在可变形图像配准工作流中用户输入和变形矢量场的校正的集成制造技术

计算相对地在空间上配准第一图像（16）和第二图像（14）的变形矢量场（DVF）（22）。使用所述DVF调节描绘第一图像（16）中的结构的轮廓（26），以便在所述第二图像（14）中生成所述结构的初始轮廓（52）。接收所述第二图像中的所述结构的最终轮廓（56）。以所述第二图像中的所述结构的所述初始轮廓和所述最终轮廓为基础来校正所述DVF以便生成校正的DVF（32）。所述校正可以包括计算与所述初始轮廓和所述最终轮廓相关的调整DVF（62）并且将所述DVF与所述调整DVF进行组合以便生成校正的DVF。可以通过显示叠置有所述初始轮廓的所述第二图像并且接收叠置的轮廓的用户调整来接收所述最终轮廓，对于每一个接收到的用户调整，更新所述叠置的轮廓。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在可变形图像配准工作流中用户输入和变形矢量场的校正的集成
下文涉及医学成像领域。它特别涉及结合分次放射治疗的执行获取的连续图像的图像配准，并且特别参照其进行描述。下文更通常涉及图像与先前获取的并且通常是分割的图像的配准。
技术介绍
在分次放射治疗中，放射剂量分散在一系列放射治疗疗程上。对放射剂量进行分次提供了某些益处，例如允许患者在疗程之间恢复，并且使医务人员能够评估从一个疗程到另一个疗程的放射治疗的有效性并且进行调整，例如以便适应恶性肿瘤在尺寸上随着时间的减小（也许由于放射治疗的有效性）。在强度调制放射治疗（IMRT）中，控制放射束以便将放射剂量递送到恶性组织，同时限制周围健康组织，特别是可能特别易受放射损害的所谓的“关键”器官，的放射暴露。IMRT能够使用各种放射束调制工具，例如多叶片准直器（MLC）装置，在大角度范围（高达360°）上提供照射的层析成像轨道放射源，等等。然而，在分次放射治疗中的困难是，肿瘤和周围器官或组织的位置、尺寸、方位和其它方面可能由于诸如重量损失或增加、器官在体内的自然移动等等的各种因素而随着时间改变。如果这些改变未被适应，则IMRT参数会导致没有很好地瞄准恶性肿瘤而是部分地覆盖并且照射关键结构的照射。为了适应随着时间的改变，已知的是获取典型地具有高分辨率的初始计划图像，后面是例如在放射治疗疗程之间获取的所谓的“处理”图像的随后获取。处理图像可以具有较低的分辨率，并且也可以具有与计划图像不同的模态。例如，计划图像可以是高分辨率计算机断层扫描（CT）图像，而随后的处理图像可以是较低分辨率CT图像（可能使用与放射治疗系统集成的CT扫描仪来获取）和/或诸如正电子发射断层扫描（PET）或单光子发射计算机断层扫描（SPECT）图像的发射图像。诸如PET或SPECT图像的发射图像有利地倾向于提供功能信息并且能够识别坏死的组织，具有高密度微脉管系统的组织，等等。在典型的分次IMRT过程中，初始计划图像被手动或半自动地分割以便描绘将作为照射的目标的恶性肿瘤以及其照射应该被限制的任何周围关键结构。这些特征通过轮廓来描绘。计划图像也用于生成放射衰减图。在CT计划图像的情况下，这需要调整本质上是在CT成像中使用的x射线的衰减图的CT图像，以便考虑放射治疗束的能量中的差异。以下，为了考虑随着时间的改变，获取处理图像。处理图像和计划图像在空间上被配准。对于IMRT，典型地采用非刚性空间配准，以便精确地考虑比简单刚性平移或旋转更复杂的改变。肿瘤和关键结构在处理图像中被画轮廓，并且将因而产生的轮廓与计划图像的轮廓进行比较，以便识别任何改变。画轮廓过程是手动密集的，并且潜在地倾向于具有人为误差。可以以非刚性配准变形矢量场（DVF）为基础通过将计划图像轮廓调节到处理图像来部分地自动化画轮廓。然而，因而产生的轮廓有时并不足够精确，并且会要求手动校正。而且，通常不将轮廓传播到放射治疗计划的所有方面。例如，轮廓典型地不用于校正放射衰减图或者不用于计算剂量累积，等等。下文设想克服前述限制和其它限制的改进的装置和方法。
技术实现思路
根据一个方面，一种方法包括：计算相对地在空间上配准第一图像和第二图像的变形矢量场（DVF）；使用所述DVF调节描绘所述第一图像中的结构的轮廓以便在第二图像中生成所述结构的初始轮廓；接收所述第二图像中的所述结构的最终轮廓；并且以所述第二图像中的所述结构的所述初始轮廓和所述最终轮廓为基础来校正所述DVF以便生成校正的DVF；其中，所述计算、调节和校正由电子处理设备执行。在一些实施例中，所述校正包括计算与所述初始轮廓和所述最终轮廓相关的调整DVF并且将所述DVF和所述调整DVF进行组合以便生成校正的DVF。根据另一方面，一种非暂态存储介质存储由电子处理设备可执行的指令以便执行一种方法，所述方法包括：调整第二图像的轮廓；并且以所述轮廓的调整为基础来更新在所述第二图像和第一图像之间映射的变形矢量场（DVF）以便生成在所述第二图像和所述第一图像之间映射的更新的DVF。根据另一方面，一种装置包括：电子处理设备，配置为计算在空间上映射第一图像和第二图像的变形矢量场（DVF）；以及用户接口，配置为显示所述第二图像以及包括通过使用DVF将所述第一图像的轮廓映射到所述第二图像而生成的初始轮廓的叠置的轮廓。所述用户接口进一步配置为接收并且显示所述叠置的轮廓的用户调整，其中通过所述用户调整所调整的叠置的轮廓限定最终轮廓。