CN114129916A - 头部放疗射线立体定向投射装置 - Google Patents

头部放疗射线立体定向投射装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了头部放疗射线立体定向投射装置，其通过拍摄和分析在放疗过程中同时包含目标对象的头部和放射源的放疗操作影像，以此判断放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间对准状态，继而指示第一移动模块移动目标对象的头部和/或指示第二移动模块移动放射源，从而使放射源能够瞄准目标对象的头部进行定向射线扫描，并且还能够向目标对象发送是否进行头部摆动动作的语音提醒消息，这样能够保证放射源发出的射线将无法准确地投射到头部的病灶区域以及避免放射源发出的射线无法投射到头部的其他正常区域，从而提高在对头部进行放疗过程中准确地在立体空间上进行定向投射直接影响放疗的效果和可靠性。

Description

头部放疗射线立体定向投射装置
技术领域
本发明涉及放射治疗的技术领域，特别涉及头部放疗射线立体定向投射装置。
背景技术
放射治疗是指利用伽玛射线、红外射线或者紫外射线等射线照射目标对象身体某一区域进行照射，从而获得相应的治疗效果。在对目标对象的头部进行实际临床放疗操作过程中，目标对象的头部会不可避免地发生摆动，此时放射源发出的射线将无法准确地投射到头部的病灶区域，从而使得放射源无法对头部的病灶区域进行有效的放疗。同时，放射源发出的射线无法投射到头部的病灶区域，其会投射到头部的其他正常区域，这会导致这些正常区域受到射线的损伤。可见，在对头部进行放疗过程中准确地在立体空间上进行定向投射直接影响放疗的效果和可靠性。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明提供头部放疗射线立体定向投射装置，其通过拍摄和分析在放疗过程中同时包含目标对象的头部和放射源的放疗操作影像，以此判断放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间对准状态，继而指示第一移动模块移动目标对象的头部和/或指示第二移动模块移动放射源，从而使放射源能够瞄准目标对象的头部进行定向射线扫描，并且还能够向目标对象发送是否进行头部摆动动作的语音提醒消息，这样能够保证放射源发出的射线将无法准确地投射到头部的病灶区域以及避免放射源发出的射线无法投射到头部的其他正常区域，从而提高在对头部进行放疗过程中准确地在立体空间上进行定向投射直接影响放疗的效果和可靠性。
本发明提供头部放疗射线立体定向投射装置，其特征在于，其包括影像拍摄模块、影像分析模块、中央处理模块、第一移动模块、第二移动模块和提醒模块；其中，
所述影像拍摄模块用于在放疗过程中同时对目标对象的头部和放射源进行拍摄，从而得到相应的放疗操作影像；
所述影像分析模块用于分析所述放疗操作影像，从而判断放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间对准状态；
所述中央处理模块用于根据所述对准状态的判断结果，指示所述第一移动模块移动目标对象的头部和/或指示所述第二移动模块移动放射源，从而使放射源能够瞄准目标对象的头部进行定向射线扫描；
所述中央处理模块还用于根据所述对准状态的判断结果，指示所述提醒模块发出语音提醒消息；其中，所述语音提醒消息包括指示目标对象是否进行头部摆动动作的语音提醒消息；
进一步，所述影像拍摄模块在放疗过程中同时对目标对象的头部和放射源进行拍摄，从而得到相应的放疗操作影像具体包括：
所述影像拍摄模块在放疗过程中同时对目标对象的头部和放射源进行双目拍摄，从而得到同时包含所述头部和所述放射源的放疗操作双目影像；
进一步，所述影像分析模块分析所述放疗操作影像，从而判断放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间对准状态具体包括：
所述影像分析模块确定所述放疗操作双目影像对应的双目视差，并根据所述双目视差，生成相应的放疗操作三维影像；其中，所述放疗操作三维影像为同时包含所述头部和所述放射源的三维影像；
所述影像分析模块还从所述放疗操作三维影像中识别出所述放射源和所述头部特定区域各自在所述放疗操作三维影像中的影像轮廓信息；
再根据所述放射源和所述头部特定区域各自的影像轮廓信息，判断放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间是否对准；
进一步，所述影像分析模块根据所述放射源和所述头部特定区域各自的影像轮廓信息，判断放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间是否对准具体包括：
所述影像分析模块根据所述放射源的影像轮廓信息，确定所述放射源的射线发射口的朝向，以此作为放射源的射线投射方向；
所述影像分析模块根据所述头部特定区域的影像轮廓信息，确定所述头部特定区域对应的法线方向；
