用于自适应放射治疗的三维定位和追踪制造技术

本公开涉及用于分割医学图像的系统、方法以及计算机可读存储介质。本公开的实施例可以对经受图像引导放射治疗的患者中的移动三维(3D)靶进行定位和追踪。例如，可以接收用于患者中的关注区域的自适应滤波器模型，其中自适应滤波器模型基于待追踪的靶。图像采集装置可以获取患者中的关注区域的二维(2D)切片。接着，处理器可以将自适应滤波器模型应用于2D切片，并且自适应滤波器模型包括偏移值。处理器还可以基于自适应滤波器模型确定2D切片中靶的位置。处理器还可以基于偏移值估计靶的可能位置。接着，处理器可以重复上述步骤中的一个或多个以在对患者的图像引导放射治疗期间对移动靶进行追踪。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于自适应放射治疗的三维定位和追踪相关申请的交叉引用本申请与于2015年1月28日提交的题目为“ThreeDimensionalLocalizationandTrackingofaMovingTargetforAdaptiveRadiationTherapy(用于自适应放射治疗的移动靶的三维定位和追踪)”的12475.0058-00000相关，该申请的全部内容通过引用并入本文。
本公开总体上涉及放射治疗或放射疗法。更具体地，本公开涉及在制定在放射疗法期间要使用的放射疗法治疗计划时使用的用于对肿瘤进行三维追踪的系统和方法。
技术介绍
放射疗法用于治疗哺乳动物(例如人和动物)组织中的癌症或其它疾病。一种这样的放射疗法技术是“伽马刀”，通过“伽马刀”，患者被以较高强度和高精度汇聚到靶(例如肿瘤)处的大量低强度的γ射线照射。在另一个示例中，使用直线加速器提供放射疗法，由此靶区被高能粒子(例如电子、质子、离子等)照射。必须准确地控制放射束的放置和剂量以确保肿瘤接收处方的放射，并且射束的放置应当使得对周围健康组织(通常被称为“危及器官”(OAR))的损害最小化。例如，放射束可以通过使用多叶准直器而被成形为匹配肿瘤的形状(例如，多叶准直器包括可以彼此独立地移动以创建定制的放射束形状的多个钨叶)。(放射被称为“处方的”，因为医师为肿瘤和周围的器官开出了类似于药物处方的预定义的放射量)。传统上，对于每个患者，可以使用基于临床和剂量测定目标和约束(例如，对肿瘤和关键器官的最大、最小和平均放射剂量)的优化技术来创建放射疗法治疗计划(“治疗计划”)。治疗计划过程可以包括使用患者的三维图像来识别靶区(例如，肿瘤)，并且识别肿瘤附近的关键器官。治疗计划的创建可能是一个耗时的过程，其中，计划者试图遵守各种治疗目标或约束(例如，剂量体积直方图(DVH)目标)，考虑它们各自的重要性(例如，权重)，以产生临床上可接受的治疗计划。这个任务可能是由于各种危及器官(OAR)复杂化的耗时的试错过程，因为随着OAR的数量增大(例如，对于头颈部治疗高达十三处)，该过程的复杂性也增大。远离肿瘤的OAR可以更容易地免于放射，但靠近靶肿瘤或与靶肿瘤重叠的OAR可能更难以免于放射。传统上，计算机断层摄影(CT)成像用作用于放射治疗的治疗计划的图像数据的主要来源。CT图像提供患者几何形状的准确表示，并且CT值可以直接转换为用于放射剂量计算的电子密度(例如，亨斯菲尔德单位)。然而，使用CT使患者暴露于附加的放射剂量。除CT图像之外，磁共振成像(MRI)扫描由于它们相比于CT图像的较好的软组织对比度而可以被用于放射治疗。MRI没有电离放射，并且可以被用于捕捉诸如组织代谢和功能的人体的功能信息。可以使用诸如计算机断层摄影(CT)、荧光透视、以及核磁共振成像(“MRI”)的成像系统来确定靶的定位并追踪靶(例如，组织、肿瘤等)。由于MRI可以在不使用如CT所使用的电离放射的情况下提供极好的软组织对比度，因而通常使用MRI。与成像系统集成的放射治疗系统的示例可以包括MRI-Linac，其可以使用靶(例如肿瘤)的三维(3D)图像。MRI-Linac的MRI装置可以提供对应于患者的组织中氢核的局部图的多个图像。该患者图像可以在二维(2D)平面或三维体积中获取。由于器官和肿瘤在患者体内移动，因此对靶进行快速和准确的3D定位是重要的。例如，靶器官或肿瘤可能由于多种类型的运动(例如，呼吸、心脏的、蠕动或其它类型的患者运动)而移动。然而，2DMR切片通常是在患者的身体的特定位置处获取的，并且由于靶器官或肿瘤的运动，2DMR切片可能不包括肿瘤/靶。因此，需要一种获取靶肿瘤并且追踪该肿瘤的结构和运动的系统和方法，使得所获取的2DMR切片在位置、取向和/或厚度方面包含靶肿瘤并且是在临床环境中在2DMR切片上是可见的。本概述是本申请的一些教导的概述，并不旨在作为本主题的排他或穷尽的处理。关于本主题的进一步细节在具体实施方式和所附权利要求中找到。在阅读并理解以下具体实施方式并参见形成具体实施方式的一部分的附图之后，本专利技术的其它方案对于本领域技术人员将是显而易见的，每一个方案都不被视为限制性含义。本专利技术的范围由所附权利要求及它们法律上的等同物限定。
技术实现思路
