物理·技术·生物
基于深度相机的三维点云放疗实时监测系统的研发与应用
中华放射肿瘤学杂志, 2023,32(2) : 145-151. DOI: 10.3760/cma.j.cn113030-20211214-00516
摘要
目的

利用深度相机开发三维点云放疗实时监测系统并验证其可行性。

方法

以深度相机坐标系为世界坐标系,由校准模体得到定位CT坐标系与世界坐标系之间的转换关系。患者的定位CT点云经上述关系转换到世界坐标系中并与深度相机实时获取的患者表面点云配准计算六维误差,完成摆位验证及放疗中分次内体位误差监测。统计系统六维计算误差的均值、标准差,配准后点云的豪斯多夫距离以及各部分程序运行时间,验证系统的可行性。选取15例真实患者,统计本系统与锥形线束CT之间六维误差。

结果

模体实验中,系统在左右、头脚、腹背方向的误差分别为(1.292±0.880)、(1.963±1.115)、(1.496±1.045)mm,在偏转、俯仰、翻滚角度的误差分别为0.201°±0.181°、0.286°±0.326°、0.181°±0.192°。对于真实患者,系统平移误差在2.6 mm以内,旋转误差在1°左右,程序运行1~2帧/s,精度和速度满足放疗要求。

结论

基于深度相机的三维点云放疗实时监测系统能自动完成放疗前摆位验证、放疗中体位实时监测,并提供误差视觉反馈,具有潜在的临床应用价值。

引用本文: 李春迎, 陆正大, 张赛, 等.  基于深度相机的三维点云放疗实时监测系统的研发与应用 [J] . 中华放射肿瘤学杂志, 2023, 32(2) : 145-151. DOI: 10.3760/cma.j.cn113030-20211214-00516.
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放疗是肿瘤治疗的重要手段之一,其次数多、周期长,涉及因素众多,如何保证放疗分次间和分次内的体位可重复性是目前亟待解决的难题1, 2。有研究表明,患者摆位误差可对靶区累积剂量造成影响,靶区累积剂量降低,剂量均匀性变差,分次间位置不确定可导致靶区分次剂量增高或降低3, 4。此外,摆位误差还会导致周围正常器官的照射剂量过量,造成不必要的放射性损伤,严重影响患者的生活质量5。锥形线束CT(cone beam CT,CBCT)是目前应用最广泛的图像引导放疗技术,能有效校正摆位误差,保证靶区各结构剂量的准确性,但无法进行放疗过程中的体位监测,并有增加额外辐射量、增加机器负荷、耗时较长等问题4

 
 
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