所述影像分析模块还根据所述射线投射方向与所述法线方向之间的实际夹角，并将所述实际夹角与预设夹角阈值进行比对；
若所述实际夹角小于或者等于预设夹角阈值，则判断放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间是对准；否则，判断放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间是不对准；
进一步，所述中央处理模块根据所述对准状态的判断结果，指示所述第一移动模块移动目标对象的头部和/或指示所述第二移动模块移动放射源，从而使放射源能够瞄准目标对象的头部进行定向射线扫描具体包括：
当所述中央处理模块确定放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间是对准时，所述中央处理模块指示所述第一移动模块和所述第二移动模块停止运作，从而使目标对象的头部和放射源固定在当前所处的位置不变；
当所述中央处理模块确定放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间是不对准时，所述中央处理模块根据放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间对准角度偏差，指示所述第一移动模块移动目标对象的头部和/或指示所述第二移动模块移动放射源，从而使放射源能够瞄准目标对象的头部进行定向射线扫描；
进一步，所述中央控制模块根据放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间对准角度偏差，指示所述第一移动模块移动目标对象的头部和/或指示所述第二移动模块移动放射源具体包括：
所述中央控制模块根据放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间对准角度偏差，确定放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间在三维空间的三轴方向上的位置偏移量；
再根据所述位置偏移量，指示所述第一移动模块移动目标对象的头部和/或指示所述第二移动模块移动放射源；
进一步，所述中央控制模块根据放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间对准角度偏差，确定放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间在三维空间的三轴方向上的位置偏移量；再根据所述位置偏移量，指示所述第一移动模块移动目标对象的头部和/或指示所述第二移动模块移动放射源具体包括：
以所述放射源的射线投射点作为三维空间坐标系的原点，所述放射源的射线投射方向为所述三维空间坐标系的X轴，所述放射源的的水平向右的方向为所述三维空间坐标系的Y轴，所述放射源的竖直向上的方向为所述三维空间坐标系的Z轴，然后根据放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域中心位置之间对准角度偏差，得到放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间在三维空间的三轴方向上的位置偏移量；其中，放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间对准角度偏差包括：放射源的射线投射点与目标对象的头部特定区域中心位置的连线和X轴,Y轴,Z轴之间的夹角，以及放射源的射线投射方向的最远点与目标对象的头部特定区域中心位置的连线和放射源的射线投射方向之间的夹角；然后根据所述位置偏移量控制所述第一移动模块和第二移动模块，其具体过程为：
步骤S1，利用下面公式(1)，根据放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域中心位置之间对准角度偏差，得到三维空间的三轴方向上的位置偏移量
Figure BDA0003390888170000041
Figure BDA0003390888170000051
在上述公式(1)中，ΔX表示X轴方向上的位置偏移量；ΔY表示Y轴方向上的位置偏移量；ΔZ表示Z轴方向上的位置偏移量；L表示所述放射源的最远投射距离；θx表示放射源的射线投射点与目标对象的头部特定区域中心位置的连线和X轴之间的夹角；θy表示放射源的射线投射点与目标对象的头部特定区域中心位置的连线和Y轴之间的夹角；θz表示放射源的射线投射点与目标对象的头部特定区域中心位置的连线和Z轴之间的夹角；α表示放射源的射线投射方向的最远点与目标对象的头部特定区域中心位置的连线和放射源的射线投射方向之间的夹角；| |表示求取绝对值运算；
步骤S2，根据上述步骤S1得到的三维空间的三轴方向上的位置偏移量来对第一移动模块和第二移动模块进行控制，其中控制第一移动模块沿着放射源的射线投射点的方向进行前后左右上下的移动，以及控制第二移动模块沿着目标对象的头部特定区域中心位置进行前后左右上下的移动，由于第一移动模块在三维空间的三轴方向上的移动量存在局限，此时利用下面公式(2)，根据三维空间的三轴方向上的位置偏移量以及第一移动模块的最大移动量，控制第一移动模块和第二移动模块在三维空间的三轴方向上的移动速度，
