一种配准方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种配准方法及装置，配准方法包括：将数字重建射线图像和与其相同角度采集得到的二维医学图像进行配准，计算得到二维图像偏移向量；根据所述二维图像偏移向量确定三维图像偏移向量的选取范围；在所述范围内，基于数字重建射线图像和二维医学图像之间的图像互信息确定最终的三维图像偏移向量；所述三维图像偏移向量作为二维医学图像和三维医学图像配准的偏移向量。本发明专利技术技术方案可便捷快速地对二维医学图像和三维医学图像进行配准，特别是在验证患者摆位配准时较为准确。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及医学图像处理领域，特别涉及医学图像的配准。
技术介绍
在开展放射治疗或者图像引导手术之前，通常会由医学成像设备(例如计算机断层成像设备)对患者进行医学成像，基于采集得到的患者三维图像(也称为体数据)进行治疗规划。在制定放射治疗计划时，会将患者的计算机断层图像导入到放射治疗计划系统(TPS，TherapyPlanningSystem)，基于患者的图像确定放射治疗的角度、辐射剂量、射野范围等等。在实际进行放射治疗时，患者躺在放射治疗设备内还会再拍摄医学图像，将此时拍摄的医学图像和之前做放射计划时的图像进行配准，从而进行位置校正，以确保开展放射治疗的位置精度，避免对患者非病灶区域造成的辐射伤害。在进行图像配准过程中，做放射治疗计划时采集的医学图像通常为三维图像数据，而在放射治疗时采集的医学图像通常为电子射野成像系统(EPID，ElectronicPortalImagingDevice)采集到的二维图像数据。因此，通常会将三维图像数据投影成二维数字重建射线图像(DRR，DigitalReconstructedRadiography)，再和EPID采集到的二维图像进行配准。根据配准结果对患者在治疗床上的位置进行校正。例如在公开号为US20040114718A1的美国专利申请文本中，介绍了一种直线加速器所用到的EPID与DRR配准定位技术，是在DRR和EPID图像上都定义一个感兴趣区域(ROI)，利用相关系数(correlationcoefficient)计算两个感兴趣区域的相关性。具体是首先根据归一化相关值(NCC，normalisedcrosscorrelation)计算两幅图像之间的平移量，然后将平移作用于EPID图像后，再用NCC方法计算一个自由度的旋转角度，求出的最佳平移量和旋转角度，对EPID图像做变换后，与对应DRR图像的NCC值最大。以及公开号为US8249317B2的美国专利公开文本中，介绍了在治疗过程中，分别获取EPID图像和超声图像，从超声图像中提取组织解剖结构，将其与EPID图像融合成新的EPID图像。这篇专利提到的超声图像为三维图像，对三维超声图像用分割方法提取轮廓，又对提取的图像投影到EPID的二维平面，用投影所得数据与EPID图像叠加从而增强EPID图像。将增强后的EPID图像与DRR图像进行配准，计算偏移向量。然而以上第一种基于灰度值的方法，会因DRR图像与EPID图像的灰度差异不同而影响结果计算，第二种方法，采样超声和EPID图像融合的方式实现起来较复杂。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题是提供一种基于二维医学图像和三维医学图像的配准的方法及其装置，解决医学图像配准时速度较慢，特别是放射治疗定位摆位不太准确的问题。为解决上述问题，本专利技术提供了一种二维医学图像和三维医学图像的配准方法，包括：将数字重建射线图像和与其相同角度采集得到的二维医学图像进行配准，计算得到二维图像偏移向量；所述数字重建射线图像由三维医学图像数据生成，包括至少两个不同角度的图像；根据所述二维图像偏移向量确定三维图像偏移向量的选取范围；在所述范围内，基于数字重建射线图像和二维医学图像之间的图像互信息确定最终的三维图像偏移向量；所述三维图像偏移向量作为二维医学图像和三维医学图像配准的偏移向量。优选的，所述数字重建射线图像由三维医学图像数据生成，生成两个不同角度的图像。所述两个不同角度为互成直角的两个角度。所述两个角度为0度和90度。或者所述两个角度为45度和135度。优选的，在所述将数字重建射线图像和与其相同角度采集得到的二维医学图像进行配准前，还包括对二维医学图像图像增强的步骤。优选的，所述将数字重建射线图像和与其相同角度采集得到的二维医学图像进行配准，是基于互信息的配准。优选的，所述根据二维图像偏移向量确定三维图像偏移向量的选取范围包括：根据二维图像偏移向量在共有坐标方向的值的区间作为三维图像偏移向量选取范围的对应值区间。优选的，所述在范围内，基于数字重建射线图像和二维医学图像之间的图像互信息确定三维图像偏移向量包括：在所述范围内，计算各三维图像偏移向量对应角度的数字重建射线图像和二维医学图像之间的图像互信息值；根据图像互信息值之和最大，确定为最终的三维图像偏移向量。