基于深吸气屏气抑制CBCT成像呼吸运动伪影的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供了一种基于深吸气屏气抑制CBCT成像呼吸运动伪影的方法及装置，包括：获取定位CT生成的患者三维体表，作为参考三维体表；发出吸气指令；在患者吸气过程中，监测患者的实时三维体表；在实时三维体表与参考三维体表之间的位置误差在预定范围内的情况下发出屏气指令；在患者屏气的过程中进行CBCT扫描，在CBCT的扫描时长与患者最大屏气时长之间的差值不大于预设时长数值时暂停CBCT扫描，发出自由呼吸指令；判定是否完成一个CBCT扫描周期,如果否，返回发出吸气指令引导所述患者进行吸气的步骤，如果是，结束CBCT扫描。应用本发明专利技术提供的方案，能够抑制在CBCT扫描时由于患者呼吸运动而造成的伪影。

【技术实现步骤摘要】
基于深吸气屏气抑制CBCT成像呼吸运动伪影的方法及装置
本专利技术涉及CBCT成像
，特别是涉及一种基于深吸气屏气抑制CBCT成像呼吸运动伪影的方法及装置。
技术介绍
随着放疗技术的发展，调强放疗和立体定向放疗的应用越来越广泛，对放疗精度要求也就越来越高。CBCT成像技术能够对放疗前后的患者位置进行验证，可以大大提高摆位和治疗的精度，减小放疗靶区的外扩边界,降低放疗副反应。CBCT技术其主要优点在于采用锥形X线束和二维探测器，可一次同时扫描多层组织，而且提高了获取投影数据的速度和X线的利用率，重建出的体积图像的轴向分辨率也大大提高。虽然此技术对于放疗位置验证有重要作用，但在CBCT扫描获取图像时患者器官并非静态，而是会受到呼吸运动的影响产生移动，导致胸部锥形束CT图像中存在运动伪影。运动伪影的出现严重影响图像的质量与真实性，干扰与定位CT图像进行配准，降低了放疗位置精度。相关技术中，可以应用算法对平移运动伪影进行后处理校正，包括：基于凸集投影的校正算法、基于最小二乘法的校正算法、基于运动熵的校正算法和基于傅里叶投影的校正算法等。前两个算法在应用过程中需要人工进行干预；基于运动熵的校正算法使得校正过程可自动进行，缺点是存在后期运动熵的变化较小和高频区运动熵变化不明显现象；基于傅里叶投影的校正算法，使整个校正算法的速度更快，提高了校正准确率，但应用具有局限性，仅可用于整像素平移运动校正；采用PROPELLER算法，将每个K空间带建立临时图像，建立临时图像间的相似度，在一定程度上提高运动参数的估计精度，从而有效消除成像过程中病人身体运动所形成的伪影，缺点是大量图像数据的处理使整个算法的执行速度变慢，算法的执行效率较低。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种基于深吸气屏气抑制CBCT成像呼吸运动伪影的方法及装置，以达到抑制在CBCT扫描时由于患者呼吸运动而造成伪影的技术效果。本专利技术实施的一方面，提供了一种基于深吸气屏气抑制CBCT成像呼吸运动伪影的方法，所述方法包括：获取定位CT生成的患者三维体表，作为参考三维体表；发出吸气指令引导所述患者进行吸气；在所述患者吸气过程中，通过光学体表监测系统监测所述患者的实时三维体表；在所述实时三维体表与所述参考三维体表之间的误差在预定范围之内的情况下，发出屏气指令引导所述患者进行屏气；在所述患者屏气的过程中通过直线加速器配备的锥形束CT进行CBCT扫描，在所述CBCT的扫描时长与所述患者最大屏气时长之间的差值不大于预设时长数值时，暂停CBCT扫描并发出自由呼吸指令；判定是否完成一个CBCT扫描的扫描周期，如果否，返回所述发出吸气指令引导所述患者进行吸气的步骤，如果是，结束所述CBCT扫描。可选的，在获取定位CT生成的患者的三维体表，作为参考三维体表的步骤之后，还包括：基于所述参考三维体表引导所述患者进行摆位，将所述患者在前后Longitudinal、左右Lateral、上下Vertical、旋转Rotation、前倾Pitch以及滚动Roll方向上与所述参考三维体表之间的位置误差降低至预设误差阈值以下。