Figure BDA0003390888170000052
在上述公式(2)中，V2,x表示第二移动模块在X轴方向上的移动速度控制值；V2,y表示第二移动模块在Y轴方向上的移动速度控制值；；V2,Z表示第二移动模块在Z轴方向上的移动速度控制值；V1,x表示第一移动模块在X轴方向上的移动速度；V1,Y表示第一移动模块在Y轴方向上的移动速度；V1,Z表示第一移动模块在Z轴方向上的移动速度；X1,max表示第一移动模块当前在X轴方向上可以移动的最大距离量；Y1,max表示第一移动模块当前在Y轴方向上可以移动的最大距离量；Z1,max表示第一移动模块当前在Z轴方向上可以移动的最大距离量；
通过控制第一移动模块和第二移动模块在三维空间的三轴方向上的移动速度能够将放射源的射线投射方向对准目标对象的头部特定区域的中心位置；
步骤S3，在控制所述第一移动模块和第二移动模块进行移动进而对准目标对象的头部特定区域中心位置时，通过设置蜂鸣器来对当前放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间的对准情况进行提醒，所述蜂鸣器的响声频率通过下面公式(3)确定，
Figure BDA0003390888170000061
在上述公式(3)中，f表示所述蜂鸣器的响声频率；fmax表示所述蜂鸣器的最大响声频率；当所述蜂鸣器的响声频率越高，则表明当前放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间越接近对准，当所述蜂鸣器的响声频率达到最大响声频率，则表明当前放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间已经对准；
进一步，所述中央处理模块根据所述对准状态的判断结果，指示所述提醒模块发出语音提醒消息具体包括：
当判断放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间对准时，所述中央处理模块指示所述提醒模块发出指示目标对象不需进行头部摆动动作的语音提醒消息；
当判断放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间不对准时，所述中央处理模块指示所述提醒模块发出指示目标对象需进行头部上下左右中任一方向上的摆动动作的语音提醒消息；
进一步，所述中央处理模块还用于当所述第一移动模块或者所述第二移动模块运行时，降低所述放射源投射的射线强度；并且当所述第一移动模块和者所述第二移动模块不运行时，将所述放射源投射的射线强度增大恢复至预设强度阈值。
相比于现有技术，该头部放疗射线立体定向投射装置通过拍摄和分析在放疗过程中同时包含目标对象的头部和放射源的放疗操作影像，以此判断放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间对准状态，继而指示第一移动模块移动目标对象的头部和/或指示第二移动模块移动放射源，从而使放射源能够瞄准目标对象的头部进行定向射线扫描，并且还能够向目标对象发送是否进行头部摆动动作的语音提醒消息，这样能够保证放射源发出的射线将无法准确地投射到头部的病灶区域以及避免放射源发出的射线无法投射到头部的其他正常区域，从而提高在对头部进行放疗过程中准确地在立体空间上进行定向投射直接影响放疗的效果和可靠性。
本发明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，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的头部放疗射线立体定向投射装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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作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。
参阅图1，为本发明实施例提供的头部放疗射线立体定向投射装置的结构示意图。该头部放疗射线立体定向投射装置包括影像拍摄模块、影像分析模块、中央处理模块、第一移动模块、第二移动模块和提醒模块；其中，
该影像拍摄模块用于在放疗过程中同时对目标对象的头部和放射源进行拍摄，从而得到相应的放疗操作影像；
该影像分析模块用于分析该放疗操作影像，从而判断放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间对准状态；
该中央处理模块用于根据该对准状态的判断结果，指示该第一移动模块移动目标对象的头部和/或指示该第二移动模块移动放射源，从而使放射源能够瞄准目标对象的头部进行定向射线扫描；
该中央处理模块还用于根据该对准状态的判断结果，指示该提醒模块发出语音提醒消息；其中，该语音提醒消息包括指示目标对象是否进行头部摆动动作的语音提醒消息。
