CN111167020A - 一种肿瘤内照射插植方法及其光学引导装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种肿瘤内照射插植方法及其光学引导装置，包括步骤：1、构建人体3D图像，以显示病人的外轮廓、肿瘤及其周围器官；2、设定插植针的插入位置、插入角度和分布，并在人体3D图像上显示出虚拟插值针；3、检测插植针的真实位置，并在人体3D图像上显示出真实插植针、肿瘤以及周围器官，以显示插植针与肿瘤之间的空间位置关系的实时图像；4、医生根据经验操作插植针，按照人体3D图像上的虚拟插入位置以及插植针与肿瘤之间的空间位置关系的实时图像，将插植针插入至肿瘤内，通过构建出病人的肿瘤、正常器官以及人体外轮廓的人体3D图像，并将插植针的实时位置也显示在其中，为医生操作插植针提供引导，提升插值过程的准确性。
Description
技术领域
本发明实施例涉及内照射治疗技术领域，具体涉及一种肿瘤内照射插植方法及其光学引导装置。
背景技术
内照射治疗法，即将微小的放射源放入到人体内部，使放射源进入瘤体内或贴近瘤体表面进行的照射，用放射线进行放射治疗的方法。其基本特征是放射源可以最大限度地贴近肿瘤组织持续照射，使肿瘤组织得到有效的杀伤剂量，而周围的正常组织受量较低。
内照射治疗法通常用于有天然腔道的部位，如宫颈癌、食管癌等。在内照射治疗法中，将放射源放置到一个准确的位置，是保证治疗效果的关键。放射源合理的空间分布是保证肿瘤受到射线照射的先决条件。
目前比较常用的方法是将一根中空的插植针插入到肿瘤中，然后放射源沿着这跟插植针进入到肿瘤内部。通常一个肿瘤需要插4到6或更多的插植针。插植针的角度、深浅，决定了放射源在肿瘤内部的空间分布，所以插植针插入的角度、深浅以及多根插植针之间的空间关系，决定了肿瘤治疗效果。
目前插植的方法为医生盲插。即，医生通过CT图像，判断肿瘤的大小、形态及与周围正常器官的关系，然后手拿插植针通过阴道或其他天然的管道，将插植针插入到肿瘤中，较为依赖医生的经验，容易出现插值位置不合适或不正确，需要调整，重新插植，对病人的损伤加大。
发明内容
为此，本发明实施例提供一种肿瘤内照射插植方法及其光学引导装置，以解决现有技术较为依赖医生的经验，容易出现插值位置不合适或不正确，导致需要调整，重新插植，对病人的损伤加大的问题。
为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
根据本发明实施例的第一方面，一种用于肿瘤内照射插植方法，包括如下步骤：
S100、构建人体3D图像，以显示病人的外轮廓、肿瘤及其周围器官；
S200、设定插植针的插入位置、插入角度和分布，并在所述人体3D图像上显示出虚拟插值针；
S300、检测所述插植针的真实位置，并在所述人体3D图像上显示出真实插植针、肿瘤以及周围器官，以显示所述插植针与肿瘤之间的空间位置关系的实时图像；
S400、医生根据经验操作所述插植针，按照人体所述3D图像上的虚拟插入位置以及所述插植针与肿瘤之间的空间位置关系的实时图像，将所述插植针插入至肿瘤内。
进一步地，人体3D图像的具体构建步骤为：
S101、使用CT扫描病人，将CT图像上传至上位机，在上位机中重建出包括人体外轮廓、肿瘤、肿瘤周围正常器官在人体前后方向、人体左右方向和人体上下方向的图像；
S102、使用摄像机拍摄病人，拍摄包括人体前后方向、人体左右方向和人体上下方向，将拍摄结果上传至所述上位机；
S103、所述上位机将扫描结果和拍摄结果整合在一起，构建出病人的肿瘤、正常器官以及人体外轮廓的3D图像，并在显示屏上显示。
进一步地，所述插植针位置检测的具体过程为：
S301、在所述插植针上设置反光点；
S302、将所述插植针插入到病人体内；
