用于提供患者的扩展图像的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种获得患者身体一部分的3D图像的基于计算机的方法，该方法基于具有有限视野的分割图像，并且利用从患者表面扫描获得的患者轮廓图像的信息来扩展视野。借助于规划图像和轮廓之间的轮廓引导的可变形配准，将来自规划图像的解剖数据优选用于填充轮廓图像。像。像。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于提供患者的扩展图像的系统和方法


[0001]本专利技术涉及一种用于提供患者的图像的方法、计算机程序产品和计算机系统，其可以被用于例如放射治疗规划。

技术介绍

[0002]放射治疗通常在多个疗程或多个分割(fraction)中分配给患者。在治疗开始之前，获得患者的规划图像。规划图像向治疗规划提供输入数据，治疗规划在治疗方式、剂量、射束角度和其他变量方面定义要给予患者的治疗。在每个疗程之前，获得分割图像，以帮助在输送之前相对于治疗单元定位患者。分割图像还可用于评价在疗程期间实际输送给患者的剂量，以及研究自规划图像被采集以来患者几何形状发生的变化。这些变化对于治疗评估很重要，评估的结果可能导致需要修改治疗规划的决定。在本说明书的上下文中，规划图像和分割图像两者通常都是由构成患者身体投影的多个2D图像构建的3D图像。
[0003]剂量规划需要关于各种器官的位置以及它们的材质特性的信息，诸如密度和/或原子组成。密度信息用于剂量规划。如果使用光子放射治疗，则密度和原子组成决定了放射的衰减。如果使用诸如质子放射治疗的离子放射治疗，则密度和原子组成确定停止功率，这将影响离子在患者体内移动的距离。对于初始规划，该信息取自规划图像。分割图像通常用于确定感兴趣区域的新边界，以便正确瞄准放射束。
[0004]因此，规划图像不仅应该包括关于轮廓的信息，还应该包括关于每个感兴趣区域的材质属性的信息。随着肿瘤和其他组织的几何形状在治疗过程中发生变化，分割图像被用于获得最新的轮廓信息。然而，分割图像可能具有比规划图像少得多的信息，尤其是有关材质属性的信息。例如，扇形束CT扫描(在本文档中称为CT)可用于规划图像，而锥形束CT(CBCT)扫描用于分割图像。CT图像包括剂量规划所需的所有信息，但是相对昂贵，并且与CBCT成像设备相比，CT成像设备更难结合在台架中。另一方面，CBCT通常给出比CT图像视野更有限的图像。
[0005]通常，CBCT图像的视野不覆盖整个患者轮廓。这意味着，当基于例如分割图像的CBCT图像计算剂量时，需要为剂量计算估计CBCT图像视野之外部分的密度。一种解决方案是将患者轮廓从规划图像叠加到分割图像上，并假设它具有与水相同的属性。水是一个合理的折衷方案，因为它对身体的大部分部位来说都是很好的近似，但是这种解决方案仍然会导致剂量计算的不准确性。
[0006]Ruchala、Olivera、Kapatoes、Reckwerdt和Mackie：Methods for improving limited field
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of
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view radiotherapy reconstruction using imperfect a priori images(使用不完美图像改善有限视野放射治疗重建的方法),Medical Physics 29,2590(2002)；doi:10.1118/1.1513163公开了一种直接在2D图像中处理该问题的方法，该图像随后被用于构建3D图像。Ruchala等人提出的方法在直接处理3D图像时不适用。典型地，治疗规划系统不提供对2D图像的访问，因此通过这些系统进行的任何改变必须在3D图像中进行。
