CN107158581A - 术中放疗扫描路径规划方法和术中放疗*** - Google Patents

Abstract

本申请涉及术中放疗扫描路径规划方法和术中放疗***。一种术中放疗扫描路径规划方法包括：透过辅助扫描组件获得待扫描区域的多幅图像；基于所述多幅图像建立待扫描区域的3D模型；基于3D模型确定待放疗区域；以及针对所述待放疗区域规划放疗组件的扫描路径。一种术中放疗***可包括辅助扫描组件、成像组件、放疗组件、机械臂、以及控制组件，控制组件包括存储器和处理器，处理器配置为运行存储器上存储的计算机指令以：控制成像组件透过辅助扫描组件对待扫描区域进行扫描以获得多幅图像；基于多幅图像建立3D模型；基于3D模型确定待放疗区域；针对待放疗区域规划放疗组件的移动路径；以及控制机械臂和放疗组件来进行放疗处理。

Description

术中放疗扫描路径规划方法和术中放疗***

技术领域

本申请总体上涉及术中放疗领域，更特别地，涉及一种术中放疗扫描路径规划方法和术中放疗***。

背景技术

术中放疗(Intra-Operative Radiation Therapy，IORT)是手术中对可见肿瘤、瘤床区或易复发转移部位，在直视下的一次大剂量放疗。该技术最大的优势是可以在手术条件下将部分临近患者靶区(即，拟放疗部位)的重要器官推离到射野外，从而降低其受照剂量。

上个世纪九十年代后期，意大利Hitesys S.P.A.和美国Intraop Medical Inc.先后推出名为NOVAC7的移动式术中放疗装置(美国专利No.5,635,721)和名为MOBETRON的可移动电子直线加速器(美国专利No.5,321,271)。然而，这两种装置均未考虑术中放疗影像的使用，术中放疗时完全依赖于医生的经验水平，这样有可能导致靶区剂量不足或重要器官超量，影响术中放疗效果。

题为“手术中放射治疗装置”的中国发明专利ZL200310108091.2公开了一种新型的手术中放射治疗装置。该装置的特征是利用CT和MRI的三维(3D)影像确定电子束入射病灶的方向和位置。电子直线加速器通过运动机架固定在手术室的天花板上，通过移动运动机架和手术床，可将加速器放置在预先设定的治疗位置以进行术中放疗。虽然该装置采集3D影像，但却是在手术前通过CT或MRI影像辅助确定，无法在瘤床暴露状态下获取周围正常组织和重要器官的关系，进而无法确定最优的治疗方案。

目前IORT的治疗方案是放疗科医生在上手术台后短时间内根据经验决定的，由于缺少术中3D影像和剂量分布信息，无法评估受照组织的3D剂量，治疗方案中的治疗参数(例如，治疗限光筒大小、角度、能量等)能否正确选择很大程度上依赖于医生的经验水平。这样有可能导致靶区剂量不足或重要器官超量，影响IORT效果。

此外，在临床治疗时，需要经过放疗医生经过手工摆放、固定治疗限光筒和放疗物理师手工控制手柄移动加速器辐射头对准射束中轴与限光筒中心轴等长时间的大量工作后，才开始IORT，因此难以保证精度。同时，实施的放疗是简单的固定照射野单能治疗，单一能量的电子线实现的是单一深度的治疗，无法完全适应深度分布多样的肿瘤形状，进而导致无法更好地保护肿瘤周围的正常组织。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本申请提供了一种术中放疗扫描路径规划方法、术中放疗***及其控制装置，其中利用所获得的术中影像建立待放疗区域的3D模型，以便于精确地确定待放疗区域，并且为其分配放疗剂量。本申请中还利用机械臂实现术中放疗组件的高精度多自由度机械扫描，从而实现精确的调强调能放疗处理。使用机械臂还可以在手术室复杂的环境下为术中放疗建立统一坐标系，从而确定模拟定位和治疗实施的空间位置关系。

根据本申请一示例性实施例，一种术中放疗扫描路径规划方法可包括：透过辅助扫描组件获得待扫描区域的多幅图像；基于所述待扫描区域的多幅图像建立所述待扫描区域的3D模型；基于所述3D模型确定待放疗区域；以及针对所述待放疗区域规划放疗组件的扫描路径。

