[发明专利]基于红外和可见光三维重建的放射治疗辅助系统及其方法

说明书

本发明公开一种基于红外和可见光三维重建的放射治疗辅助系统及其方法，该系统包括：可见光三维重建系统，包括：可见光相机和可见光投影仪；近红外三维重建系统，包括：红外相机和红外投影仪；同步触发装置，同步触发装置分别与可见光相机、可见光投影仪、红外相机以及红外投影仪连接；第一标定板，设置于治疗床加速器中心处，第一标定板用于对可见光相机和红外相机进行标定；第二标定板，第二标定板用于对可见光投影仪和红外投影仪进行标定。本发明为红外与可见光相结合的三维重建系统，实现临床医学中的治疗床的测距、摆位验证、动态跟踪、实时监测等。

技术领域

本发明属于三维重建、医疗图像、双目视觉系统，具体涉及一种基于红外和可见光三维重建的放射治疗辅助系统及其方法。

背景技术

随着放射物理技术、计算机技术和医学影像技术的迅猛发展，三维适形放疗、调强放疗、容积旋转调强放疗和螺旋断层放疗等先进放射治疗技术不断创新，以生物引导放射治疗、图像引导放射治疗、剂量引导放射治疗和放射影像组学为代表的新技术，推动着放射治疗向以“精确定位”、“精确计划”和“精确治疗”为终极目标的“三精放疗”时代迈进。

自动摆位系统是一款基于机器视觉的辅助放射治疗系统，该系统在治疗前或治疗期间，通过视觉成像设备(相机+投影仪+红外相机)以无剂量的方式实时快速获取病人体表数据，通过图像处理算法，对病人身体轮廓特征进行识别和三维重建，并与CT获取的三维数据进行自动配准、融合，从而实现测距、摆位验证、动态跟踪、实时监测等功能。为实现高效率、高精度的IGRT放射治疗提供辅助信息。

目前，光学定位系统和跟踪系统主要利用采用标记点进行定位。基于标记点的光学定位的影像引导治疗系统广泛地应用于神经外科、口腔颌面外科、骨科外科手术、肿瘤放射治疗，甚至是软组织器官方面的手术。

例如，专利号201710646652.6提出了一种基于反光球标记点的近红外双目视觉立体匹配方法。再比如，美敦力公司的 StealthStation手术导航系统和Brain公司的VectorVision Sky系统，均采用加拿大NDI公司的Polaris光学定位系统作为定位仪，用于跟踪粘贴于手术工具及病人身上的反光球标记点。

目前，基于结构光的三维重建算法很多都是采用散斑编码的模式，通过对散斑里的信息进行识别，来匹配相机等设备，从而再根据三角测量的原理对物体进行重建。例如专利号，201410190263.3。

现有的标记点的不足如下：

(1)标记点易于脱落和发生位移，对重建和跟踪会产生很大的影响；

(2)标记点的光线易于被遮挡，在实际临床的使用中会限制医生的活动手术区域；

(3)在进行手术前，需要对粘了标记贴的患者再进行一次CT或 MR扫描，增加患者的负担。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种基于红外和可见光三维重建的放射治疗辅助系统及其方法，其为红外与可见光相结合的三维重建系统，实现临床医学中的治疗床的测距、摆位验证、动态跟踪、实时监测等功能，红外与可见光系统在各种环境下都能很好的重建，红外与可见光系统可以相互验证，以提高重建的精度。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

基于红外和可见光三维重建的放射治疗辅助系统，包括：

可见光三维重建系统，包括：可见光相机和可见光投影仪；

近红外三维重建系统，包括：红外相机和红外投影仪；