[发明专利]患者监视器和方法

说明书

技术领域

本发明涉及患者监视。更特别地，本发明的实施例涉及监视患者的定位并且还能够检测患者的移动。本发明特别适于与放射治疗装置和计算机断层摄影(CT)扫描器等一起使用，其中，患者移动的精确定位和检测对于成功的治疗来说很重要。

背景技术

放射治疗包括在患者身体的预定区域上投射辐射波束以破坏或消除其中存在的肿瘤。这种治疗通常定期和重复地进行。在每次医疗干预中，辐射源必须相对于患者定位以利用尽可能最高的准确度照射所选择的区域，从而避免辐射到辐射波束会对其有害的邻近组织。

当将辐射施加至患者时，治疗设备的选通应该与呼吸周期匹配以使得辐射聚焦在肿瘤的位置上并且最小化对其他组织的附带损害。如果检测到患者的移动，则治疗应该被停止以避免照射患者的除肿瘤位置以外的区域。

为此，用于在放射治疗期间协助患者定位的许多监视系统被提出，诸如在维申RT(Vision RT)的早期专利以及专利申请US7348974、US7889906和US2009-018711中所述，其全部内容通过引用包含于此。

在Vision RT的专利和专利申请中所述的系统中，患者的立体图像被获得并被处理以生成标识与所成像患者的表面上的点相对应的大量点的3D位置的数据。这些数据可以与之前情况下生成的数据进行比较并用于以一致的方式定位患者或在患者移动出位置时提供警告。通常，这种比较包括进行普氏分析(Procrustes analysis)以确定转换，该转换最小化了由基于实时图像生成的数据所标识的患者表面上的点和由之前情况下生成的数据所标识的患者表面上的点之间的位置差异。

确定当前患者位置和治疗前期患者位置之间的精确匹配是困难的。

一个特殊问题是不能保证恰好患者的相同部分在两个不同情况下被成像。这意味着，尽管所获得的数据可以标识患者表面上的点的3D坐标，但在一个模型中标识的点不一定对应于在先前所生成模型中的数据所表示的点。由此，试图确定转换以最小化不同情况下所获得的数据中的点之间的平均距离可能不能精确地反映患者的位置如何改变。

此外，在使用时，治疗设备的部分可能模糊立体摄像机的视图，以使得仅可以生成患者的表面的一部分的数据。这可能意味着，所成像表面和用于生成目标数据的表面之间仅存在有限的重叠区域。

除了试图识别两个表面之间的精确匹配之外，还期望快速确定这种匹配。给出在典型模型表面中的大量数据点，点的子集有时被选择并用于计算初始匹配。通常，这些点被选择以使得它们分布在模型的表面上。然而，在仅点的子集被用于确定两个表面之间的匹配的情况下，如果仅使用相对少量的点来确定与当前模型和目标模型之间的重叠区域相对应的匹配，则匹配的准确度可能很差。

需要一种能够快速和准确地识别匹配的替代系统。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供一种确定用于将物体的位置与由目标模型表示的目标物体的位置匹配的刚性转换的计算机实现的方法，目标模型包括标识三角形3D线网的顶点的集合的3D位置和表示顶点之间的连接的连通性的数据，所述方法包括：获得物体的立体图像；利用计算机处理立体图像以识别所成像物体的表面上的多个点的3D位置；利用计算机基于在所识别的3D位置和目标模型中被识别为离所述位置最近的顶点之间的所确定距离来选择所成像物体的表面上的所识别3D位置的集合作为要用于确定刚性转换的点，该刚性转换用于将物体的位置与目标物体的位置匹配；以及利用计算机来计算最小化在所识别的3D位置的集合与包含目标模型表面中被识别为离这些点最近的三角形的平面之间的点到平面距离的刚性转换。

在一些实施例中，选择所成像物体的表面上所识别3D位置的集合以及计算最小化在所识别的3D位置的集合与包含目标模型表面的被识别为离这些点最近的三角形的平面之间的点到平面距离的刚性转换可以包括多次迭代：确定要用于当前迭代的阈值；基于在所识别3D位置和目标模型中被识别为与所述位置最近的顶点之间的距离与阈值的比较来选择所成像物体的表面上所识别3D位置的集合作为要用于确定刚性转换的点，该刚性转换用于将物体的位置与目标物体的位置进行匹配；计算最小化在所识别3D位置的集合与包含目标模型表面中被识别为离这些点最近的三角形的平面之间的点到平面距离的刚性转换；其中，用于将物体的位置与目标物体的位置匹配的刚性转换包括在每次迭代时确定的转换的和。

在这些实施例中，可以设置用于第一次迭代的初始阈值，以及可以基于所识别的3D位置和目标模型中被识别为离所述位置最近的顶点之间的平均距离来确定用于随后迭代的阈值。