在一些示例中，所述辅助扫描组件可以是具有开放的上端和封闭的筒底的限光筒，所述限光筒的筒底可设置为贴合到所述待扫描区域上。

在一些示例中，透过辅助扫描组件获得待扫描区域的多幅图像可包括：利用超声组件、CT装置、X光装置、或MRI装置来获得所述待扫描区域的多幅图像。

在一些示例中，透过辅助扫描组件获得待扫描区域的多幅图像可包括：利用机械臂操纵超声组件在所述辅助扫描组件的内底壁上扫描，以获得所述待扫描区域的多幅图像。

在一些示例中，基于所述3D模型确定待放疗区域可包括：由图像识别模块直接识别出所述3D模型中的待放疗区域；或者接收用户对所述3D模型中的待放疗区域的选择；或者由图像识别模块初步识别出所述3D模型中的待放疗区域，然后接收用户对图像识别模块初步识别的待放疗区域的修改，以确定最终的待放疗区域。

在一些示例中，针对所述待放疗区域规划放疗组件的扫描路径可包括：将所述待放疗区域划分成若干个子区域；确定用于每个子区域的放疗剂量；以及通过调整强度和能量的方式，规划放疗组件经过每个子区域的扫描路径和扫描方式，其中所述扫描方式包括步进式扫描和动态连续扫描。

根据本申请一示例性实施例，一种术中放疗控制装置可包括：成像控制模块，用于控制成像组件沿预定路径移动并且透过辅助扫描组件对待扫描区域进行扫描，以获得所述待扫描区域的多幅图像；建模模块，用于基于所述多幅图像建立所述待扫描区域的3D模型；放疗区域确定模块，用于确定所述3D模型中的待放疗区域；以及放疗路径规划模块，用于规划放疗组件对所述待放疗区域进行扫描的路径。

在一些示例中，所述术中放疗控制装置还可包括：放疗执行模块，用于控制机械臂沿所规划的放疗路径移动所述放疗组件以执行放疗处理。

在一些示例中，所述辅助扫描组件可以是具有开放的上端和封闭的筒底的限光筒，所述限光筒的筒底可设置为贴合到所述待扫描区域上。

在一些示例中，所述成像控制模块可配置为控制超声组件、CT装置、X光装置、或MRI装置对所述待扫描区域进行扫描以获得所述待扫描区域的多幅图像。

在一些示例中，所述成像组件可以是超声组件，所述成像控制模块可配置为控制机械臂操纵所述超声组件对所述待扫描区域进行扫描，以获得所述待扫描区域的多幅图像。

在一些示例中，在控制机械臂操纵所述超声组件之前，所述成像控制模块还可配置为基于所述辅助扫描组件和所述超声组件的信息来规划所述预定路径。

在一些示例中，所述放疗区域确定模块可包括：图像识别单元，配置为识别出所述3D模型中的待放疗区域；以及放疗区域选择单元，配置为接收用户对所述3D模型中的待放疗区域的选择。

在一些示例中，所述放疗路径规划模块可包括：子区域划分单元，配置为将所述待放疗区域划分成若干个子区域；放疗剂量确定单元，配置为确定用于每个子区域的放疗剂量；以及放疗路径规划单元，配置为通过调整强度和能量的方式，规划放疗组件经过每个子区域的扫描路径和扫描方式，其中所述扫描方式包括步进式扫描和动态连续扫描。

在一些示例中，所述放疗执行模块可包括：机械臂控制单元，配置为控制机械臂沿所规划的放疗路径移动所述放疗组件；以及放疗组件控制单元，配置为控制所述放疗组件在移动时的放疗强度和能量。

根据本申请一示例性实施例，一种术中放疗***可包括辅助扫描组件、成像组件、放疗组件、机械臂、以及控制组件，所述控制组件可包括存储器和处理器，所述处理器配置为运行所述存储器上存储的计算机指令以：控制所述成像组件透过所述辅助扫描组件对待扫描区域进行扫描，以获得所述待扫描区域的多幅图像，所述辅助扫描组件设置在所述待扫描区域上；基于所述待扫描区域的多幅图像建立所述待扫描区域的3D模型；基于所述3D模型确定待放疗区域；针对所述待放疗区域规划放疗组件的移动路径；以及控制所述机械臂沿所规划的移动路径移动所述放疗组件，以对所述待放疗区域进行放疗处理。

在一些示例中，所述辅助扫描组件可以是具有开放的上端和封闭的筒底的限光筒，所述限光筒的筒底设置为贴合到所述待扫描区域上。

在一些示例中，所述成像组件可以是超声组件、CT装置、X光装置、或MRI装置。

在一些示例中，所述成像组件可以是超声组件，所述处理器可配置为控制所述机械臂在所述辅助扫描组件的内底壁上移动所述超声组件，以获得所述待扫描区域的多幅图像。

在一些示例中，基于所述3D模型确定待放疗区域可通过如下步骤来实现：通过图像识别来直接识别出所述3D模型中的待放疗区域；或者接收用户对所述3D模型中的待放疗区域的选择；或者通过图像识别来初步识别出所述3D模型中的待放疗区域，然后接收用户对初步识别的待放疗区域的修改，以确定最终的待放疗区域。

