[發(fā)明專利]一種基于三維掃描的放療體位固定裝置制作方法及系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710128307.3
• 申請(qǐng)日: 2017-03-06
• 公開（公告）號(hào): CN106964076A
• 公開（公告）日: 2017-07-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張國前;張書旭;林生趣;王銳濠;雷懷宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣州醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院
• 主分類號(hào): A61N5/10
• 分類號(hào): A61N5/10;B33Y10/00;B33Y30/00;B33Y50/00;B33Y80/00;G06T7/00;G06T17/00
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司44205
• 代理人: 胡輝

1.一種基于三維掃描的放療體位固定裝置制作方法，其特征在于，包括以下步驟：

對(duì)患者進(jìn)行三維激光掃描從而采集數(shù)據(jù)，獲取患者治療體位下的體表三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并建立患者體表三維可視化模型；

根據(jù)患者的體表三維可視化模型在計(jì)算機(jī)中設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的體位固定裝置，并根據(jù)定位需要生成固定裝置的數(shù)字化模型；

根據(jù)數(shù)字化模型，通過3D打印機(jī)打印出患者的體位固定裝置。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于三維掃描的放療體位固定裝置制作方法，其特征在于：所述的對(duì)患者進(jìn)行三維激光掃描從而采集數(shù)據(jù)，獲取患者治療體位下的體表三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并建立患者體表三維可視化模型，這一步驟具體包括：

對(duì)患者實(shí)體和反射參照點(diǎn)進(jìn)行三維激光掃描，得到患者的體表三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)和掃描圖像；

對(duì)體表三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)和掃描圖像進(jìn)行預(yù)處理；

選取特定的反射參照目標(biāo)作為控制點(diǎn)，利用高對(duì)比度特性實(shí)現(xiàn)掃描圖像的定位以及掃描圖像和掃描影像之間的匹配；

掃描的同時(shí)獲得每幅掃描圖像中控制點(diǎn)的坐標(biāo)和方位，再進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，計(jì)算獲得三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)在轉(zhuǎn)換后的絕對(duì)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)；

根據(jù)三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，通過計(jì)算機(jī)對(duì)實(shí)體建立三維可視化模型，其中利用三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲得患者體表模型的數(shù)據(jù)，利用影像數(shù)據(jù)獲得邊緣和角落的信息，最后通過獲取的點(diǎn)云強(qiáng)度信息和相機(jī)獲取的影像信息對(duì)患者體表進(jìn)行紋理細(xì)節(jié)的修改。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于三維掃描的放療體位固定裝置制作方法，其特征在于：所述的對(duì)體表三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)和掃描圖像進(jìn)行預(yù)處理，這一步驟具體包括：

對(duì)體表三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)通過過濾算法剔除原始數(shù)據(jù)中的錯(cuò)誤點(diǎn)；

對(duì)掃描圖像進(jìn)行幾何糾正和平滑處理。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于三維掃描的放療體位固定裝置制作方法，其特征在于：所述的根據(jù)患者的體表三維可視化模型在計(jì)算機(jī)中設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的體位固定裝置，并根據(jù)定位需要生成固定裝置的數(shù)字化模型，這一步驟具體包括：

根據(jù)患者的治療體位及所需固定人體長軸方向的長度，對(duì)患者體表輪廓的體表三維可視化模型進(jìn)行重建及平滑處理；

根據(jù)患者的治療部位及腫瘤的位置，在體表三維可視化模型表面加入三維定位線的位置信息，得到固定裝置的數(shù)字化模型；

根據(jù)固定裝置的數(shù)字化模型，在計(jì)算機(jī)中生成體位固定裝置的STL文件。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于三維掃描的放療體位固定裝置制作方法，其特征在于：所述的根據(jù)數(shù)字化模型，通過3D打印機(jī)打印出患者的體位固定裝置，這一步驟具體為：

根據(jù)數(shù)字化模型，通過3D 打印機(jī)以熔融沉積造型為疊加工藝，打印出所述表面刻有三維定位線的體位固定裝置。

6.一種基于三維掃描的放療體位固定裝置制作系統(tǒng)，其特征在于，包括：

可視化模型建立單元，用于對(duì)患者進(jìn)行三維激光掃描從而采集數(shù)據(jù)，獲取患者治療體位下的體表三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并建立患者體表三維可視化模型；

數(shù)字化模型生成單元，用于根據(jù)患者的體表三維可視化模型在計(jì)算機(jī)中設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的體位固定裝置，并根據(jù)定位需要生成固定裝置的數(shù)字化模型；

打印單元，用于根據(jù)數(shù)字化模型，通過3D打印機(jī)打印出患者的體位固定裝置。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于三維掃描的放療體位固定裝置制作系統(tǒng)，其特征在于：所述的可視化模型建立單元具體包括：

掃描單元，用于對(duì)患者實(shí)體和反射參照點(diǎn)進(jìn)行三維激光掃描，得到患者的體表三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)和掃描圖像；

預(yù)處理單元，用于對(duì)體表三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)和掃描圖像進(jìn)行預(yù)處理；

定位單元，用于選取特定的反射參照目標(biāo)作為控制點(diǎn)，利用高對(duì)比度特性實(shí)現(xiàn)掃描圖像的定位以及掃描圖像和掃描影像之間的匹配；

坐標(biāo)計(jì)算單元，用于掃描的同時(shí)獲得每幅掃描圖像中控制點(diǎn)的坐標(biāo)和方位，再進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，計(jì)算獲得三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)在轉(zhuǎn)換后的絕對(duì)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)；

模型建立單元，用于根據(jù)三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，通過計(jì)算機(jī)對(duì)實(shí)體建立三維可視化模型，其中利用三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲得患者體表模型的數(shù)據(jù)，利用影像數(shù)據(jù)獲得邊緣和角落的信息，最后通過獲取的點(diǎn)云強(qiáng)度信息和相機(jī)獲取的影像信息對(duì)患者體表進(jìn)行紋理細(xì)節(jié)的修改。