优选的，所述二维医学图像是由放射治疗设备的电子射野成像系统采集得到的。所述三维医学图像为计划CT的三维医学图像。为解决上述问题，本专利技术还提供了一种二维医学图像和三维医学图像的配准装置，包括：二维偏移向量计算单元，用于将数字重建射线图像和与其相同角度采集得到的二维医学图像进行配准，计算得到二维图像偏移向量；所述数字重建射线图像由三维医学图像数据生成，包括至少两个不同角度的图像；三维偏移向量确定单元，用于根据所述二维图像偏移向量确定三维图像偏移向量的选取范围；在所述范围内，基于数字重建射线图像和二维医学图像之间的图像互信息确定最终的三维图像偏移向量。与现有技术相比，本专利技术的技术方案可便捷快速地对二维医学图像和三维医学图像进行配准，特别是定位患者在放射治疗床的位置相对于计划CT位置的偏移量，验证患者摆位配准时较为准确。附图说明图1是放射治疗设备的结构示意图；图2是本专利技术医学图像配准方法的流程图；图3是由三维医学图像数据得到数字重建射线图像的示意图；图4是在两个角度下的数字重建射线图像的示意图；图5是放射治疗设备旋转时采集二维医学图像的示意图；图6是在两个角度下的二维医学图像的示意图；图7是对两个角度下图像进行配准的示意图；图8是本专利技术医学图像配准装置的结构图；图9是本专利技术EPID不同角度图像采集示意图。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本专利技术。但是本专利技术能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广。因此本专利技术不受下面公开的具体实施方式的限制。图1是放射治疗设备的结构示意图，如图1所示，放射治疗设备100包括旋转部分102。旋转部分102安装于固定部分101之上，旋转部分102可以以z方向为中心轴沿r方向进行旋转。旋转部分102的一侧固定有治疗头103。需要注意的是，这里示意出的放射治疗设备100是同源双束型的设备，治疗头103可以分别发出成像射线(KeV级别)和治疗射线(MeV级别)。当治疗头103发出治疗射线时，用来给患者进行放射治疗，同时，另一侧的电子射野成像系统(EPID)104可以被配置为接收穿过患者的射线，形成治疗中的患者图像。另外，在治疗前或者治疗后，治疗头发出的成像射线能够被电子射野成像系统(EPID)104接收而形成患者图像。放射治疗设备100还包括病床105，用于承载患者移动到治疗头103下方进行成像或治疗。对放射治疗设备的控制、数据的相关进行处理等可以由计算机进行。对进行放射治疗计划得到的三维体数据和由EPID采集得到的二维图像之间的配准同样由计算机完成。在本专利技术的示例性的实施例中，以由放射治疗计划得到的三维体数据和由治疗期间EPID采集得到的二维图像之间的配准进行描述的，然而，可以理解，根据本专利技术，对由放射治疗计划得到的三维体数据和由治疗之前或者本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种配准方法，包括：将数字重建射线图像和与其相同角度采集得到的二维医学图像进行配准，计算得到二维图像偏移向量；所述数字重建射线图像由三维医学图像数据生成，包括至少两个不同角度的图像；根据所述二维图像偏移向量确定三维图像偏移向量的选取范围；在所述范围内，基于数字重建射线图像和二维医学图像之间的图像互信息确定最终的三维图像偏移向量；根据所述不同角度的二维图像偏移向量确定三维偏移向量；所述三维图像偏移向量作为二维医学图像和三维医学图像配准的偏移向量。

【技术特征摘要】
1.一种配准方法，包括：将数字重建射线图像和与其相同角度采集得到的二维医学图像进行配准，计算得到二维图像偏移向量；所述数字重建射线图像由三维医学图像数据生成，包括至少两个不同角度的图像；根据所述二维图像偏移向量确定三维图像偏移向量的选取范围；在所述范围内，基于数字重建射线图像和二维医学图像之间的图像互信息确定最终的三维图像偏移向量；根据所述不同角度的二维图像偏移向量确定三维偏移向量；所述三维图像偏移向量作为二维医学图像和三维医学图像配准的偏移向量。2.根据权利要求1所述的配准方法，其特征在于，所述两个不同角度为互成直角的两个角度。3.根据权利要求2所述的配准方法，其特征在于，所述两个角度为0度和90度。4.根据权利要求2所述的配准方法，其特征在于，所述两个角度为45度和135度。5.根据权利要求1所述的配准方法，其特征在于，在所述将数字重建射线图像和与其相同角度采集得到的二维医学图像进行配准前，还包括对所述二维医学图像图像增强的步骤。6.根据权利要求1所述的配准方法，其特征在于，所述将数字重建射线图像和与其相同角度采集得到的二维医学图像进行配准，是基于互信息的配准。7.根据权利要求1所述的配准方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：黎维娟，马杰延，
申请(专利权)人：上海联影医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31