[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)

在審

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

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及醫(yī)療技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及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)。

背景技術(shù)

放射治療是利用放射線治療疾病的一種局部治療方法。放療過程中，通過最大限度的照射靶區(qū)，同時減少周圍正常組織和器官的照射，增加腫瘤的局部控制概率并減低周圍正常組織的并發(fā)癥概率。

為保證射線的精確照射，治療中需要將患者固定于直線加速器的治療床上，并保持與定位掃描時相同的體位目前對患者體位固定的方法主要有真空墊固定法和熱塑成型模具固定法。然而目前這兩種方法都比較耗時耗力：真空墊固定法需要技術(shù)員根據(jù)患者的頸部曲度、身體胖瘦等情況多次手動調(diào)整不同位置的充盈程度，固定的準確性依賴操作者的經(jīng)驗，同時該過程中需要真空泵對真空袋抽氣；熱塑成型模具在制作前需要在70℃恒溫水箱中浸泡軟化，然后緊貼患者顱部或胸腹部，經(jīng)過一段時間的冷卻后成型，該方法需要患者體表承受短時間的高溫，然后等待模具的成型。另外該熱塑成型材料使用完畢后需消毒后銷毀，無法重復(fù)利用。以上兩種制作方法均需要操作者根據(jù)激光燈在真空墊或者熱塑成型模具的表面的投影位置手工勾畫三維方向的定位線。整個制作過程時間久，并且效率較低。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種快速高效，方便準確的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)。

本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：

一種基于三維掃描的放療體位固定裝置制作方法，包括以下步驟：

對患者進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算機中設(shè)計對應(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打印機打印出患者的體位固定裝置。

作為所述的一種基于三維掃描的放療體位固定裝置制作方法的進一步改進，所述的對患者進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：

對患者實體和反射參照點進行三維激光掃描，得到患者的體表三維點云數(shù)據(jù)和掃描圖像；

對體表三維點云數(shù)據(jù)和掃描圖像進行預(yù)處理；

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

掃描的同時獲得每幅掃描圖像中控制點的坐標和方位，再進行坐標轉(zhuǎn)換，計算獲得三維點云數(shù)據(jù)在轉(zhuǎn)換后的絕對坐標系中的坐標；

根據(jù)三維點云數(shù)據(jù)，通過計算機對實體建立三維可視化模型，其中利用三維點云數(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，最后通過獲取的點云強度信息和相機獲取的影像信息對患者體表進行紋理細節(jié)的修改。

作為所述的一種基于三維掃描的放療體位固定裝置制作方法的進一步改進，所述的對體表三維點云數(shù)據(jù)和掃描圖像進行預(yù)處理，這一步驟具體包括：

對體表三維點云數(shù)據(jù)通過過濾算法剔除原始數(shù)據(jù)中的錯誤點；

對掃描圖像進行幾何糾正和平滑處理。

作為所述的一種基于三維掃描的放療體位固定裝置制作方法的進一步改進，所述的根據(jù)患者的體表三維可視化模型在計算機中設(shè)計對應(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，對患者體表輪廓的體表三維可視化模型進行重建及平滑處理；

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，在計算機中生成體位固定裝置的STL文件。

作為所述的一種基于三維掃描的放療體位固定裝置制作方法的進一步改進，所述的根據(jù)數(shù)字化模型，通過3D打印機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。

本發(fā)明所采用的另一技術(shù)方案是：

一種基于三維掃描的放療體位固定裝置制作系統(tǒng)，包括：

可視化模型建立單元，用于對患者進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算機中設(shè)計對應(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；