在一些示例中，针对所述待放疗区域规划放疗组件的移动路径可通过如下步骤来实现：将所述待放疗区域划分成若干个子区域；确定用于每个子区域的放疗剂量；以及通过调整强度和能量的方式，规划放疗组件经过每个子区域的扫描路径和扫描方式，其中所述扫描方式包括步进式扫描和动态连续扫描。

根据本申请一示例性实施例，一种计算机可读存储介质可存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时可使得所述处理器执行如上所述的方法。

在一些示例中，所述计算机程序指令在被处理器运行时还使得所述处理器执行如下步骤：控制机械臂沿所规划的扫描路径移动所述放疗组件，以对所述待放疗区域进行放疗处理。

本发明的有益效果是：IORT机械臂扫描方法可实现多自由度和高精度的机械扫描，此外，使用机械臂可在手术室复杂的环境下为术中放疗建立统一坐标系，从而确定模拟定位和治疗实施的空间位置关系。装载有超声组件的机械臂利用自动控制技术实现术中3D超声影像获取，超声成像具有无辐射、软组织分辨率高、设备体积小和成本低等优势，并且术中3D影像的获取有助于精确地确定待放疗区域；装载有治疗组件的机械臂利用自动控制技术实现术中3D调强调能治疗，在保证靶区处方剂量的同时有效地保护正常组织，满足IORT精确放疗需求。

本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其它优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本申请的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请，并不构成对本申请的限制。

图1示出执行术中放疗扫描路径规划的术中放疗***。

图2示出术中放疗扫描路径规划方法的流程图。

图3示出执行术中放疗的术中放疗***。

图4示出用于术中放疗***的控制装置的框图。

具体实施方式

下面将参照附图详细描述根据本申请的各个实施例。这里，需要注意的是，在附图中，将相同的附图标记赋予基本上具有相同或类似结构和功能的组成部分，并且将省略关于它们的重复描述。

图1示出执行术中放疗扫描路径规划的术中放疗***。如图1所示，术中放疗***包括辅助扫描组件100、成像组件200、机械臂300、以及用于控制放疗***的控制组件800。此外，放疗***还可以包括放疗组件600或700(如图3所示)，其将在后面再详细地描述。

辅助扫描组件100可以是用于限定超声扫描范围的筒状结构，其一般为圆筒形状，也可以具有各种其他形状，例如矩形或正方形等。例如，辅助扫描组件100可以为多功能限光筒，其具有开放的上端和封闭的筒底101。筒底101可以为平坦形状，也可以为与成像组件200的成像端面相适应的弧形。筒底101优选由适于成像波束以及放疗辐射束容易穿过的材料形成，其示例包括例如聚氨酯等。关于多功能限光筒的其他方面已在2016年8月24日公开的发明专利申请201610207427.8中得到了详细的描述，所以这里不再重复描述。

如图1所示，辅助扫描组件100(即，多功能限光筒)被摆放在患者400的待扫描区域上。应注意，辅助扫描组件100的摆放是在手术中进行的，例如在切除肿瘤之后进行，从而辅助扫描组件100的筒底101的外壁可以直接与待扫描区域(例如瘤床)紧密贴合，例如直接位于肿瘤残余物或瘤床401的上方，这会带来若干益处。例如，第一，由于在手术中进行，使得成像组件可以更贴近待扫描区域，从而获得更清晰准确的图像。第二，通过辅助扫描组件100与待扫描区域的紧密贴合，可以相对于辅助扫描组件100固定待扫描区域的位置，避免因待扫描区域的移动而对成像以及后面的放疗带来的不利影响。

在摆放辅助扫描组件100之后，术中放疗***就可以在控制组件800的控制下，执行各种功能操作，例如后面描述的术中放疗扫描路径规划操作和术中放疗操作。控制组件800可以是专用控制组件，其包括专用于控制术中放疗***的硬件，也可以是通用计算机，例如台式计算机、笔记本计算机、平板计算机、甚至手机等，其通过运行计算机指令来控制术中放疗***的各种操作。

一般而言，控制组件800可包括存储器810和处理器820。存储器810可包括各种计算机可读存储介质，例如ROM、RAM、EEPROM、磁盘、光盘、软盘、闪存等。存储器800中可存储有计算机程序指令，处理器11可以运行这些程序指令，以实现下面将详细描述的各种操作。存储器800中还可以存储有各种其他信息，例如术中放疗***的设备信息、其各种组件的参数信息、操作者信息、待放疗患者信息等。

