平注冊儀計算治療床坐標(biāo)系Y軸方向向量的原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]以下將結(jié)合附圖所示的各實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。但這些實(shí)施方式并不限制于本發(fā)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)這些實(shí)施方式所做出的結(jié)構(gòu)、方法、或功能上的變換均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0028]結(jié)合圖1所示，本發(fā)明一種基于光學(xué)定位系統(tǒng)的水平注冊儀包括氣泡型水平儀、定位小球、固定支架、微調(diào)螺絲及指向箭頭。所述基于光學(xué)定位系統(tǒng)的水平注冊儀的制造方式遵循以下原則:
[0029]所述定位小球固定于固定支架上，小球個數(shù)為三個，且小球表面涂有特殊反光材料涂層，可以反射紅外光線。所述定位小球的相對位置遵從于:三個定位小球都位于水平儀的同一圓周上，順次連接形成一個三角形，此三角形的某一條邊與氣泡水平儀的橫軸刻度線平行。所述定位小球需處于一水平面上，通過微調(diào)螺絲的調(diào)節(jié)使得小球平面平行于氣泡水平儀平面。所述基于光學(xué)定位系統(tǒng)的水平注冊儀的制造精度小于等于0.5_。
[0030]結(jié)合圖2所示，本發(fā)明一種基于光學(xué)定位系統(tǒng)的水平注冊儀，通過配合光學(xué)定位系統(tǒng)及計算機(jī)計算得出加速器治療床的旋轉(zhuǎn)角度。其中所述計算機(jī)為英特爾奔騰4處理器2.2Ghz以上，并設(shè)置有旋轉(zhuǎn)角度計算軟件模塊。所述旋轉(zhuǎn)角度計算軟件模塊包括根據(jù)紅外跟蹤定位系統(tǒng)對治療床的空間位置數(shù)據(jù)進(jìn)行采集的數(shù)據(jù)采集模塊和對動態(tài)數(shù)據(jù)分析處理的數(shù)據(jù)處理模塊。所述計算機(jī)存儲有CT圖像信息，并可以對CT圖像的坐標(biāo)信息進(jìn)行處理。所述紅外跟蹤定位系統(tǒng)為Polaris光學(xué)跟蹤定位系統(tǒng)(Polaris Optical TrackingSystem)，該紅外跟蹤定位系統(tǒng)的探測精度具有0.5mm以上的分辨率。
[0031]本發(fā)明一種基于光學(xué)定位系統(tǒng)的水平注冊儀，使用步驟如下:
[0032]I)打開加速器照射野，將加速器治療床升高至治療等中心高度，將水平注冊儀擺放在治療床上，使得水平注冊儀的橫軸刻度線與加速器照射野水平線重合，指向箭頭指向加速器機(jī)頭的方向，同時調(diào)整縱軸刻度線與加速器照射野豎直線重合。之后調(diào)節(jié)水平注冊儀上的三個微調(diào)螺絲使得水平儀的氣泡處于刻度線的中心圈內(nèi)。
[0033]2)提供紅外跟蹤定位系統(tǒng)，利用該紅外跟蹤定位系統(tǒng)讀取水平注冊儀的空間位置并將該空間位置發(fā)送給計算機(jī)；
[0034]3)治療時，利用該紅外跟蹤定位系統(tǒng)讀取患者當(dāng)時在治療床上的位置坐標(biāo)信息。
[0035]4)計算機(jī)根據(jù)上述數(shù)據(jù)及存儲的CT圖像的坐標(biāo)信息計算出加速器治療床旋轉(zhuǎn)的角度，將計算結(jié)果顯示在顯示器上。
[0036]由以上可得，本發(fā)明一種基于光學(xué)定位系統(tǒng)的水平注冊儀可通過紅外跟蹤定位系統(tǒng)分別采集治療床、患者治療時的空間位置信息，結(jié)合患者的CT圖像位置信息，精確計算出治療床的旋轉(zhuǎn)角度。
[0037]應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個實(shí)施方式僅包含一個獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個整體，各實(shí)施方式中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。