上述技术方案的有益效果为：该头部放疗射线立体定向投射装置通过拍摄和分析在放疗过程中同时包含目标对象的头部和放射源的放疗操作影像，以此判断放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间对准状态，继而指示第一移动模块移动目标对象的头部和/或指示第二移动模块移动放射源，从而使放射源能够瞄准目标对象的头部进行定向射线扫描，并且还能够向目标对象发送是否进行头部摆动动作的语音提醒消息，这样能够保证放射源发出的射线将无法准确地投射到头部的病灶区域以及避免放射源发出的射线无法投射到头部的其他正常区域，从而提高在对头部进行放疗过程中准确地在立体空间上进行定向投射直接影响放疗的效果和可靠性。
优选地，该影像拍摄模块在放疗过程中同时对目标对象的头部和放射源进行拍摄，从而得到相应的放疗操作影像具体包括：
该影像拍摄模块在放疗过程中同时对目标对象的头部和放射源进行双目拍摄，从而得到同时包含该头部和该放射源的放疗操作双目影像。
上述技术方案的有益效果为：在放疗过程中可通过双目摄像机这样的影像拍摄模块同时对目标对象的头部和放射源进行拍摄，以此得到相应的放疗操作员双目影像，这样能够确保对目标对象的头部和放射源进行全面的影像记录。
优选地，该影像分析模块分析该放疗操作影像，从而判断放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间对准状态具体包括：
该影像分析模块确定该放疗操作双目影像对应的双目视差，并根据该双目视差，生成相应的放疗操作三维影像；其中，该放疗操作三维影像为同时包含该头部和该放射源的三维影像；
该影像分析模块还从该放疗操作三维影像中识别出该放射源和该头部特定区域各自在该放疗操作三维影像中的影像轮廓信息；
再根据该放射源和该头部特定区域各自的影像轮廓信息，判断放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间是否对准。
上述技术方案的有益效果为：当拍摄得到放疗操作双目影像后，通过双目视差计算的方式得到相应的放疗操作三维影像，这样能够在三维立体空间上对放疗操作进行全面的记录。接着，对该放疗操作三维影像进行影像轮廓识别，以此得到放射源和头部特定区域(比如头部病灶区域等)各自的影像轮廓信息，再根据该影像轮廓信息，确定该放射源和该头部特定区域各自的位置，这样能够便于后续快速准确地判断放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间是否对准。
优选地，该影像分析模块根据该放射源和该头部特定区域各自的影像轮廓信息，判断放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间是否对准具体包括：
该影像分析模块根据该放射源的影像轮廓信息，确定该放射源的射线发射口的朝向，以此作为放射源的射线投射方向；
该影像分析模块根据该头部特定区域的影像轮廓信息，确定该头部特定区域对应的法线方向；
该影像分析模块还根据该射线投射方向与该法线方向之间的实际夹角，并将该实际夹角与预设夹角阈值进行比对；
若该实际夹角小于或者等于预设夹角阈值，则判断放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间是对准；否则，判断放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间是不对准。
上述技术方案的有益效果为：以放射源的射线发射口的朝向和该头部特定区域对应的法线方向作为基准，确定两个方向之间的夹角，并结合相应的阈值比对，这样能够量化判断放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间对准与否，从而提高两者对准关系确定的可靠性。
优选地，该中央处理模块根据该对准状态的判断结果，指示该第一移动模块移动目标对象的头部和/或指示该第二移动模块移动放射源，从而使放射源能够瞄准目标对象的头部进行定向射线扫描具体包括：
当该中央处理模块确定放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间是对准时，该中央处理模块指示该第一移动模块和该第二移动模块停止运作，从而使目标对象的头部和放射源固定在当前所处的位置不变；
当该中央处理模块确定放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间是不对准时，该中央处理模块根据放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间对准角度偏差，指示该第一移动模块移动目标对象的头部和/或指示该第二移动模块移动放射源，从而使放射源能够瞄准目标对象的头部进行定向射线扫描。
上述技术方案的有益效果为：在实际操作中，该第一移动模块和第二移动模块可为但不限于是机械手，这样通过机械手抓持并移动放射源和目标对象的头部即可实现两者的相互对准，同时也能保证两者的对准精度。