处理器820可以是中央处理单元(CPU)或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其他形式的处理单元，并且可以控制术中放疗***中的其他组件以执行期望的功能。虽然图1示出了一个存储器810和一个处理器820，但是控制组件800可包括多个存储器810和多个处理器820，并且这些存储器和处理器可以分布在不同的位置，例如位于机械臂300处的机械臂控制用处理器和存储器，位于成像组件200处的成像组件控制用处理器和存储器、以及位于放疗组件600和700处的放疗组件用处理器和存储器等。就此而言，本发明无任何特殊限制，只要它们能够实现下面将描述的各种功能即可。

虽然未示出，但是控制组件800还可具有各种接口。例如，与术中放疗***的各组件连接的接口、用于接收用户输入的接口(键盘、鼠标、音频输入接口等)、输出接口(显示器、打印机、扬声器等)等。控制组件800还可通过例如网络接口连接到医院内管理***或因特网等。为了简单起见，下面将省略对这些接口的描述，然而应理解，本发明的许多功能可以借助于这些接口来实现，并且在本申请的教导下，对于本领域技术人员而言这些都是显而易见的。

图2示出术中放疗扫描路径规划方法的流程图。下面将参照图1和图2来描述根据本发明一些实施例的术中放疗扫描路径规划方法。

首先，在步骤S210，透过辅助扫描组件100(如图1所示，其设置在待扫描区域上)获得待扫描区域的多幅图像，这可利用成像组件200来进行。成像组件200可以是各种医院内常用的成像组件，例如超声组件、CT装置、X光装置、MRI装置等。由于本发明涉及术中放疗，所以这些成像组件需要设置在手术室中。从便利的角度来说，超声组件是优选的。下面将以超声组件200为例来进行说明，但是应理解，在本发明的教导下，利用其他组件来进行成像的过程对于本领域技术人员而言也是显而易见的。

如图1所示，超声组件200可安装在机械臂300的末端，这可以由操作者手工安装，也可以由控制组件800控制机械臂300来主动抓取位于预定位置处的超声组件200。机械臂300的末端和超声组件200上可以有匹配的接合特征，例如对应的凸起和凹陷，使得超声组件200在机械臂300上的安装位置是固定的。然后，可以将装载有超声组件200的机械臂300置于辅助扫描组件100的中心处，并且使超声组件200的末端201与辅助扫描组件100的内底壁紧密贴合。如前所述，辅助扫描组件100的筒底可以具有与超声组件200的末端相适应的弧形或平坦形状等，以提高成像质量。

此时，可以初始化机械臂位置参数，将机械臂的当前位置设置为参考位置，即坐标系的原点，这便于之后机械臂的扫描运动。辅助扫描组件100的相关信息，例如外径、内径、底端材料和厚度等，以及超声组件200的相关信息，例如超声探头外径和超声探头初始位置等，可存储在例如存储器810中。因此，控制组件800可利用这些信息来规划机械臂300的成像扫描路径，以及超声组件200的控制参数。

然后，控制组件800可以控制机械盘300沿所规划的成像扫描路径来移动超声组件200，并且基于所确定的控制参数来控制超声组件200，以获得待扫描区域的多幅图像，例如图1所示的图像500。超声组件200可以是2D超声组件或3D超声组件，因此所获得的多幅图像可以是2D图像，也可以是3D图像。超声组件200还可以包括多频率探头，例如单个多频率超声探头或者多个不同频率的单频率超声探头的组合，以获得不同频率的图像，这可以增加成像深度。

所获得的多幅图像可以存储在例如存储器810中，控制组件800可以基于这些图像来建立待扫描区域的3D模型，从而完成步骤S220。

接下来，在步骤S230中，可以基于待扫描区域的3D模型来确定待放疗区域。待放疗区域可以是3D区域，例如立体肿瘤残余物、组织等，也可以是基本2D的区域，例如瘤床等。可以通过多种方式来确定待放疗区域，例如通过图像识别技术来直接识别出3D模型中的肿瘤区域，将其作为待放疗区域。替代地，可以由用户例如用鼠标对3D模型中的特定区域进行选择，将其作为待放疗区域。再者，还可以采取这两种方式的组合，即首先通过图像识别技术来初步识别出3D模型中的待放疗区域，然后由用户对初步识别的待放疗区域进行修改，以确定最终的待放疗区域。这样，可以兼顾效率和精度这两方面。通过采用3D模型，可以适形地确定待扫描区域，例如图1所示的区域401，而避免将区域401下方的正常组织402也确定为待扫描区域。