可选的，在所述发出吸气指令引导所述患者进行吸气的步骤之前，还包括：判断所述患者所处的治疗床的中线与CBCT扫描设备的旋转轴之间的距离是否大于预设距离数值；如果是，移动所述治疗床使得所述中线与旋转轴之间的距离小于所述预设距离数值，并通过所述光学体表监测系统获取所述患者的当前三维体表，利用所述当前三维体表更新所述参考三维体表。可选的，所述方法还包括：在所述患者屏气并通过CBCT扫描设备进行CBCT扫描的过程中，通过所述光学体表监测系统监测在前后Longitudinal、左右Lateral、上下Vertical、旋转Rotation、前倾Pitch以及滚动Roll方向上所述患者的实时三维体表与所述参考三维体表之间的位置误差，并当存在位置误差大于所述预设误差阈值的情况下，暂停CBCT扫描。本专利技术实施的又一方面，还提供了一种基于深吸气屏气抑制CBCT成像呼吸运动伪影的装置，所述装置包括：体表获取模块，用于获取定位CT生成的患者的三维体表，作为参考三维体表；第一指令发出模块，与所述体表获取模块连接，用于发出吸气指令引导所述患者进行吸气；体表监测模块，与所述指令发出模块连接，用于在所述患者吸气过程中，通过光学体表监测系统监测所述患者的实时三维体表；第二指令发出模块，与所述体表监测模块连接，用于在所述实时三维体表与所述参考三维体表之间的误差在预定范围之内的情况下，发出屏气指令引导所述患者进行屏气；CBCT扫描模块，与所述第二指令发出模块连接，用于在所述患者屏气的过程中通过直线加速器配备的锥形束CT进行CBCT扫描，在所述CBCT扫描的扫描时长与所述患者最大屏气时长之间的差值不大于预设时长数值时暂停CBCT扫描，累积所述扫描时长并发出自由呼吸指令；时长判定模块，与所述CT扫描模块连接，用于判定是否完成一个CBCT扫描的扫描周期，如果否，返回所述发出吸气指令引导所述患者进行吸气的步骤，如果是，结束所述CBCT扫描。可选的，所述装置还包括：引导摆位模块，与所述体表获取模块和第一指令发出模块连接，用于基于所述参考三维体表引导所述患者进行摆位，将所述患者在前后Longitudinal、左右Lateral、上下Vertical、旋转Rotation、前倾Pitch以及滚动Roll方向上与所述参考三维体表之间的位置误差降低至预设误差阈值以下。可选的，所述装置还包括：距离判断模块，与所述体表获取模块和第一指令发出模块连接，用于判断所述患者所处的治疗床的中线与CBCT扫描设备的旋转轴之间的距离是否大于预设距离数值；如果是，移动所述治疗床使得所述中线与旋转轴之间的距离小于所述预设距离数值，并通过所述光学体表监测系统获取所述患者的当前三维体表，利用所述当前三维体表更新所述参考三维体表。可选的，所述装置还包括：误差监测模块，与所述CT扫描模块连接，用于在所述患者屏气并通过CBCT扫描设备进行CBCT扫描的过程中，通过所述光学体表监测系统监测在前后Longitudinal、左右Lateral、上下Vertical、旋转Rotation、前倾Pitch以及滚动Roll方向上所述患者的实时三维体表与所述参考三维体表之间的位置误差，并当存在位置误差大于所述预设误差阈值的情况下，暂停CBCT扫描。本专利技术实施例提供的一种基于深吸气屏气抑制CBCT成像呼吸运动伪影的方法及装置，通过获取定位CT生成的患者的三维体表，作为参考三维体表；发出吸气指令引导所述患者进行吸气；在所述患者吸气过程中，通过光学体表监测系统监测所述患者的实时三维体表；在所述实时三维体表与所述参考三维体表之间的误差在预定范围之内的情况下，发出屏气指令引导所述患者进行屏气；在所述患者屏气的过程中通过直线加速器配备的锥形束CT进行CBCT扫描，在所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于深吸