本公开的某些实施例涉及一种用于医疗图像处理的方法，所述方法可以由执行多个计算机可执行指令的处理器装置来实现。所述方法可以对经受图像引导放射治疗的患者中移动的三维(3D)靶进行定位及追踪，并且所述方法包括：(a)接收用于所述患者中的关注区域的自适应滤波器模型，其中所述自适应滤波器模型基于待追踪的所述靶；(b)由图像采集装置获得所述患者中的关注区域的二维(2D)切片；(c)由处理器将所述自适应滤波器模型应用于所述2D切片，其中所述自适应滤波器模型包括偏移值；(d)由所述处理器基于所述自适应滤波器模型确定在所述2D切片中所述靶的位置；(e)由所述处理器基于所述偏移值估计所述靶的可能位置；以及由所述处理器重复(b)到(e)以在对所述患者的图像引导放射治疗期间对所述移动的靶进行追踪。本公开的某些实施例涉及一种医学图像处理系统。所述系统可以对根据放射疗法治疗计划使用图像引导放射治疗装置待照射的移动的三维(3D)靶进行定位和追踪，所述系统可以包括：处理器以及可操作地联接到所述处理器的存储器。所述存储器可以存储多个医学图像、多个自适应滤波器模型、采集方案、以及计算机可执行指令，当由所述处理器执行所述计算机可执行指令时，使所述处理器执行方法。所述方法可以包括：(a)根据所述采集方案从存储器取得二维(2D)切片；(b)由所述处理器将所述2D切片转换到特定处理域；(c)由所述处理器将所述自适应滤波器模型应用于所述2D切片，其中所述自适应滤波器模型包括偏移值；(d)由所述处理器为每个自适应滤波器模型生成响应图，其中，所述响应图包括所述2D切片的每个位置的置信度得分；(e)由所述处理器基于高置信度得分识别所述自适应滤波器模型与所述2D切片上的一个或更多位置之间的匹配；(f)由所述处理器基于所述高置信度得分确定所述2D切片中的所述靶的位置；(g)由所述处理器基于所述偏移值估计所述靶的可能位置；并且从存储器取得后续的2DMRI切片，并且重复(b)至(g)，以便在对所述患者进行图像引导放射治疗期间对移动的所述靶进行追踪。本公开的附加目的和优点将在下面的具体实施方式中进行部分地阐述，并且将部分地从本说明书中显而易见，或者可以通过本公开的实践来习得。本公开的目的和优点可以通过所附权利要求中特别指出的元件和组合的方式来实现和获得。应当理解的是，以上的大体说明以及下面的详细说明仅仅是示例性和说明性的，而不是对所要求保护的本专利技术的限制。附图说明在不一定按比例绘制的附图中，相同的附图标记可以在不同的视图中描述相似的部件。具有字母后缀或不同字母后缀的相同附图标记可以表示相似部件的不同实例。附图大体上通过举例而不是限制的方式示出各种实施例，并且与说明书以及权利要求书一起用于对所公开的实施例进行说明。在适当的时候，在所有附图中使用相同的附图标记指代同一或相似的部分。这样的实施例是例证性的，而并非旨在作为本装置、系统或方法的穷尽性的或排他性的实施例。图1示出了对用于放射治疗的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对经受图像引导放射治疗的患者中的移动的三维(3D)靶进行定位和追踪的方法，所述方法包括：(a)接收用于所述患者中的关注区域的自适应滤波器模型，其中所述自适应滤波器模型基于待追踪的所述靶；(b)由图像采集装置获取所述患者中的关注区域的二维(2D)切片；(c)由处理器将所述自适应滤波器模型应用于所述2D切片，其中所述自适应滤波器模型包括偏移值；(d)由所述处理器基于所述自适应滤波器模型确定在所述2D切片中的所述靶的位置；(e)由所述处理器基于所述偏移值估计所述靶的可能位置；以及由所述处理器重复(b)到(e)以在对所述患者的图像引导放射治疗期间对移动靶进行追踪。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.01.28 US 14/607,6541.一种对经受图像引导放射治疗的患者中的移动的三维(3D)靶进行定位和追踪的方法，所述方法包括：(a)接收用于所述患者中的关注区域的自适应滤波器模型，其中所述自适应滤波器模型基于待追踪的所述靶；(b)由图像采集装置获取所述患者中的关注区域的二维(2D)切片；(c)由处理器将所述自适应滤波器模型应用于所述2D切片，其中所述自适应滤波器模型包括偏移值；(d)由所述处理器基于所述自适应滤波器模型确定在所述2D切片中的所述靶的位置；(e)由所述处理器基于所述偏移值估计所述靶的可能位置；以及由所述处理器重复(b)到(e)以在对所述患者的图像引导放射治疗期间对移动靶进行追踪。2.根据权利要求1所述的方法，其中获取所述2D切片基于由用户提供的预定的采集方案。3.根据权利要求1所述的方法，其中获取所述2D切片基于所确定的所述靶的位置。4.根据权利要求2所述的方法，其中所述采集方案包括可调整参数。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述可调整参数包括以下参数中的至少一种：靶位置参数、切片取向参数、切片厚度参数以及所述患者中的靶运动的方向。6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括接收所述患者中所述靶的预测的3D位置。7.根据权利要求1所述的方法，其中应用所述自适应滤波器模型包括将所述自适应滤波器模型应用于所述2D切片上的多个位置。8.根据权利要求1所述的方法，其中获取2D切片进一步包括由所述图像采集装置获取多个2D切片，其中，每个2D切片与靶运动平行或与所述靶运动正交。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述2D切片处于频域中或处于空间域中。10.根据权利要求9所述的方法，其中所述自适应滤波器模型和所述2D切片二者都处于所述频域中。11.根据权利要求9所述的方法，其中所述自适应滤波器模型和所述2D切片二者都处于所述空间域中。12.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：由所述处理器生成响应...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩骁，周燕，
申请(专利权)人：医科达有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US