然后，在步骤S240中，可以针对所确定的待放疗区域，规划用于特定放疗组件的放疗扫描路径。具体而言，放疗扫描路径规划可通过下面的过程来完成。

首先，放疗组件600例如限光筒或电子加速器700的相关信息已经存储于例如存储器810中，这些信息包括例如放疗辐照束的光斑尺寸或直径、强度范围、强度调节精度、能量范围、能量调节精度等。考虑到放疗组件600的参数，可以将待放疗区域401划分为若干个子区域或者块，其在附图中由点403表示。可以理解，射束直径越小，射束强度和能量调节精度越高，则子区域403可以越小，所划分的子区域403的数量可以越多。

然后，可以为所确定的每个子区域分配放疗剂量。此时，可以为所有的子区域403分配相同的剂量，也可以为不同的子区域403分配不同的剂量。例如，可以由用户选取全部或一部分子区域403，并且为其指定剂量值。这样，可以灵活地为待放疗区域401的不同位置指定不同的剂量值，例如在邻近正常组织402的区域分配较小的剂量以避免可能损失正常组织402。

最后，即可为放疗组件600规划经过每个子区域403的放疗扫描路径。此时，可以通过调整强度和能量的方式，规划放疗组件600经过每个子区域403的扫描路径和扫描方式。可以理解，射束能量对应于放疗深度，能量越高，放疗深度越大。确定了强度和能量，即可确定每个子区域403的放疗剂量。扫描方式可以包括步进式扫描和动态连续扫描。应注意，在确定射束强度和能量时，还应考虑辅助扫描组件100的筒底101的材料和厚度对射束的吸收或衰减作用。

虽然未示出，但是在完成了放疗路径规划之后，还可以可选地对路径规划进行评估，例如评估附近的正常组织所受到的照射剂量。如果评估符合要求，例如附近正常组织受到的照射剂量较低，则路径规划符合要求，输出或保存该路径规划；反之，如果评估不符合要求，例如附近正常组织受到的照射剂量较高，超出了规定阈值，则路径规划不符合要求，需要调整或重新规划，例如减小正常组织附近区域的照射剂量等，直到评估符合要求为止。

这样，就最终完成了放疗路径规划。接下来，就可以利用所规划的路径来执行放疗处理，如图3所示。在图3中，示出了将放疗限光筒600作为放疗组件安装在机械臂300上，射束601通过限光筒600被引导至待放疗区域401中的各个点403。当然，还可以采用其他放疗组件，例如电子加速器700。

注意，在进行放疗操作时，辅助扫描组件100仍保持为紧密贴合在待放疗区域上，这可以带来若干好处。例如，可以将待扫描区域保持在相对于辅助扫描组件100恒定的位置，由于成像组件200和放疗组件600都可以相对于辅助扫描组件100定位，所以待扫描区域相对于成像组件200和放疗组件600处于相同的位置。而且，辅助扫描组件100可以为成像组件200和放疗组件600建立相同的坐标系。这些都有助于提高放疗的精确度。

控制组件800根据所规划的放疗路径，包括强度、能量、扫描方式等，来控制机械臂300和其上的放疗组件600。这样，可以完成对不规则放疗区域401的调强调能放疗操作，形成适形的剂量分布，有效地保护肿瘤或瘤床后方的正常组织402。

图4示出可用于前述术中放疗***中以执行前述操作或实现前述功能的控制装置10的框图。应理解，控制装置10可以作为软件模块集成到前述术中放疗***中，该软件模块可存储在存储器810中，其包括的计算机指令可以由例如处理器820运行以执行前述操作。另一方面，控制装置10(包括其中的各个模块和单元)也可以由专门的硬件或固件实现。控制装置10的所有实现方式，包括软件、硬件和固件等，都应理解为落入本发明的保护范围内。

如图4所示，控制装置10可包括成像控制模块20、建模模块30、放疗区域确定模块40、放疗路径规划模块50、以及放疗执行模块60。

成像控制模块20可用于前述成像操作。例如，成像控制模块20可基于辅助扫描组件100和成像组件200的信息来规划成像扫描路径，并且可控制机械臂300来沿所规划的路径移动成像组件200，以透过辅助扫描组件100对待扫描区域进行成像扫描，从而获得待扫描区域的多幅图像500。然后，建模模块30可基于多幅图像500建立待扫描区域的3D模型。