所述电子处理设备进一步配置为以所述初始轮廓和所述最终轮廓为基础来校正所述DVF以便生成校正的DVF。在一些实施例中，所述第一图像是用于计划强度调制放射治疗（IMRT）的计划图像，并且所述第二图像是用于更新IMRT的处理图像，并且所述电子处理设备进一步配置为至少以校正的DVF为基础来更新所述IMRT的一个或多个参数。在一些这样的实施例中，所述装置进一步包括配置为使用一个或多个更新的参数来执行IMRT的疗程的IMRT递送系统。一个优点在于将来自手动轮廓校正的自动反馈提供回到非刚性空间图像配准，以使得依赖于图像配准的准确度的处理受益于手动轮廓校正。另一优点在于通过将轮廓校正反馈回到处理图像和计划图像的非刚性空间配准来提供更加精确的分次放射治疗。通过阅读下面的详细描述，许多附加的优点和益处将对于本领域中的普通技术人员变得明显。附图说明本专利技术可以采取各种部件和部件的布置以及各种过程操作和过程操作的布置的形式。附图仅出于说明优选实施例的目的，并且不应该被构筑为限制本专利技术。图1用图表法示出了本文公开的分次强度调制放射治疗（IMRT）系统。图2更加详细地用图表法示出了变形矢量场（DVF）校正模块。图3到图4用图表法示出了用户可以经由其输入轮廓调整的用户接口显示器。图5用图表法示出了由图2的轮廓/DVF校正模块适当地执行的过程。具体实施方式参照图1，描述了说明性强度调制放射治疗（IMRT）系统。强度调制放射治疗被执行为分次放射治疗，即，在一系列放射治疗疗程上被执行。在放射治疗开始之前，获取对象（例如，肿瘤患者、经受兽医放射治疗的动物，等等）的计划图像。计划图像典型地是透射式计算机断层扫描（CT）图像，尽管计划图像可以通过诸如磁共振（MR）的另一成像模态、诸如正电子发射断层扫描（PET）或单光子发射计算机断层扫描（SPECT）的发射模态等等来获取。而且，应该理解，计划图像可能需要获取体积（3D）图像、共同限定体积图像的一排平面（2D）图像等等，并且计划图像可以使用两种或多种不同的成像模态。作为后面情况的示例，在一些放射治疗工作流中，可以使用（i）获取解剖信息的CT和（ii）获取功能信息的诸如PET或SPECT的发射模态来执行计划成像。在一些医疗机构中，将计划图像存储在图片存档和通信系统（PACS）10中，计划图像可以由诸如肿瘤学家、放射学家、患者的私人医师等等的经授权的医务人员从该图片存档和通信系统10进行访问。计划图像典型地由肿瘤学家或其他有资质的医务人员分析，以便计划放射治疗方案。在典型的计划过程中，肿瘤学家或其他有资质的医务人员在一个或多个计划图像上或者在该一个或多个计划图像中手动地绘制轮廓。这些轮廓描绘恶性肿瘤（或者更一般地，将是放射治疗的目标的恶性组织），并且典型地还描绘作为易受来自放射暴露的相当本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.08.30 US 61/528,7901.一种用于校正变形矢量场的方法，包括：计算相对地在空间上配准第一图像(16)和第二图像(14)的变形矢量场(DVF)(22)；使用所述变形矢量场调节描绘所述第一图像(16)中的结构的轮廓(26)，以便在所述第二图像(14)中生成所述结构的初始轮廓(52)；接收所述第二图像中的所述结构的最终轮廓(56)；并且以所述第二图像中的所述结构的所述初始轮廓和所述最终轮廓为基础来校正所述变形矢量场，以便生成校正的变形矢量场(32)，所述校正包括：计算与所述第二图像(14)中的所述结构的所述初始轮廓(52)和所述最终轮廓(56)相关的调整变形矢量场(62)；并且将所述变形矢量场(22)与所述调整变形矢量场进行组合以便生成校正的变形矢量场(32)；其中，所述计算、调节和校正由电子处理设备(42)执行。2.如权利要求1所述的方法，其中，所述组合包括下列步骤之一：将所述调整变形矢量场(62)加和到所述变形矢量场(22)以便生成所述校正的变形矢量场(32)，以及从所述变形矢量场(22)减去所述调整变形矢量场(62)以便生成所述校正的变形矢量场(32)。3.如权利要求1-2中的任一项所述的方法，其中，所述接收包括：显示所述第二图像(14)以及包括所述第二图像中的所述结构的所述初始轮廓(52)的叠置的轮廓(Ci1、Ci2、Ci3)；并且接收所述叠置的轮廓的一个或多个用户调整，对每一个接收到的用户调整做出响应，更新所述叠置的轮廓的显示；其中，所述第二图像中的所述结构的所述最终轮廓(56)包括含有接收到的一个或多个用户调整的所述初始轮廓(CF1、CF2、CF3)。4.一种用于校正变形矢量场的设备，包括：用于调整第二图像(14)的轮廓的模块；以及用于以所述轮廓的调整为基础来更新在所述第二图像和第一图像(16)之间进行映射的变形矢量场(DVF)(22)，以便生成在所述第二图像和所述第一图像之间进行映射的更新的变形矢量场(32)的模块，其中，用于更新的所述模块包括：用于计算代表所述轮廓的所述调整的调整变形矢量场(62)的模块；以及用于将所述变形矢量场(22)与所述调整变形矢...

【专利技术属性】
技术研发人员：Y·马尔亚，K·A·布兹杜泽克，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：
国别省市：