[发明专利]校准与放射治疗装置一起使用的患者监控系统的方法

说明书

患者监控系统的图像检测器(10)用于(S6‑1)得到在各种方位和位置处的校准板(100)或其它校准对象的一组校准图像。这些所得到的校准图像然后被存储并处理以计算定义图像检测器的位置和方位的摄像机参数和识别图像检测器的内部特征的参数，且所计算的参数被存储(S6‑2)。随后，通过使用(S6‑3)图像检测器(10)以得到校准板(100)或校准对象的额外图像来重新校准患者监控系统。额外图像和所存储的摄像机参数然后用于检测在图像检测器(10)的内部特征中的任何表观变化(S6‑4)。如果检测到在图像检测器(10)的内部特征中的变化，则使用图像检测器(10)得到另一组校准图像并使用该另一组校准图像来重新计算图像检测器的摄像机参数。如果没有检测到在图像检测器的内部参数中的变化，则通过使用所存储的一组校准图像和由图像检测器得到的校准对象的额外图像重新计算图像检测器的摄像机参数来实现患者监控系统的重新校准。

技术领域

本发明涉及校准用于在放射疗法期间监控患者的位置的患者监控系统的方法。特别是，本发明的实施方式涉及校准与放射治疗装置和类似装置一起使用的立体摄像机系统的方法，其中准确的定位及患者运动的检测对成功的治疗是重要的。

背景技术

放射疗法由将辐射束投射到患者身体的预定部位上以便消灭或消除在其中存在的肿瘤组成。这样的治疗通常周期性和重复地被执行。在每次医学干预时，辐射源必须相对于患者被定位，以便以最高可能的准确度照射选定部位以避免照射相邻的组织，辐射束在该相邻的组织上将是有害的。

当将辐射施加到患者时，治疗装置的选通应与呼吸周期匹配，使得辐射聚焦于肿瘤的位置上且对其它组织的附带损坏被最小化。如果检测到患者的移动，则应暂停治疗以避免照射除了肿瘤位置以外的患者的区域。

由于这个原因，因此提出了用于帮助在辐射疗法期间定位患者的很多监控系统，例如在Vision RT的早期专利和专利申请US7889906、US7348974、US8135201、US2009/187112、WO2014/057280和WO2015/008040中所述的那些监控系统，这些专利和专利申请通过引用被并入本文。

在Vision RT的专利申请中所描述的系统中，患者的立体图像被得到并处理以产生识别与在被成像的患者的表面上的点相对应的大量点的3D位置的数据。这样的数据可与在早先的场合产生的数据比较并用于以一致的方式定位患者或当患者移出位置时提供警告。一般，这样的比较涉及进行Procrustes分析以确定变换，其最小化在由基于活动图像产生的数据所识别的在患者的表面上的点和在由在早先的场合产生的数据所识别的患者的表面上的点之间的位置的差异。

用于放射疗法的应用的治疗计划随着具有多个或浮动等中心的治疗装置而变得日益复杂。此外，有在治疗期间利用较高剂量的辐射以便减小总治疗时间的增长的趋势。这样的增加的复杂度和较高的剂量随之带来误治的增加的可能性。因此存在对患者监控系统的准确度的提高的不断增加的需要。

为了得到合理的视场，在患者监控系统中，监控患者的摄像机一般从一定距离(例如离正被监控的患者1到2米)观看患者。Vision RT的患者监控系统能够产生患者的表面的高度准确(例如亚毫米)的模型。为了这么做，监控系统必需被校准以便建立识别图像捕获设备/摄像机的相对位置和方位的摄像机参数、由每个图像检测器/摄像机的透镜的光学设计引起的任何光学失真(例如镜头筒、枕形和胡须失真和离心/切向失真)，以及摄像机/图像捕获设备的其它内部参数(例如焦距、图像中心、高宽比偏斜、像素间距等)。一旦是已知的，摄像机参数就可用于操纵所得到的图像以得到无失真的图像。可接着通过匹配从不同位置得到的图像中的相应部分并得到来自那些匹配的3D位置和图像捕获设备/摄像机的相对位置和方位来确定3D位置测量。