放疗区域确定模块40可用于确定3D模型中的待放疗区域。具体而言，放疗区域确定模块40可包括图像识别单元42和放疗区域选择单元44。图像识别单元42可基于图像识别技术来自动识别出3D模型中的待放疗区域，放疗区域选择单元44则可以接收用户对放疗区域的选择，或者对图像识别单元42所识别的待放疗区域的修改。

放疗路径规划模块50可用于规划放疗组件对待放疗区域进行扫描的路径。具体而言，放疗路径规划模块50可包括子区域划分单元52、放疗剂量确定单元54和放疗路径规划单元56。划分单元52可以将所确定的待放疗区域划分成若干个子区域，放疗剂量确定单元54可用于确定每个子区域的放疗剂量，放疗路径规划单元56可通过调整强度和能量的方式，规划放疗组件经过每个子区域的扫描路径和扫描方式，其中所述扫描方式包括步进式扫描和动态连续扫描。

虽然未示出，但是在一些实施例中，控制装置10还可包括评估单元，以用于对所规划的放疗路径进行评估。如果所规划的放疗路符合要求，例如对周围正常组织的潜在损伤可能性低，则可以将该路径用于后面的放疗处理；否则，则需要重新进行放疗路径规划。

最后，放疗执行模块60可根据所规划的放疗路径来控制机械臂和放疗组件以执行放疗处理。具体而言，放疗执行模块60可包括机械臂控制单元62和放疗组件控制单元64。机械臂控制单元62可用于控制机械臂300沿所规划的放疗路径移动放疗组件600或700，放疗组件控制单元64可控制放疗组件在移动时的操作，例如控制其放疗强度和能量等，从而实现调强调能放射治疗。

上面简要描述了控制装置10中的各个模块或单元的功能或操作。应理解，这些功能或操作已经在上面参照图1-3得到了进一步的详细描述，因此可以结合关于图1-3的描述来理解控制装置10中的各个模块或单元的功能或操作的进一步细节。

除了上述方法和设备以外，本申请的实施例还可以是计算机程序产品，其包括计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行上面描述的本申请各种实施例的术中放疗***执行的各种操作、步骤和功能。所述计算机程序产品可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本申请实施例操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言，诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。

此外，本申请的实施例还可以是计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行上面描述的根据本申请各种实施例的术中放疗***执行的各种操作、步骤和功能。所述计算机可读存储介质可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以包括但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的***、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。