优选地，该中央控制模块根据放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间对准角度偏差，指示该第一移动模块移动目标对象的头部和/或指示该第二移动模块移动放射源具体包括：
该中央控制模块根据放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间对准角度偏差，确定放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间在三维空间的三轴方向上的位置偏移量；
再根据该位置偏移量，指示该第一移动模块移动目标对象的头部和/或指示该第二移动模块移动放射源。
上述技术方案的有益效果为：将放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间对准角度偏差转换为放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间在三维空间的三轴方向上的位置偏移量，这样能够便于第一移动模块和第二移动模块在三维空间的XYZ轴上进行平移来实现放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间的对准，从而大大降低两者对准调节的难度。
优选地，该中央控制模块根据放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间对准角度偏差，确定放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间在三维空间的三轴方向上的位置偏移量；再根据该位置偏移量，指示该第一移动模块移动目标对象的头部和/或指示该第二移动模块移动放射源具体包括：
以该放射源的射线投射点作为三维空间坐标系的原点，该放射源的射线投射方向为该三维空间坐标系的X轴，该放射源的的水平向右的方向为该三维空间坐标系的Y轴，该放射源的竖直向上的方向为该三维空间坐标系的Z轴，然后根据放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域中心位置之间对准角度偏差，得到放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间在三维空间的三轴方向上的位置偏移量；其中，放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间对准角度偏差包括：放射源的射线投射点与目标对象的头部特定区域中心位置的连线和X轴,Y轴,Z轴之间的夹角，以及放射源的射线投射方向的最远点与目标对象的头部特定区域中心位置的连线和放射源的射线投射方向之间的夹角；然后根据该位置偏移量控制该第一移动模块和第二移动模块，其具体过程为：
步骤S1，利用下面公式(1)，根据放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域中心位置之间对准角度偏差，得到三维空间的三轴方向上的位置偏移量
Figure BDA0003390888170000121
在上述公式(1)中，ΔX表示X轴方向上的位置偏移量；ΔY表示Y轴方向上的位置偏移量；ΔZ表示Z轴方向上的位置偏移量；L表示该放射源的最远投射距离；θx表示放射源的射线投射点与目标对象的头部特定区域中心位置的连线和X轴之间的夹角；θy表示放射源的射线投射点与目标对象的头部特定区域中心位置的连线和Y轴之间的夹角；θz表示放射源的射线投射点与目标对象的头部特定区域中心位置的连线和Z轴之间的夹角；α表示放射源的射线投射方向的最远点与目标对象的头部特定区域中心位置的连线和放射源的射线投射方向之间的夹角；| |表示求取绝对值运算；
步骤S2，根据上述步骤S1得到的三维空间的三轴方向上的位置偏移量来对第一移动模块和第二移动模块进行控制，其中控制第一移动模块沿着放射源的射线投射点的方向进行前后左右上下的移动，以及控制第二移动模块沿着目标对象的头部特定区域中心位置进行前后左右上下的移动，由于第一移动模块在三维空间的三轴方向上的移动量存在局限，此时利用下面公式(2)，根据三维空间的三轴方向上的位置偏移量以及第一移动模块的最大移动量，控制第一移动模块和第二移动模块在三维空间的三轴方向上的移动速度，
Figure BDA0003390888170000122
在上述公式(2)中，V2,x表示第二移动模块在X轴方向上的移动速度控制值；V2,y表示第二移动模块在Y轴方向上的移动速度控制值；；V2,Z表示第二移动模块在Z轴方向上的移动速度控制值；V1,x表示第一移动模块在X轴方向上的移动速度；V1,Y表示第一移动模块在Y轴方向上的移动速度；V1,Z表示第一移动模块在Z轴方向上的移动速度；X1,max表示第一移动模块当前在X轴方向上可以移动的最大距离量；Y1,max表示第一移动模块当前在Y轴方向上可以移动的最大距离量；Z1,max表示第一移动模块当前在Z轴方向上可以移动的最大距离量；
