[发明专利]一种用于放疗中无接触式呼吸节律监测装置和方法

权利要求书

1.一种用于放疗的无接触式呼吸节律监测装置，其特征在于，所述装置包括结构光投射模块、表面数据传感模块、数据预处理模块、成像重建模块、显示模块和反馈模块；

所述结构光投射模块包括结构光光栅投射器，且被配置为投射结构光光栅至患者体表，以实时地形成患者表面光栅数据；

所述表面数据传感模块包括两台摄像机，该两台摄像机分置于所述结构光投射模块左右两侧，用于实时地捕获所述患者表面光栅数据，并传递给数据预处理模块；

所述数据预处理模块，将表面数据传感模块所捕获的数据进行降噪处理，剔除噪声过大的数据点，降低因噪声引起的数据误差；

所述成像重建模块，将经数据预处理模块处理后的数据进行三维重建，并将重建后的人体表面模型通过所述显示模块进行实时显示；

所诉反馈模块，用于将成像重建模块重建后的三维模型与预设定摆位模型进行对比得到位置误差，并把因呼吸节律引起的该位置误差反馈到显示模块，以显示提醒治疗师实时调节患者位置；

所述显示模块，用于显示三维重建后的人体表面模型和反馈模块所反馈的误差信息。

2.根据权利要求1所述的一种用于放疗的无接触式呼吸节律监测装置，其特征在于，所述结构光投射模块由一台结构光光栅投射器构成，该投射器可投射出网格图案、条纹图案、或栅栏图案的结构光；

投射出的结构光颜色可根据投射对象进行调整，所述颜色包括黄绿色、红色、或蓝色；

所述投射器置于患者胸腹部正上方，光源中心位于患者身体中线正上方某高度平行线上。

3.根据权利要求1所述的一种用于放疗的无接触式呼吸节律监测装置，其特征在于，所述表面数据传感模块由两台3D摄像机组成，分别位于结构光光栅投射器左右两侧，与结构光光栅投射器处于同一直线，该直线与患者身体中线垂直。

4.根据权利要求1所述的一种用于放疗的无接触式呼吸节律监测装置，其特征在于，所述数据预处理模块对两个摄像机捕获的表面数据进行降噪处理，并对降噪后的两个方向的表面数据结合相机内外参数进行转换，得到一个完整人体胸腹部表面数据文件，将该文件传输给成像重建模块。

5.根据权利要求4所述的一种用于放疗的无接触式呼吸节律监测装置，其特征在于，所述成像重建模块对所述表面数据文件进行三维重建，得到一个时刻的三维模型；并且，所述成像重建模块对传输回的实时表面数据进行模型重建，每个呼吸循环为一个周期。

6.根据权利要求4所述的一种用于放疗的无接触式呼吸节律监测装置，其特征在于，所述显示模块由计算机或外连的显示屏组成，其显示界面包括：预设定的放疗前模型、实时显示的不同呼吸时刻的三维模型、反馈得到的因呼吸节律引起的患者位置误差。

7.根据权利要求4所述的一种用于放疗的无接触式呼吸节律监测装置，其特征在于，所述反馈模块被配置为通过放疗前模型与实时的三维模型进行对比，得出三个方向的位移和三个角度的旋转误差，并将六个维度的误差值反馈到显示界面。

8.根据权利要求5所述的一种用于放疗的无接触式呼吸节律监测装置，其特征在于，每个正常周期为3到5秒；每个周期至少捕获50帧表面数据，每秒不少于10帧。

9.根据权利要求5所述的一种用于放疗的无接触式呼吸节律监测装置，其特征在于，反馈模块对两模型对比速度，快于模型重建速度。

10.一种用于放疗的无接触式呼吸节律监测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S1，通过结构光光栅投射器将结构光投射至目标人体胸腹部，在人体表面形成光栅图案；

S2，利用结构光光栅投射器左右两侧的摄像机进行实时捕获目标表面光栅图案，并将捕捉到的光表面数据进行数据预处理，降低因噪声引起的额外误差；

S3，对预处理后表面数据进行三维重建得到实时模型并通过显示屏显示，以及进行实时动态的显示患者放疗过程中的呼吸节律；

S4，将实时模型与放疗前预设定模型进行对比，将因呼吸节律而引起的患者放疗位置误差反馈在显示界面，辅助治疗师进行患者摆位调整。