本发明的特征和优点还体现在下面描述的实施例中。

实施例1.一种术中放疗扫描路径规划方法，包括：

透过辅助扫描组件获得待扫描区域的多幅图像；

基于所述待扫描区域的多幅图像建立所述待扫描区域的3D模型；

基于所述3D模型确定待放疗区域；以及

针对所述待放疗区域规划放疗组件的扫描路径。

实施例2.如实施例1所述的方法，其中，所述辅助扫描组件是具有开放的上端和封闭的筒底的限光筒，所述限光筒的筒底设置为贴合到所述待扫描区域上。

实施例3.如实施例1所述的方法，其中，透过辅助扫描组件获得待扫描区域的多幅图像包括：

利用超声组件、CT装置、X光装置、或MRI装置来获得所述待扫描区域的多幅图像。

实施例4.如实施例1所述的方法，其中，透过辅助扫描组件获得待扫描区域的多幅图像包括：

利用机械臂操纵超声组件在所述辅助扫描组件的内底壁上扫描，以获得所述待扫描区域的多幅图像。

实施例5.如实施例1所述的方法，其中，基于所述3D模型确定待放疗区域包括：

由图像识别模块直接识别出所述3D模型中的待放疗区域；或者

接收用户对所述3D模型中的待放疗区域的选择；或者

由图像识别模块初步识别出所述3D模型中的待放疗区域，然后接收用户对图像识别模块初步识别的待放疗区域的修改，以确定最终的待放疗区域。

实施例6.如实施例1所述的方法，其中，针对所述待放疗区域规划放疗组件的扫描路径包括：

将所述待放疗区域划分成若干个子区域；

确定用于每个子区域的放疗剂量；以及

通过调整强度和能量的方式，规划放疗组件经过每个子区域的扫描路径和扫描方式，其中所述扫描方式包括步进式扫描和动态连续扫描。

实施例7.一种术中放疗控制装置，包括：

成像控制模块，用于控制成像组件沿预定路径移动并且透过辅助扫描组件对待扫描区域进行扫描，以获得所述待扫描区域的多幅图像；

建模模块，用于基于所述多幅图像建立所述待扫描区域的3D模型；

放疗区域确定模块，用于确定所述3D模型中的待放疗区域；以及

放疗路径规划模块，用于规划放疗组件对所述待放疗区域进行扫描的路径。

实施例8.如实施例7所述的术中放疗控制装置，还包括：

放疗执行模块，用于控制机械臂沿所规划的放疗路径移动所述放疗组件以执行放疗处理。

实施例9.如实施例7所述的术中放疗控制装置，其中，所述辅助扫描组件是具有开放的上端和封闭的筒底的限光筒，所述限光筒的筒底设置为贴合到所述待扫描区域上。

实施例10.如实施例7所述的术中放疗控制装置，其中，所述成像控制模块配置为控制超声组件、CT装置、X光装置、或MRI装置对所述待扫描区域进行扫描以获得所述待扫描区域的多幅图像。

实施例11.如实施例7所述的术中放疗控制装置，其中，所述成像组件是超声组件，所述成像控制模块配置为控制机械臂操纵所述超声组件对所述待扫描区域进行扫描，以获得所述待扫描区域的多幅图像。

实施例12.如实施例11所述的术中放疗控制装置，其中，在控制机械臂操纵所述超声组件之前，所述成像控制模块还配置为基于所述辅助扫描组件和所述超声组件的信息来规划所述预定路径。

实施例13.如实施例7所述的术中放疗控制装置，其中，所述放疗区域确定模块包括：

图像识别单元，配置为识别出所述3D模型中的待放疗区域；以及

放疗区域选择单元，配置为接收用户对所述3D模型中的待放疗区域的选择。

实施例14.如实施例7所述的术中放疗控制装置，其中，所述放疗路径规划模块包括：

子区域划分单元，配置为将所述待放疗区域划分成若干个子区域；

放疗剂量确定单元，配置为确定用于每个子区域的放疗剂量；以及

放疗路径规划单元，配置为通过调整强度和能量的方式，规划放疗组件经过每个子区域的扫描路径和扫描方式，其中所述扫描方式包括步进式扫描和动态连续扫描。

实施例15.如实施例8所述的术中放疗控制装置，其中，所述放疗执行模块包括：

机械臂控制单元，配置为控制机械臂沿所规划的放疗路径移动所述放疗组件；以及

放疗组件控制单元，配置为控制所述放疗组件在移动时的放疗强度和能量。

实施例16.一种术中放疗***，包括辅助扫描组件、成像组件、放疗组件、机械臂、以及控制组件，所述控制组件包括存储器和处理器，所述处理器配置为运行所述存储器上存储的计算机指令以：

控制所述成像组件透过所述辅助扫描组件对待扫描区域进行扫描，以获得所述待扫描区域的多幅图像，所述辅助扫描组件设置在所述待扫描区域上；

基于所述待扫描区域的多幅图像建立所述待扫描区域的3D模型；

基于所述3D模型确定待放疗区域；

针对所述待放疗区域规划放疗组件的移动路径；以及

控制所述机械臂沿所规划的移动路径移动所述放疗组件，以对所述待放疗区域进行放疗处理。

实施例17.如实施例16所述的放疗***，其中，所述辅助扫描组件是具有开放的上端和封闭的筒底的限光筒，所述限光筒的筒底设置为贴合到所述待扫描区域上。

实施例18.如实施例16所述的放疗***，其中，所述成像组件是超声组件、CT装置、X光装置、或MRI装置。

实施例19.如实施例18所述的放疗***，其中，所述成像组件是超声组件，所述处理器配置为控制所述机械臂在所述辅助扫描组件的内底壁上移动所述超声组件，以获得所述待扫描区域的多幅图像。

实施例20.如实施例16所述的放疗***，其中，基于所述3D模型确定待放疗区域是通过如下步骤来实现的：

通过图像识别来直接识别出所述3D模型中的待放疗区域；或者

接收用户对所述3D模型中的待放疗区域的选择；或者

通过图像识别来初步识别出所述3D模型中的待放疗区域，然后接收用户对初步识别的待放疗区域的修改，以确定最终的待放疗区域。

实施例21.如实施例16所述的放疗***，其中，针对所述待放疗区域规划放疗组件的移动路径是通过如下步骤来实现的：

将所述待放疗区域划分成若干个子区域；

确定用于每个子区域的放疗剂量；以及

通过调整强度和能量的方式，规划放疗组件经过每个子区域的扫描路径和扫描方式，其中所述扫描方式包括步进式扫描和动态连续扫描。

实施例22.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行如实施例1-6中的任一项所述的方法。

实施例23.如实施例22所述的计算机可读存储介质，其中，所述计算机程序指令在被处理器运行时还使得所述处理器执行如下步骤：

控制机械臂沿所规划的扫描路径移动所述放疗组件，以对所述待放疗区域进行放疗处理。

在本说明书中，说明了大量的具体细节。然而，应当理解，本发明的实施方式可以在没有这些具体细节的情况下实施。在一些实施方式中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不使读者混淆对本说明书的原理的理解。

