[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

本發明公開基于激光測距的呼吸運動管理系統及方法，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；本發明還公開基于激光測距的呼吸運動管理方法。本發明通過激光測距技術進行呼吸運動管理，方便、高效且成本低廉。

技術領域

本發明涉及呼吸運動監測管理技術領域，尤其涉及基于激光測距的呼吸運動管理系統及方法。

背景技術

呼吸運動是影響放療精確度的一個重要誤差來源，為了減少呼吸運動的影響，目前常采用4D CT、呼吸門控(Gating)、追蹤(Tracking)、腹壓 (Abdominal Compressing)及深吸氣屏氣(Deep Inspiration Breath-hold，DIBH)等技術。其中，DIBH技術除了可以減少呼吸運動之外，還可以提高影像質量，減少劑量不確定性，以及減少乳腺癌照射時心臟和肺組織的劑量。因此，DBIH技術是目前國際上放療中一種常用的技術。然而，目前市面上實現DIBH技術的產品均為進口產品，價格昂貴，只有少數大型放療中心能夠購買并在臨床使用，嚴重限制了該技術的臨床推廣。

現有能實現DIBH技術的產品包括：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。

現有主要技術路線分為三類：①根據患者口含呼吸軟管，根據患者呼吸經口的氣流變化確定呼吸信號，引導進行DIBH；該方法需要呼吸軟管，氣流渦輪，信號轉換器，中央控制系統，充氣泵及充氣氣囊等；一旦患者呼吸軟管出現漏氣，系統也無法進行監測；②在胸壁放置紅外反射小球，紅外反射小球隨著胸壁的呼吸運動而運動，利用機房天花板上的攝像機獲取紅外小球的位置變化得到患者的呼吸信號；該方法需要在患者胸壁放置紅外反射小球，小球需要用膠布進行固定，每次固定位置不一可能會對呼吸信號產生影響；③利用激光投影測距的方式，采用加速器機房天花板上安裝三個激光源與攝像機，投射激光線條掃描患者胸壁輪廓，采用攝像機捕捉反射的光進行測距測量患者胸壁與攝像機的固定距離，根據胸壁輪廓的起伏獲取呼吸信號。

方法①②需要額外添加輔助裝置在患者身上，需要患者進行主動配合，方法③較方法①②使用簡單，不需要在患者身上放置紅外反射小球，也無需連接呼吸軟管。但是，方法①②③都存在價格昂貴，操作相對復雜等缺點。同時，以上方法都沒有考慮對患者進行呼吸訓練以及呼吸運動預測的問題。

發明內容

本發明旨在提供基于激光測距的呼吸運動管理系統及方法，通過激光測距技術便捷、高效地進行呼吸運動管理。

為達到上述目的，本發明是采用以下技術方案實現的：

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。

優選的，所述CCD攝像頭前方設有光學透鏡。