[發明專利]基于粒子濾波的放療機器人腫瘤運動估計預測系統及方法

有效

• 申請號: 201611161947.6
• 申請日: 2016-12-15
• 公開（公告）號: CN106777976B
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 郁樹梅;孫榮川;豆夢;陳濤;匡紹龍;張峰峰;范立成;孫立寧
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: G16H20/40
• 分類號: G16H20/40
• 代理公司: 寧波高新區核心力專利代理事務所(普通合伙) 33273
• 代理人: 袁麗花

1.一種基于粒子濾波的放療機器人腫瘤運動估計預測系統，其特征在于，所述系統包括：呼吸跟蹤單元、影像定位單元、影像融合單元及治療計劃單元，所述呼吸跟蹤單元用于跟蹤患者體表標記點的三維運動數據，所述影像定位單元用于跟蹤患者體內腫瘤的三維運動數據，所述影像融合單元用于對收集的運動數據進行基于粒子濾波的融合并預測腫瘤未來時刻的運動數據，所述治療計劃單元用于實時調整治療射束進行精確照射，

其中，所述影像融合單元用于：

根據三維運動數據，建立當前時刻腫瘤和歷史時刻腫瘤之間的運動關系模型，并將該模型作為粒子濾波的狀態轉移方程，建立一段時間內體表標記點和體內腫瘤之間的運動關系模型作為粒子濾波的觀測方程；其中，狀態轉移方程為x_k＝f(x_k-1)，觀測方程為z_k＝h(x_k)，其中，x_k為k時刻體內腫瘤的運動數據，z_k為k時刻測得的體表標記點的運動數據；

基于狀態轉移方程和觀測方程，利用粒子濾波算法根據當前時刻體表標記點的運動數據估計出體內腫瘤的運動位置；具體為，通過粒子濾波器估計腫瘤的運動位置，狀態轉移方程通過腫瘤的運動學過程建立，觀測方程通過擬合體內腫瘤和體表標記點之間的運動關系獲得。

2.根據權利要求1所述的基于粒子濾波的放療機器人腫瘤運動估計預測系統，其特征在于，所述系統還包括病患固定及自動定位單元及機器人投射單元，病患固定及自動定位單元用于固定患者并進行定位，機器人投射單元用于控制治療射束達到靶區。

3.根據權利要求1所述的基于粒子濾波的放療機器人腫瘤運動估計預測系統，其特征在于，所述呼吸跟蹤單元為紅外跟蹤單元，其包括同步追蹤攝像機及固定于患者腹部的若干發光二極管。

4.根據權利要求1所述的基于粒子濾波的放療機器人腫瘤運動估計預測系統，其特征在于，所述影像定位單元為X射線影像定位單元，其包括X光射源及非晶硅影像接收器。

5.根據權利要求1所述的基于粒子濾波的放療機器人腫瘤運動估計預測系統，其特征在于，所述系統還包括呼吸運動模擬器，用于模擬放療中體內腫瘤和體表標記點之間的運動變化關系。