[0038]上文所列出的一系列的詳細(xì)說明僅僅是針對本發(fā)明的可行性實(shí)施方式的具體說明，它們并非用以限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡未脫離本發(fā)明技藝精神所作的等效實(shí)施方式或變更均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于光學(xué)定位系統(tǒng)的水平注冊儀，其特征在于:所述水平注冊儀包括氣泡型水平儀、固定在上述水平儀上的固定支架、涂有反光材料的定位小球、用于調(diào)節(jié)的微調(diào)螺絲及用于指示方向的指向箭頭。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于光學(xué)定位系統(tǒng)的水平注冊儀，其特征在于:所述定位小球涂有特殊反光材料，可以反射紅外光線。
3.如權(quán)利要求1或2中任意一項(xiàng)所述的一種基于光學(xué)定位系統(tǒng)的水平注冊儀，其設(shè)計方式基于以下原則: 1)所述的定位小球固定于固定支架上，小球個數(shù)為三個； 2)所述定位小球的擺放位置遵從于:三個定位小球順次連接形成一個三角形，此三角形的某一條邊與氣泡水平儀的橫軸刻度線在一條直線上，且三個定位小球都位于水平儀的同一圓周上； 3)所述定位小球固定在一個水平面上，且平行于氣泡水平儀平面。
4.如上述權(quán)利所要求的一種基于光學(xué)定位系統(tǒng)的水平注冊儀，其特征在于:所述水平注冊儀制造精度在0.5mm以內(nèi)。
5.一種基于上述水平注冊儀的計算放射治療床空間坐標(biāo)的方法，所述計算原理包括以下步驟: 紅外跟蹤定位系統(tǒng)讀取出水平注冊儀上三個定位小球的空間位置坐標(biāo)，計算機(jī)計算兩兩小球之間的連線長度，最長的連線段所在直線即為治療床坐標(biāo)系的X軸向量方向； 根據(jù)三個定位小球的空間坐標(biāo)確定一平面，計算這個平面的法向量即得到治療床坐標(biāo)系的Z軸向量方向； 將之前得到的X軸與Z軸向量叉乘，得到治療床坐標(biāo)系的Y軸向量方向。
6.一種基于上述水平注冊儀的計算放射治療床旋轉(zhuǎn)角度的方法，所述計算原理包括以下步驟: 提供紅外跟蹤定位系統(tǒng)，利用該紅外跟蹤定位系統(tǒng)讀取水平注冊儀上三個定位小球的空間位置坐標(biāo)并將該空間位置坐標(biāo)發(fā)送給計算機(jī)； 計算機(jī)根據(jù)定位小球的空間位置信息進(jìn)行計算記錄下加速器治療床的初始位置信息Zl ； 在放射治療過程中，利用該紅外跟蹤定位系統(tǒng)獲得患者治療時的坐標(biāo)信息Z2，通過對比計算患者的坐標(biāo)信息Z2、患者CT圖像坐標(biāo)信息Z3，與記錄下的治療床初始位置信息Zl得到當(dāng)前治療床的旋轉(zhuǎn)角度。
7.如權(quán)利要求5或6中任一所述的計算原理，其特征在于計算機(jī)設(shè)置有旋轉(zhuǎn)角度計算軟件模塊，包括根據(jù)光學(xué)定位系統(tǒng)對加速器治療床空間位置進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的數(shù)據(jù)采集模塊和對數(shù)據(jù)分析處理的數(shù)據(jù)處理模塊，同時計算機(jī)里儲存有相應(yīng)的CT圖像信息，并可對CT圖像坐標(biāo)進(jìn)行處理。
8.如上述權(quán)利所要求的一種基于水平注冊儀的計算放射治療床旋轉(zhuǎn)角度的方法，其特征在于:所述紅外跟蹤定位系統(tǒng)為Polaris光學(xué)跟蹤系統(tǒng)。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于光學(xué)定位系統(tǒng)的水平注冊儀，包括氣泡型水平儀、定位小球、固定支架、微調(diào)螺絲、指向箭頭。通過配合光學(xué)定位系統(tǒng)及計算機(jī)，所述計算機(jī)設(shè)置有旋轉(zhuǎn)角度計算軟件模塊及存儲有CT圖像信息，從而實(shí)現(xiàn)計算出加速器治療床的旋轉(zhuǎn)角度。
【IPC分類】A61N5-10, G01B11-26
【公開號】CN104764420
【申請?zhí)枴緾N201510207967
【發(fā)明人】楊雅迪, 葛云, 張婕
【申請人】南京大學(xué)
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2015年4月27日