粒子植入布针仿真方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种粒子植入布针仿真方法及装置，包括：在医学影像中标记肿瘤目标，建立包含肿瘤目标TV区域和OAR区域的三维模型；计算TV区域的质心P0，及三维模型中皮肤点的集合S，计算质心P0与集合S的最小距离，最小距离向量为其中P1S；随机生成若干点Q

【技术实现步骤摘要】
粒子植入布针仿真方法及装置


[0001]本专利技术涉及仿真
，特别是涉及一种粒子植入布针仿真方法及装置。

技术介绍

[0002]粒子植入治疗是一种重要的近距离放射治疗技术，可用于全身各部位肿瘤的治疗。其治疗原理是利用穿刺针将多个放射性粒子植入肿瘤内，利用粒子释放的γ射线来杀灭肿瘤细胞。
[0003]在进行粒子植入手术前，医师通常需要进行布针仿真，以确保穿刺针的针道在肿瘤目标TV(Target Volume治疗靶区))区域内，且不经过OAR(Organ At Risk危及器官)区域。如何在患者体表仿真穿刺针的布针是医师面临的技术问题，在目前的实践中，医师主要根据患者医学影像手工设置布针区域，在布针区域内进行布针仿真。这种手工布针方式需要反复迭代，才能达到通过布针区域的针道作用于肿瘤目标TV区域，且不影响OAR区域的技术效果，效率较低，且手工设置也高度依赖医师的临床经验。

技术实现思路

[0004]鉴于此，本专利技术提出一种粒子植入布针仿真方法及装置，仿真结果为临床医师提供参考，以缓解现有技术的不足。
[0005]第一方面，本专利技术提供了一种粒子植入布针仿真方法，包括：在医学影像中标记肿瘤目标，建立包含肿瘤目标TV区域和OAR区域的三维模型；计算TV区域的质心P0，及三维模型中皮肤点的集合S，计算质心P0与集合S的最小距离，最小距离向量为其中P
1 S；随机生成若干点Q
i
，其中i＝1
…
N，与的夹角小于β，以Q
i
中心，为法向量生成平面S
i
，TV区域向S
i
投影的面积为a
ti
，TV区域向S
i
投影被OAR区域遮挡的面积为a
Oi
；计算a
i
，其中a
i
＝a
ti
‑
a
Oi
，将a
i
按面积大小降序排列，降序排列中前K个元素分别对应平面E
j
，其中j＝1
…
K，平面E
j
为粒子植入布针区域。
[0006]可选地，Q
i
分布在一个或部分圆周上。
[0007]可选地，λ的取值范围为[1.2,1.8]。
[0008]可选地，还包括：将平面E
j
按照笛卡尔坐标以预置的间距划分网格，网格点为平面E
j
的初始入针点，平面E
j
的法向量方向为入针方向。
[0009]可选地，还包括：确定针道，从任一初始入针点及入针方向布针后，如果针与TV区域相交，且与OAR区域无交点，则从初始入针点沿入针方向形成针道；遍历平面E
j
的初始入针点及入针方向，形成针道集合T。
[0010]可选地，还包括：删除集合T中与其它针道存在交点的针道。
[0011]第二方面，本专利技术提供了一种粒子植入布针仿真装置，包括：标记模块，其用于在医学影像中标记肿瘤目标，建立包含肿瘤目标TV区域和OAR区域的三维模型；布针区域生成模块，其用于计算TV区域的质心P0，及三维模型中皮肤点的集合S，计算质心P0与集合S的最
小距离，最小距离向量为其中P
1 S；随机生成若干点Q
i
，其中i＝1
…
N，与的夹角小于β，以Q
i
中心，为法向量生成平面S
i
，TV区域向S
i
投影的面积为a
ti
，TV区域向S
i
投影被OAR区域遮挡的面积为a
Oi
；计算a
i
，其中a
i
＝a
ti
‑
a
Oi
，将a
i
按面积大小降序排列，降序排列中前K个元素分别对应平面E
j
，其中j＝1
…
K，平面E
j
为粒子植入布针区域。。
[0012]本专利技术的有益效果如下：
[0013]本专利技术提供的技术方案可以包括以下有益效果：提出了一种粒子植入布针仿真方法及装置，通过将肿瘤目标TV区域和TV区域向S
i
投影被OAR区域遮挡预置平面进行投影，获取能够作用于肿瘤目标TV区域、且不经过OAR区域的布针区域，实现了粒子植入布针区域的自动化仿真，为临床医师提供了辅助参考，缓解了传统技术方案效率较低、对医师经验高度依赖的技术问题。
[0014]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本专利技术的一种实施方式，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。
[0016]图1为本专利技术第一实施例一种粒子植入布针仿真方法流程示意图；
[0017]图2为本专利技术第一实施例一种粒子植入布针仿真方法肿瘤目标TV区域和被OAR区域遮挡投影示意图；
[0018]图3为本专利技术第二实施例一种粒子植入布针仿真装置结构示意图。
具体实施方式
[0019]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0020]第一实施例：
[0021]图1为本专利技术第一实施例一种粒子植入布针仿真方法流程示意图，如图1所示，该方法包括步骤S1、步骤S2及步骤S3。
[0022]步骤S1：在医学影像中标记肿瘤目标。具体地，在医学影像中标记肿瘤目标，建立包含肿瘤目标TV区域和OAR区域的三维模型。
[0023]需要进行说明的是，需要进行说明的是，TV(Target Volume)治疗靶区为CTV(Clinical Target Volume)临床靶区，包括已确定存在的肿瘤和潜在的受侵组织，GTV(Gross Tumor Volume)肿瘤区和周围的亚临床病灶构成CTV，粒子植入治疗的目的在于杀灭TV区域的肿瘤细胞。OAR(Organ At Risk)危及器官区域是指放疗区域周边的正常器官，通常在粒子植入治疗中会受到影响。
[0024]可选的，根据肿瘤目标TV区域和OAR区域的时域或频域特征，进行检测，即通过颜色和频率特征进行检测。或通过人工勾画的形式，将医学影像中肿瘤目标TV区域和OAR区域标记。示例性地，CT医学影像可以通过多层面重建的方法将CT的二维影像序列构造为三维模型。
[0025]步骤S2：计算TV区域的质心到皮肤最小距离。具体地，计算TV区域的质心P0，及三维模型中皮肤点的集合S，计算质心P0与集合S的最小距离，最本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种粒子植入布针仿真方法，其特征在于，包括：在医学影像中标记肿瘤目标，建立包含所述肿瘤目标TV区域和OAR区域的三维模型；计算所述TV区域的质心P0，及所述三维模型中皮肤点的集合S，计算所述质心P0与集合S的最小距离，所述最小距离向量为其中P1S；随机生成若干点Q
i
，其中i＝1
…
N，与的夹角小于β，以所述Q
i
中心，为法向量生成平面S
i
，所述TV区域向S
i
投影的面积为a
ti
，所述TV区域向S
i
投影被OAR区域遮挡的面积为a
Oi
；计算a
i
，其中a
i
＝a
ti
‑
a
Oi
，将所述a
i
按面积大小降序排列，所述降序排列中前K个元素分别对应平面E
j
，其中j＝1
…
K，所述平面E
j
为粒子植入布针区域。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述Q
i
分布在一个或部分圆周上。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，λ的取值范围为[1.2,1.8]。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：将所述平面E
j
按照笛卡尔坐标以预置的间距划分网格，所述网格点为平面E
j
的初始入针点，所述平面E
j
的法向量方向为...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘博，肖卓，周付根，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：