S303、在外部设置光源，所述光源发射光；
S304、所述插植针上的反光点反射光；
S305、检测所述插植针上反光点反射的光，基于该外部检测到的光，确定在病人体内的所述插植针的空间位置及角度。
进一步地，所述光源为LED或LD，所述光为红外光或近红外光，所述光的波长为605nm至1500nm范围的光波，所述反光点至少有两个。
进一步地，所述光的检测过程为：在外部设置有两个摄像机，两个所述的摄像机呈一定角度，所述光源发射的光，经反光点反射后被摄像机采集到，所述摄像机连接有滤波器，反射的光经滤波后被摄像机所采集。
进一步地，所述摄像机检测到的反光信息上传至所述上位机，由所述上位机重建出所述插植针的空间位置及角度
根据本发明实施例的第二方面，一种用于肿瘤内照射插植的光学引导装置，包括插植针和外部检测装置，所述插值针包括用于插入肿瘤内到的针头和留在肿瘤外部的针尾，所述针尾上设置有两个反光点，其中一个所述的反光点设置在所述针尾与所述针头的交界处，另一个所述的反光点设置在所述针尾的尾部；
所述外部检测装置包括光源和至少两个夜视摄像机，所述光源发射光线，经所述反光点反射后被所述夜视摄像机所捕捉采集，所述外部检测装置连接有成像装置，所述成像装置用以接收所述外部检测装置测得的光线信息，所述成像装置显示病人体内所述插值针上所述反光点位置的可视映像。
进一步地，所述光源是LED或LD，所述光源反射的光是红外光或近红外光，且具有在650nm到1500nm范围的波长。
进一步地，所述夜视摄像机连接有滤波器，所述滤波器为窄带干扰滤波器，反射光先经过所述滤波器，然后被所述夜视摄像机所采集。
本发明通过构建病人出肿瘤、正常器官以及人体外轮廓的人体3D图像，并将之显示，同时将插植针的实时位置也显示在人体3D图像中，从而为医生操作插植针提供引导，提升了插值过程的准确性，避免重新插植，降低病人的损伤。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
图1为本发明实施方式中肿瘤内照射插植方法的流程示意图；
图2为本发明实施方式中进行插植针位置检测时插植针与光源的位置关系示意图；
图3为本发明实施方式中用于肿瘤内照射插植的光学引导装置的结构示意图；
图4为本发明实施方式中插植针的结构示意图。
图中：
1-插植针；2-外部检测装置；3-针头；4-针尾；5-反光点；6-光源；7-夜视摄像机；8-滤波器；9-成像装置。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1和图2所示，本发明实施方式提供了一种肿瘤内照射插植方法，包括：
步骤一、使用CT扫描病人，将CT图像上传至上位机，在上位机中重建出包括人体外轮廓、肿瘤、肿瘤周围正常器官在人体前后方向、人体左右方向和人体上下方向的图像，将扫描结果上传至上位机，然后使用摄像机拍摄病人，拍摄包括人体前后方向、人体左右方向和人体上下方向，将拍摄结果上传至上位机，通过上位机将扫描结果和拍摄结果整合在一起，构建出病人的肿瘤、正常器官以及人体外轮廓的3D图像，并在显示屏上显示构建人体3D图像，以显示病人的外轮廓、肿瘤及其周围器官；
步骤二、设定插植针的插入位置、插入角度和分布，并在人体3D图像上显示出虚拟插值针；
步骤三、检测插植针的真实位置，在插植针上设置反光点，其中反光点至少有两个，将插植针插入到病人体内，在外部设置光源，光源向人体所在区域发射红外光，同时外部还设置有两个摄像机，光源发射的光经反光点反射后被摄像机采集到，摄像机连接有滤波器，反射的光经滤波后被摄像机所采集，摄像机将检测到的反光信息上传至上位机，由上位机重建出插植针的空间位置及角度，并将之在人体3D图像上，以显示插植针与肿瘤之间的空间位置关系的实时图像；
