[發明專利]基于激光測距的呼吸運動管理系統及方法

在審

• 申請號: 202110694493.3
• 申請日: 2021-06-22
• 公開（公告）號: CN115501552A
• 公開（公告）日: 2022-12-23
• 發明（設計）人: 鐘仁明;周繼丹;龔攀;劉元坤;張祥斌;肖青;李帥;曾露;李婉
• 申請（專利權）人: 四川大學華西醫院
• 主分類號: A63B23/18
• 分類號: A63B23/18;A63B71/06;G01S17/08
• 代理公司: 成都高遠知識產權代理事務所(普通合伙) 51222
• 代理人: 李安霞;謝一平

1.基于激光測距的呼吸運動管理系統，其特征在于，包括：

激光測距儀，所述激光測距儀上有發射激光的光源和用于接收散射光、漫反射光的CCD攝像頭，所述激光測距儀安裝在搖臂上；

系統處理器，用于處理激光測距儀收集到的信號，控制搖臂和激光測距儀；

操作終端，用于接收操作人員對于激光測距儀和搖臂的操作指令，并將操作指令傳送至系統處理器，所述操作終端通過通信模塊與系統處理器通訊連接。

2.根據權利要求1所述基于激光測距的呼吸運動管理系統，其特征在于：所述CCD攝像頭前方設有光學透鏡。

3.根據權利要求1所述的基于激光測距的呼吸運動管理系統，其特征在于：還包括固定桿，固定桿豎立且其與CT室、體位固定室或加速器治療機房的床板邊沿固定連接，所述搖臂固定端與固定桿固定連接，搖臂自由端與激光測距儀背面固定連接。

4.根據權利要求1所述的基于激光測距的呼吸運動管理系統，其特征在于：所述操作終端包括用于顯示患者呼吸曲線的顯示屏。

5.根據權利要求1所述的基于激光測距的呼吸運動管理系統，其特征在于：還包括語音模塊，用于通過語音引導患者進行呼吸訓練。

6.根據權利要求1所述的基于激光測距的呼吸運動管理系統，其特征在于：所述系統處理器與CT機相連。

7.根據權利要求1所述的基于激光測距的呼吸運動管理系統，其特征在于：所述系統處理器與放療室的加速器相連。

8.根據權利要求1-7任一項所述的基于激光測距的呼吸運動管理系統，基于激光測距的呼吸運動管理方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟s1：獲取呼吸信號：操作搖臂使得激光測距儀的激光點或光圈投射至患者呼吸運動弧度最大處，采用激光三角法進行對于患者呼吸運動弧度最大處的連續測距，進而連續測量得到患者呼吸運動弧度最大處的呼吸運動度，將呼吸運動度的連續變化轉換為呼吸信號；

步驟s2：呼吸運動訓練：進行自由呼吸訓練或深吸氣屏氣DIBH訓練；

所述自由呼吸訓練包括：測量患者自由呼吸運動，測量周期為2-3分鐘，根據所測的患者呼吸運動、通過深度神經網絡學習所得到的患者呼吸運動曲線大數據模型生成適合患者的呼吸運動曲線，通過語音模塊引導患者進行與適合患者的呼吸運動曲線相對應的呼吸運動；

所述深吸氣屏氣DIBH訓練包括：測量患者自由呼吸運動，測量周期為2-3分鐘，測量最大吸氣量3-5次，根據最大吸氣量的75％-90％設定屏氣的閾值，根據所設定的閾值通過語音模塊指導患者訓練；

步驟s3：CT掃描：

若進行的是自由呼吸訓練，將患者訓練時的呼吸曲線與步驟s2中適合患者的呼吸運動曲線對比，若相匹配即可進行CT掃描，所述CT掃描為后門控式的4D CT掃描；

若進行的是深吸氣屏氣DIBH訓練，患者進行訓練時的閾值與步驟s2中所設定的閾值一致，則在患者進行屏氣時進行CT掃描；

步驟s4：加速器機房治療：

若進行的是自由呼吸訓練，根據CT定位時存儲的患者呼吸曲線，通過語音模塊引導患者調整呼吸，若實時的呼吸曲線與CT定位時存儲的患者呼吸曲線相匹配即可進行CBCT掃描，患者根據CBCT影像配準調整治療位置，調整治療位置后再進行CBCT掃描進行驗證，然后根據計劃系統設計計劃時選擇的門控窗進行出束治療；

若進行的是深吸氣屏氣DIBH訓練，根據患者CT定位時時設定的屏氣的閾值，通過語音模塊引導患者進行屏氣，若此時閾值與CT定位時的閾值一致，則在患者進行屏氣時進行CBCT掃描，根據CBCT影像配準調整治療位置，調整位置后再進行深吸氣屏氣DIBH訓練下的CBCT掃描進行驗證。

9.根據權利要求8所述的基于激光測距的呼吸運動管理方法，其特征在于：所述患者呼吸運動弧度最大處為人體劍突位置。

10.根據權利要求8所述的基于激光測距的呼吸運動管理方法，其特征在于：在所述連續測量患者呼吸運動弧度最大處的呼吸運動度中，測量精度為100μm，掃描頻率為100Hz。