通过控制第一移动模块和第二移动模块在三维空间的三轴方向上的移动速度能够将放射源的射线投射方向对准目标对象的头部特定区域的中心位置；
步骤S3，在控制该第一移动模块和第二移动模块进行移动进而对准目标对象的头部特定区域中心位置时，通过设置蜂鸣器来对当前放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间的对准情况进行提醒，该蜂鸣器的响声频率通过下面公式(3)确定，
Figure BDA0003390888170000131
在上述公式(3)中，f表示该蜂鸣器的响声频率；fmax表示该蜂鸣器的最大响声频率；当该蜂鸣器的响声频率越高，则表明当前放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间越接近对准，当该蜂鸣器的响声频率达到最大响声频率，则表明当前放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间已经对准。
上述技术方案的有益效果为：利用上述公式(1)根据放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域中心位置之间对准角度偏差可以得到三维空间的三轴方向上的位置偏移量，进而通过位置偏移量进一步对放射源的射线投射方向进行对准；再利用上述公式(2)根据三维空间的三轴方向上的位置偏移量以及第一移动模块的最大移动量控制第一移动模块和第二移动模块在三维空间的三轴方向上的移动速度，进而保证可以准确快速的将放射源的射线投射方向对准目标对象的头部特定区域的中心位置，减小了对准时间，提高了工作效率；最后利用上述公式(3)根据三维空间的三轴方向上的位置偏移量控制蜂鸣器的响声频率，进而根据蜂鸣器的响声来辅助知晓当前放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间的对准情况，进而利用蜂鸣器的声音来辅助对准过程，进而保证装置的可靠性以及准确性。
优选地，该中央处理模块根据该对准状态的判断结果，指示该提醒模块发出语音提醒消息具体包括：
当判断放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间对准时，该中央处理模块指示该提醒模块发出指示目标对象不需进行头部摆动动作的语音提醒消息；
当判断放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间不对准时，该中央处理模块指示该提醒模块发出指示目标对象需进行头部上下左右中任一方向上的摆动动作的语音提醒消息。
上述技术方案的有益效果为：通过提醒模块在不同情况下，向目标对象发送不同的语音提醒消息，这样能够有针对性地指示目标对象是否进行头部摆动，从而大大提高放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间的对准调整效率。
优选地，该中央处理模块还用于当该第一移动模块或者该第二移动模块运行时，降低该放射源投射的射线强度；并且当该第一移动模块和者该第二移动模块不运行时，将该放射源投射的射线强度增大恢复至预设强度阈值。
上述技术方案的有益效果为：当该第一移动模块或者该第二移动模块运行时，表明此时放射源并未真正进行放疗操作，降低该放射源投射的射线强度能够表面该射线对目标对象造成伤害；当该第一移动模块或者该第二移动模块运行时，表明此时放射源真正进行放疗操作，将该放射源投射的射线强度增大恢复至预设强度阈值能够确保放疗操作的正常进行。
从上述实施例的内容可知，该头部放疗射线立体定向投射装置通过拍摄和分析在放疗过程中同时包含目标对象的头部和放射源的放疗操作影像，以此判断放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间对准状态，继而指示第一移动模块移动目标对象的头部和/或指示第二移动模块移动放射源，从而使放射源能够瞄准目标对象的头部进行定向射线扫描，并且还能够向目标对象发送是否进行头部摆动动作的语音提醒消息，这样能够保证放射源发出的射线将无法准确地投射到头部的病灶区域以及避免放射源发出的射线无法投射到头部的其他正常区域，从而提高在对头部进行放疗过程中准确地在立体空间上进行定向投射直接影响放疗的效果和可靠性。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.头部放疗射线立体定向投射装置，其特征在于，其包括影像拍摄模块、影像分析模块、中央处理模块、第一移动模块、第二移动模块和提醒模块；其中，
所述影像拍摄模块用于在放疗过程中同时对目标对象的头部和放射源进行拍摄，从而得到相应的放疗操作影像；
所述影像分析模块用于分析所述放疗操作影像，从而判断放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间对准状态；
所述中央处理模块用于根据所述对准状态的判断结果，指示所述第一移动模块移动目标对象的头部和/或指示所述第二移动模块移动放射源，从而使放射源能够瞄准目标对象的头部进行定向射线扫描；