步骤四、医生根据经验操作插植针，按照人体3D图像上的虚拟插入位置以及插植针与肿瘤之间的空间位置关系的实时图像，将插植针插入至肿瘤内。
在上述的实施步骤中，光源为LED或LD，其所发射的光为红外光或近红外光，光的波长为605nm至1500nm范围的光波，采用处于该波段范围内的光线可以避免可见光的干扰，而用于观测的摄像机则采用夜视摄像机，可以很好地观测红外线。
在本实施方式插入插值针前，需先对病人进行CT扫描，扫描人体前后方向、人体左右方向和人体上下方向，便于形成病人体内肿瘤及其周围器官的3D图像，在此过程中也通过摄像机对人体的外轮廓进行拍摄，拍摄结果也包含了扫描人体前后方向、人体左右方向和人体上下方向的图像，将各项拍摄结果通过图像整合软件整合在一起，形成人体3D图像，该图像可以显示病人的外轮廓、肿瘤及其周围器官，从而为后续处理过程提供图像指引。
在上述过程中形成的人体3D图像会导入至医院所使用的商用软件——放疗计划系统中，该系统对人体3D图像进行分析处理，设定好插值针插入肿瘤的位置和角度，以及插植针在肿瘤上的分布情况，并在图像上构建出插值针的虚拟图像，显示出插植针的最终分布，为医生的操作提供指引。
在本实施方式中，所使用到的插值针上设置有反光点，通过特定的显示装置(夜视摄像机)可以显示出反光点的空间位置，所以在插值针插入至人体后，仍然可知道插值针的位置。其中反光点至少设置有两个，而用于观测反光点的夜视摄像机也至少有两个，两个摄像机的观测角度不同，这样可以得出反光点的空间位置及角度，再将之显示在人体3D图像上，以显示插植针与肿瘤之间的空间位置关系的实时图像，为医生的操作提供指引。
最后，医生根据以往的才做经验，按照人体3D图像上的虚拟插入位置以及插植针与肿瘤之间的空间位置关系的实时图像，将插植针插入至肿瘤内，完成肿瘤的照射插值。
本实施方式通过构建病人出肿瘤、正常器官以及人体外轮廓的人体3D图像，并将之显示，同时将插植针的实时位置也显示在人体3D图像中，从而为医生操作插植针提供引导，提升了插值过程的准确性，避免重新插植，降低病人的损伤。
如图3和图4所示，本实施方式还提供了一种用于肿瘤内照射插植的光学引导装置，包括插植针1和外部检测装置2，插值针1包括用于插入肿瘤内到的针头3和留在肿瘤外部的针尾4，针尾4上设置有两个反光点5，其中一个反光点5设置在针尾4与针头3的交界处，另一个反光点5设置在针尾4的尾部，外部检测装置2包括光源6和至少两个夜视摄像机7，光源6是LED或LD，光源6发射的光是红外光或近红外光，光以脉动式发射，且具有在650nm到1500nm范围的波长，光源6发射光线，经反光点5反射后被夜视摄像机7所捕捉采集，其中夜视摄像机7连接有滤波器9，滤波器9为窄带干扰滤波器，反射光先经过滤波器9，然后被夜视摄像机7所采集，外部检测装置2连接有成像装置8，成像装置8用以接收外部检测装置测得的光线信息，所述成像装置显示病人体内所述插值针1上所述反光点5位置的可视映像。
在本实施方式中，将插植针插入病人体内后，光源6向人体所在方向发出光，光经反光点5反射后被夜视摄像机7采集到，夜视摄像机7为可以接收红外关的摄像机，夜视摄像机7连接有滤波器8，可排除其他波段光线的干扰，夜视摄像机7将检测到的反光信息传输至成像装置8。
由于反光点5至少设置有两个，而用于观测反光点5的夜视摄像机7也至少有两个，且两个夜视摄像机7的观测角度不同，这样可以得出反光点5的空间位置及角度，也即是插植针1的位置和角度，再结合预先制成的能够显示病人的肿瘤、正常器官以及人体外轮廓的人体3D图像，将二者整合在一起，就可以实时显示插植针1与人体内肿瘤及其周围器官之间的位置关系，为医生操作插植针提供引导作用，提升了插值过程的准确性，避免重新插植，降低病人的损伤。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (9)
