[发明专利]基于激光测距的呼吸运动管理系统及方法

说明书

本发明公开基于激光测距的呼吸运动管理系统及方法，包括：激光测距仪，所述激光测距仪上有发射激光的光源和用于接收散射光、漫反射光的CCD摄像头，所述激光测距仪安装在摇臂上；系统处理器，用于处理激光测距仪收集到的信号，控制摇臂和激光测距仪；操作终端，用于接收操作人员对于激光测距仪和摇臂的操作指令，并将操作指令传送至系统处理器，所述操作终端通过通信模块与系统处理器通讯连接；本发明还公开基于激光测距的呼吸运动管理方法。本发明通过激光测距技术进行呼吸运动管理，方便、高效且成本低廉。

技术领域

本发明涉及呼吸运动监测管理技术领域，尤其涉及基于激光测距的呼吸运动管理系统及方法。

背景技术

呼吸运动是影响放疗精确度的一个重要误差来源，为了减少呼吸运动的影响，目前常采用4D CT、呼吸门控(Gating)、追踪(Tracking)、腹压 (Abdominal Compressing)及深吸气屏气(Deep Inspiration Breath-hold，DIBH)等技术。其中，DIBH技术除了可以减少呼吸运动之外，还可以提高影像质量，减少剂量不确定性，以及减少乳腺癌照射时心脏和肺组织的剂量。因此，DBIH技术是目前国际上放疗中一种常用的技术。然而，目前市面上实现DIBH技术的产品均为进口产品，价格昂贵，只有少数大型放疗中心能够购买并在临床使用，严重限制了该技术的临床推广。

现有能实现DIBH技术的产品包括：Active Breathing Control(ABC) (Elekta)、SpiroDynXSDX System(SpiroDynr’X；France)、RPM(Varian,Palo Alto, CA)、Exac-Trac(Brainlab,Feldkirchen,Germany)、Synchrony(Accuray,Morges, Switzerland)、AlignRT(VisionRT,London,UK)、Catalyst(C-RAD,Uppsala, Sweden)等。

现有主要技术路线分为三类：①根据患者口含呼吸软管，根据患者呼吸经口的气流变化确定呼吸信号，引导进行DIBH；该方法需要呼吸软管，气流涡轮，信号转换器，中央控制系统，充气泵及充气气囊等；一旦患者呼吸软管出现漏气，系统也无法进行监测；②在胸壁放置红外反射小球，红外反射小球随着胸壁的呼吸运动而运动，利用机房天花板上的摄像机获取红外小球的位置变化得到患者的呼吸信号；该方法需要在患者胸壁放置红外反射小球，小球需要用胶布进行固定，每次固定位置不一可能会对呼吸信号产生影响；③利用激光投影测距的方式，采用加速器机房天花板上安装三个激光源与摄像机，投射激光线条扫描患者胸壁轮廓，采用摄像机捕捉反射的光进行测距测量患者胸壁与摄像机的固定距离，根据胸壁轮廓的起伏获取呼吸信号。

方法①②需要额外添加辅助装置在患者身上，需要患者进行主动配合，方法③较方法①②使用简单，不需要在患者身上放置红外反射小球，也无需连接呼吸软管。但是，方法①②③都存在价格昂贵，操作相对复杂等缺点。同时，以上方法都没有考虑对患者进行呼吸训练以及呼吸运动预测的问题。

发明内容

本发明旨在提供基于激光测距的呼吸运动管理系统及方法，通过激光测距技术便捷、高效地进行呼吸运动管理。

为达到上述目的，本发明是采用以下技术方案实现的：

基于激光测距的呼吸运动管理系统，其特征在于，包括：

激光测距仪，所述激光测距仪上有发射激光的光源和用于接收散射光、漫反射光的CCD摄像头，所述激光测距仪安装在摇臂上；

系统处理器，用于处理激光测距仪收集到的信号，控制摇臂和激光测距仪；

操作终端，用于接收操作人员对于激光测距仪和摇臂的操作指令，并将操作指令传送至系统处理器，所述操作终端通过通信模块与系统处理器通讯连接。

优选的，所述CCD摄像头前方设有光学透镜。