所述中央处理模块还用于根据所述对准状态的判断结果，指示所述提醒模块发出语音提醒消息；其中，所述语音提醒消息包括指示目标对象是否进行头部摆动动作的语音提醒消息。
2.如权利要求1所述的头部放疗射线立体定向投射装置，其特征在于：
所述影像拍摄模块在放疗过程中同时对目标对象的头部和放射源进行拍摄，从而得到相应的放疗操作影像具体包括：
所述影像拍摄模块在放疗过程中同时对目标对象的头部和放射源进行双目拍摄，从而得到同时包含所述头部和所述放射源的放疗操作双目影像。
3.如权利要求2所述的头部放疗射线立体定向投射装置，其特征在于：
所述影像分析模块分析所述放疗操作影像，从而判断放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间对准状态具体包括：
所述影像分析模块确定所述放疗操作双目影像对应的双目视差，并根据所述双目视差，生成相应的放疗操作三维影像；其中，所述放疗操作三维影像为同时包含所述头部和所述放射源的三维影像；
所述影像分析模块还从所述放疗操作三维影像中识别出所述放射源和所述头部特定区域各自在所述放疗操作三维影像中的影像轮廓信息；
再根据所述放射源和所述头部特定区域各自的影像轮廓信息，判断放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间是否对准。
4.如权利要求3所述的头部放疗射线立体定向投射装置，其特征在于：
所述影像分析模块根据所述放射源和所述头部特定区域各自的影像轮廓信息，判断放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间是否对准具体包括：
所述影像分析模块根据所述放射源的影像轮廓信息，确定所述放射源的射线发射口的朝向，以此作为放射源的射线投射方向；
所述影像分析模块根据所述头部特定区域的影像轮廓信息，确定所述头部特定区域对应的法线方向；
所述影像分析模块还根据所述射线投射方向与所述法线方向之间的实际夹角，并将所述实际夹角与预设夹角阈值进行比对；
若所述实际夹角小于或者等于预设夹角阈值，则判断放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间是对准；否则，判断放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间是不对准。
5.如权利要求1所述的头部放疗射线立体定向投射装置，其特征在于：
所述中央处理模块根据所述对准状态的判断结果，指示所述第一移动模块移动目标对象的头部和/或指示所述第二移动模块移动放射源，从而使放射源能够瞄准目标对象的头部进行定向射线扫描具体包括：
当所述中央处理模块确定放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间是对准时，所述中央处理模块指示所述第一移动模块和所述第二移动模块停止运作，从而使目标对象的头部和放射源固定在当前所处的位置不变；
当所述中央处理模块确定放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间是不对准时，所述中央处理模块根据放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间对准角度偏差，指示所述第一移动模块移动目标对象的头部和/或指示所述第二移动模块移动放射源，从而使放射源能够瞄准目标对象的头部进行定向射线扫描。
6.如权利要求5所述的头部放疗射线立体定向投射装置，其特征在于：
所述中央控制模块根据放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间对准角度偏差，指示所述第一移动模块移动目标对象的头部和/或指示所述第二移动模块移动放射源具体包括：
所述中央控制模块根据放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间对准角度偏差，确定放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间在三维空间的三轴方向上的位置偏移量；
再根据所述位置偏移量，指示所述第一移动模块移动目标对象的头部和/或指示所述第二移动模块移动放射源。
7.如权利要求6所述的头部放疗射线立体定向投射装置，其特征在于：
所述中央控制模块根据放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间对准角度偏差，确定放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间在三维空间的三轴方向上的位置偏移量；再根据所述位置偏移量，指示所述第一移动模块移动目标对象的头部和/或指示所述第二移动模块移动放射源具体包括：