气屏气抑制CBCT成像呼吸运动伪影的方法，其特征在于，所述方法包括：/n获取定位CT生成的患者三维体表，作为参考三维体表；/n发出吸气指令引导所述患者进行吸气；/n在所述患者吸气过程中，通过光学体表监测系统监测所述患者的实时三维体表；/n在所述实时三维体表与所述参考三维体表之间的位置误差在预定范围之内的情况下，发出屏气指令引导所述患者进行屏气；/n在所述患者屏气的过程中通过直线加速器配备的锥形束CT进行CBCT扫描，在CBCT的扫描时长与所述患者最大屏气时长之间的差值不大于预设时长数值时，暂停CBCT扫描并发出自由呼吸指令；/n判定是否完成一个CBCT扫描的扫描周期，如果否，返回所述发出吸气指令引导所述患者进行吸气的步骤，如果是，结束所述CBCT扫描。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于深吸气屏气抑制CBCT成像呼吸运动伪影的方法，其特征在于，所述方法包括：
获取定位CT生成的患者三维体表，作为参考三维体表；
发出吸气指令引导所述患者进行吸气；
在所述患者吸气过程中，通过光学体表监测系统监测所述患者的实时三维体表；
在所述实时三维体表与所述参考三维体表之间的位置误差在预定范围之内的情况下，发出屏气指令引导所述患者进行屏气；
在所述患者屏气的过程中通过直线加速器配备的锥形束CT进行CBCT扫描，在CBCT的扫描时长与所述患者最大屏气时长之间的差值不大于预设时长数值时，暂停CBCT扫描并发出自由呼吸指令；
判定是否完成一个CBCT扫描的扫描周期，如果否，返回所述发出吸气指令引导所述患者进行吸气的步骤，如果是，结束所述CBCT扫描。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在获取定位CT生成的患者的三维体表，作为参考三维体表的步骤之后，还包括：
基于所述参考三维体表引导所述患者进行摆位，将所述患者在前后Longitudinal、左右Lateral、上下Vertical、旋转Rotation、前倾Pitch以及滚动Roll方向上与所述参考三维体表之间的位置误差降低至预设误差阈值以下。


3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述发出吸气指令引导所述患者进行吸气的步骤之前，还包括：
判断所述患者所处的治疗床的中线与CBCT扫描设备的旋转轴之间的距离是否大于预设距离数值；
如果是，移动所述治疗床使得所述中线与旋转轴之间的距离小于所述预设距离数值，并通过所述光学体表监测系统获取所述患者的当前三维体表，利用所述当前三维体表更新所述参考三维体表。


4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述患者屏气并通过CBCT扫描设备进行CBCT扫描的过程中，通过所述光学体表监测系统监测在前后Longitudinal、左右Lateral、上下Vertical、旋转Rotation、前倾Pitch以及滚动Roll方向上所述患者的实时三维体表与所述参考三维体表之间的位置误差，并当存在位置误差大于所述预设误差阈值的情况下，暂停CBCT扫描。


5.一种基于深吸气屏气抑制CBCT成像呼吸运动伪影的装置，其特征在于，所述装置包括：
体表获取模块，用于获取定位CT生成的患者三维体表，作为参考三维体表；
第一指令发出模块，与所述体表获取模块连接，用于发出吸气指令引导所述患者进行吸气；
体表监测模块，与所述指令...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴振晖，王学涛，靳怀志，蔡春雅，张白霖，何强，杨耕，孟皓宇，朱琳，李飞，谭翔，
申请(专利权)人：广东省中医院广州中医药大学第二附属医院，广州中医药大学第二临床医学院，广东省中医药科学院，
类型：发明
国别省市：广东;44