1.一种肿瘤内照射插植方法，其特征在于，包括如下步骤：
S100、构建人体3D图像，以显示病人的外轮廓、肿瘤及其周围器官；
S200、设定插植针的插入位置、插入角度和分布，并在所述人体3D图像上显示出虚拟插值针；
S300、检测所述插植针的真实位置，并在所述人体3D图像上显示出真实插植针、肿瘤以及周围器官，以显示所述插植针与肿瘤之间的空间位置关系的实时图像；
S400、医生根据经验操作所述插植针，按照人体所述3D图像上的虚拟插入位置以及所述插植针与肿瘤之间的空间位置关系的实时图像，将所述插植针插入至肿瘤内。
2.根据权利要求1所述的一种肿瘤内照射插植方法，其特征在于：人体3D图像的具体构建步骤为：
S101、使用CT扫描病人，将CT图像上传至上位机，在上位机中重建出包括人体外轮廓、肿瘤、肿瘤周围正常器官在人体前后方向、人体左右方向和人体上下方向的图像；
S102、使用摄像机拍摄病人，拍摄包括人体前后方向、人体左右方向和人体上下方向，将拍摄结果上传至所述上位机；
S103、所述上位机将扫描结果和拍摄结果整合在一起，构建出病人的肿瘤、正常器官以及人体外轮廓的3D图像，并在显示屏上显示。
3.根据权利要求1所述的一种肿瘤内照射插植方法，其特征在于：所述插植针位置检测的具体过程为：
S301、在所述插植针上设置反光点；
S302、将所述插植针插入到病人体内；
S303、在外部设置光源，所述光源发射光；
S304、所述插植针上的反光点反射光；
S305、检测所述插植针上反光点反射的光，基于该外部检测到的光，确定在病人体内的所述插植针的空间位置及角度。
4.根据权利要求3所述的一种肿瘤内照射插植方法，其特征在于：所述光源为LED或LD，所述光为红外光或近红外光，所述光的波长为605nm至1500nm范围的光波，所述反光点至少有两个。
5.根据权利要求3所述的一种肿瘤内照射插植方法，其特征在于，所述光的检测过程为：在外部设置有两个摄像机，两个所述的摄像机呈一定角度，所述光源发射的光，经反光点反射后被摄像机采集到，所述摄像机连接有滤波器，反射的光经滤波后被摄像机所采集。
6.根据权利要求5所述的一种肿瘤内照射插植方法，其特征在于，所述摄像机检测到的反光信息上传至所述上位机，由所述上位机重建出所述插植针的空间位置及角度。
7.一种用于肿瘤内照射插植的光学引导装置，其特征在于，包括插植针(1)和外部检测装置(2)，所述插值针(1)包括用于插入肿瘤内到的针头(3)和留在肿瘤外部的针尾(4)，所述针尾(4)上设置有两个反光点(5)，其中一个所述的反光点(5)设置在所述针尾(4)与所述针头(3)的交界处，另一个所述的反光点(5)设置在所述针尾(4)的尾部；
所述外部检测装置(2)包括光源(6)和至少两个夜视摄像机(7)，所述光源(6)发射光线，经所述反光点(5)反射后被所述夜视摄像机(7)所捕捉采集，所述外部检测装置(2)连接有成像装置(8)，所述成像装置(8)用以接收所述外部检测装置测得的光线信息，所述成像装置显示病人体内所述插值针(1)上所述反光点(5)位置的可视映像。
8.根据权利要求7所述的一种用于肿瘤内照射插植的光学引导装置，其特征在于，所述光源(6)是LED或LD，所述光源(6)发射的光是红外光或近红外光，且具有在650nm到1500nm范围的波长。
9.根据权利要求7所述的一种用于肿瘤内照射插植的光学引导装置，其特征在于，所述夜视摄像机(7)连接有滤波器(9)，所述滤波器(9)为窄带干扰滤波器，反射光先经过所述滤波器(9)，然后被所述夜视摄像机(7)所采集。
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