[发明专利]一种监测生理运动曲线和体表轮廓的方法及系统

说明书

本发明公开了一种监测生理运动曲线的方法，包括以下步骤：S1、在被测者身体上放置标识物；S2、利用双目摄像机和红外传感器采集标识物的坐标；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。相应地，本发明还公开了一种监测体表轮廓的方法和监测生理运动曲线和体表轮廓的系统。本发明通过双目摄像机的光学成像系统与红外传感器的红外成像系统的结合，能够自动跟踪标识物，应对红外死角、环境光照等客观因素的细微变化带来的问题，不需要人工摆位，实现目标位置的准确定位。

技术领域

本发明涉及医疗设备领域，尤其涉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

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、钴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、膀胱充盈、肠胃蠕动、肿瘤的增大和减小，以及器官的弹性形变、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，这样使得射线靶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辐射，降低了疗效并产生副作用，直接影响到肿瘤治疗的效果。

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，使肿瘤在门控窗内的残余运动最小，该方法通常分为以下三种：

(1)基于体表标识物技术，如已商用的瓦里安公司的Real-time PositionManagement 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。

(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，设置流量阈值，以此来产生门控信号。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。

(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，由此产生门控信号。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。

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，这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。

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门控信号的方法，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10s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YCbCr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

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，包括以下步骤：

S1、在被测者的身体上放置标识物；

S2、利用双目摄像机和红外传感器采集标识物的坐标；

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。

进一步地，所述步骤S3具体包括：