本领域技术人员可以理解，可以对各实施方式中的装置中的模块进行自适应性地改变，并且把它们设置在与该实施方式不同的一个或多个装置中。除了特征或处理相互排斥的情况之外，可以采用任何组合，对本说明书中公开的任何方法的所有步骤或者任何装置的所有模块进行组合。除非另外明确陈述，本说明书中公开的每个特征都可以由提供相同、等同或相似目的替代特征来代替。

应当注意，上述实施方式对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不偏离所附权利要求的范围的情况下，可设计出各种替代实施方式。在权利要求书中，特征的排序并不意味着特征的任何特定顺序，并且特别地，方法权利要求中各步骤的顺序并不意味着这些步骤必须按照该顺序来执行。相反地，这些步骤可以以任何适当的顺序执行。在权利要求书中，不应将位于括号内的任何参考标记理解成对权利要求的限制。术语“包括”或“包含”不排除存在未列在权利要求中的模块或步骤。位于模块或步骤之前的术语“一”或“一个”不排除存在多个这样的模块或步骤。术语“第一”、“第二”、以及“第三”等的使用不表示任何顺序，可将这些术语解释为名称。

Claims (10)

1.一种术中放疗扫描路径规划方法，包括：

透过辅助扫描组件获得待扫描区域的多幅图像；

基于所述待扫描区域的多幅图像建立所述待扫描区域的3D模型；

基于所述3D模型确定待放疗区域；以及

针对所述待放疗区域规划放疗组件的扫描路径。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述辅助扫描组件是具有开放的上端和封闭的筒底的限光筒，所述限光筒的筒底设置为贴合到所述待扫描区域上。

3.如权利要求1所述的方法，其中，透过辅助扫描组件获得待扫描区域的多幅图像包括：

利用机械臂操纵超声组件在所述辅助扫描组件的内底壁上扫描，以获得所述待扫描区域的多幅图像。

4.如权利要求1所述的方法，其中，针对所述待放疗区域规划放疗组件的扫描路径包括：

将所述待放疗区域划分成若干个子区域；

确定用于每个子区域的放疗剂量；

通过调整强度和能量的方式，规划放疗组件经过每个子区域的扫描路径和扫描方式，其中所述扫描方式包括步进式扫描和动态连续扫描。

5.一种术中放疗控制装置，包括：

成像控制模块，用于控制成像组件沿预定路径移动并且透过辅助扫描组件对待扫描区域进行扫描，以获得所述待扫描区域的多幅图像；

建模模块，用于基于所述多幅图像建立所述待扫描区域的3D模型；

放疗区域确定模块，用于确定所述3D模型中的待放疗区域；以及

放疗路径规划模块，用于规划放疗组件对所述待放疗区域进行扫描的路径。

6.如权利要求5所述的术中放疗控制装置，还包括：

放疗执行模块，用于控制机械臂沿所规划的放疗路径移动所述放疗组件以执行放疗处理。

7.如权利要求5所述的术中放疗控制装置，其中，所述放疗区域确定模块包括：

图像识别单元，配置为识别出所述3D模型中的待放疗区域；以及

放疗区域选择单元，配置为接收用户对所述3D模型中的待放疗区域的选择。

8.一种术中放疗***，包括辅助扫描组件、成像组件、放疗组件、机械臂、以及控制组件，所述控制组件包括存储器和处理器，所述处理器配置为运行所述存储器上存储的计算机指令以：

控制所述成像组件透过所述辅助扫描组件对待扫描区域进行扫描，以获得所述待扫描区域的多幅图像，所述辅助扫描组件设置在所述待扫描区域上；

基于所述待扫描区域的多幅图像建立所述待扫描区域的3D模型；

基于所述3D模型确定待放疗区域；

针对所述待放疗区域规划放疗组件的移动路径；以及

控制所述机械臂沿所规划的移动路径移动所述放疗组件，以对所述待放疗区域进行放疗处理。

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行如权利要求1-4中的任一项所述的方法。

10.如权利要求9所述的计算机可读存储介质，其中，所述计算机程序指令在被处理器运行时还使得所述处理器执行如下步骤：

控制机械臂沿所规划的扫描路径移动所述放疗组件，以对所述待放疗区域进行放疗处理。