以所述放射源的射线投射点作为三维空间坐标系的原点，所述放射源的射线投射方向为所述三维空间坐标系的X轴，所述放射源的的水平向右的方向为所述三维空间坐标系的Y轴，所述放射源的竖直向上的方向为所述三维空间坐标系的Z轴，然后根据放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域中心位置之间对准角度偏差，得到放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间在三维空间的三轴方向上的位置偏移量；其中，放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间对准角度偏差包括：放射源的射线投射点与目标对象的头部特定区域中心位置的连线和X轴,Y轴,Z轴之间的夹角，以及放射源的射线投射方向的最远点与目标对象的头部特定区域中心位置的连线和放射源的射线投射方向之间的夹角；然后根据所述位置偏移量控制所述第一移动模块和第二移动模块，其具体过程为：
步骤S1，利用下面公式(1)，根据放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域中心位置之间对准角度偏差，得到三维空间的三轴方向上的位置偏移量
Figure FDA0003390888160000041
在上述公式(1)中，ΔX表示X轴方向上的位置偏移量；ΔY表示Y轴方向上的位置偏移量；ΔZ表示Z轴方向上的位置偏移量；L表示所述放射源的最远投射距离；θx表示放射源的射线投射点与目标对象的头部特定区域中心位置的连线和X轴之间的夹角；θy表示放射源的射线投射点与目标对象的头部特定区域中心位置的连线和Y轴之间的夹角；θz表示放射源的射线投射点与目标对象的头部特定区域中心位置的连线和Z轴之间的夹角；α表示放射源的射线投射方向的最远点与目标对象的头部特定区域中心位置的连线和放射源的射线投射方向之间的夹角；| |表示求取绝对值运算；
步骤S2，根据上述步骤S1得到的三维空间的三轴方向上的位置偏移量来对第一移动模块和第二移动模块进行控制，其中控制第一移动模块沿着放射源的射线投射点的方向进行前后左右上下的移动，以及控制第二移动模块沿着目标对象的头部特定区域中心位置进行前后左右上下的移动，由于第一移动模块在三维空间的三轴方向上的移动量存在局限，此时利用下面公式(2)，根据三维空间的三轴方向上的位置偏移量以及第一移动模块的最大移动量，控制第一移动模块和第二移动模块在三维空间的三轴方向上的移动速度，
Figure FDA0003390888160000051
在上述公式(2)中，V2,x表示第二移动模块在X轴方向上的移动速度控制值；V2,y表示第二移动模块在Y轴方向上的移动速度控制值；；V2,Z表示第二移动模块在Z轴方向上的移动速度控制值；V1,x表示第一移动模块在X轴方向上的移动速度；V1,Y表示第一移动模块在Y轴方向上的移动速度；V1,Z表示第一移动模块在Z轴方向上的移动速度；X1,max表示第一移动模块当前在X轴方向上可以移动的最大距离量；Y1,max表示第一移动模块当前在Y轴方向上可以移动的最大距离量；Z1,max表示第一移动模块当前在Z轴方向上可以移动的最大距离量；
通过控制第一移动模块和第二移动模块在三维空间的三轴方向上的移动速度能够将放射源的射线投射方向对准目标对象的头部特定区域的中心位置；
步骤S3，在控制所述第一移动模块和第二移动模块进行移动进而对准目标对象的头部特定区域中心位置时，通过设置蜂鸣器来对当前放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间的对准情况进行提醒，所述蜂鸣器的响声频率通过下面公式(3)确定，
Figure FDA0003390888160000052
在上述公式(3)中，f表示所述蜂鸣器的响声频率；fmax表示所述蜂鸣器的最大响声频率；当所述蜂鸣器的响声频率越高，则表明当前放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间越接近对准，当所述蜂鸣器的响声频率达到最大响声频率，则表明当前放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间已经对准。
8.如权利要求1所述的头部放疗射线立体定向投射装置，其特征在于：
所述中央处理模块根据所述对准状态的判断结果，指示所述提醒模块发出语音提醒消息具体包括：
当判断放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间对准时，所述中央处理模块指示所述提醒模块发出指示目标对象不需进行头部摆动动作的语音提醒消息；
当判断放射源的射线投射方向与目标对象的头部特定区域之间不对准时，所述中央处理模块指示所述提醒模块发出指示目标对象需进行头部上下左右中任一方向上的摆动动作的语音提醒消息。
9.如权利要求1所述的头部放疗射线立体定向投射装置，其特征在于：
所述中央处理模块还用于当所述第一移动模块或者所述第二移动模块运行时，降低所述放射源投射的射线强度；并且当所述第一移动模块和者所述第二移动模块不运行时，将所述放射源投射的射线强度增大恢复至预设强度阈值。
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