[0007]欧洲专利公开EP3181049提出使用来自分割图像视野之外的规划图像的数据，来创建患者身体一部分的模型轮廓，并且包括来自分割图像视野之外的规划图像的材质信息，以获得具有来自分割图像的信息(如果可以获得)和来自该区域之外的规划图像的信息的合成图像。规划图像并不总是可以获得的，或者患者可能例如由于体重减轻而已经改变太多，规划图像变得不太相关。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是提供患者的扩展图像，包括基于具有有限视野的第一图像，扩展图像具有更大的视野。
[0009]根据本专利技术，该目的通过一种创建患者的合成图像的基于计算机的方法来实现，该方法包括以下步骤
[0010]a.提供人的一部分的第一图像，所述第一图像具有第一视野；
[0011]b.提供对应于人的外部的表面扫描；
[0012]c.基于表面扫描提供人的至少一部分的外部轮廓的第二图像，所述外部轮廓包括患者的对应于第一视野并延伸到第一视野之外的区域。
[0013]d.提供外部轮廓内部的近似图像数据，以产生人的内部的近似图像；
[0014]e.在对应于第一视野的近似图像的区域中应用来自第一图像的数据，以创建合成图像。
[0015]以这种方式，获得了合成图像，该合成图像包括来自可以获得分割图像的最新信息的区域的该最新信息，以及在第二视野之外的区域中的基于表面扫描并适于分割图像的解剖信息。因此，合成图像包括来自其中可获得第一图像的图像数据的该第一图像的图像数据和第一部分之外的第二部分中的近似数据。第一图像在本文档中通常被称为分割图像，并且通常是但不一定是CBCT图像。应当理解，它可以是任何希望扩大图像视野的图像。
[0016]表面扫描用于生成整个患者或患者的一部分的外部轮廓，填充有患者解剖结构的近似。
[0017]表面扫描设备的使用在放射治疗单元中变得越来越广泛，在放射治疗单元中，它们被用于确保患者的正确定位，以便输送治疗分割。根据本专利技术，这种设备可以用于提供患者的近似图像的目的，其可以用于扩展患者的另一图像——例如，CT或CBCT图像——的视野。提供包括视野之外的身体的近似的全身图像例如在
技术介绍
部分讨论的剂量规划中是有用的。全身图像还可以用于其他目的，诸如例如针对放射治疗定位患者以确保正确的治疗以及确保当治疗床和/或台架移动时患者不会碍事这两者。这种图像对于其他应用也是有用的，例如用于规划诸如外科手术的医疗过程。
[0018]轮廓内部的近似图像数据可以通过多种方式来估计，这取决于特定目的所需的信息类型以及细节和精度水平。例如，整个内部的密度值可以被设置为适当的密度值，诸如水的密度。还可以将单个密度值与关于患者体内骨骼结构的位置和范围的数据相结合，所述数据例如从诸如荧光透视的X光成像中获得。
[0019]在一些实施例中，提供外部轮廓内部的近似图像数据的步骤包括：包含来自诸如CT图像的图像的解剖图像数据。CT图像可以是同一患者的早期图像，或者是考虑到患者特征的代表性图谱图像。来自CT图像的图像数据借助于CT图像到外部轮廓的可变形配准以及
基于可变形配准的结果设置近似图像数据而被适配到轮廓中。
[0020]如果骨骼结构数据可以获得，CT图像可以可变形地配准到外部轮廓和关于患者内的骨骼位置和密度的数据这两者。
[0021]本专利技术还涉及一种优选地在诸如非暂时性存储介质的载体上的用于控制计算机的计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机可读代码，该代码被布置成使计算机执行根据前述权利要求中任一项所述的方法。
[0022]该方法主要结合放射治疗设备使用，但是它也可以有上面简要讨论的其他用途。因此，本专利技术还涉及一种包括处理器、数据存储器和程序存储器的计算机系统。数据存储器被布置成保存至少一组表本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种创建患者的合成图像的基于计算机的方法，包括以下步骤：a.提供人的一部分的第一图像，所述第一图像具有第一视野；b.提供对应于所述人的外部的表面扫描；c.基于所述表面扫描提供所述人的至少一部分的外部轮廓的第二图像，所述外部轮廓包括所述患者的对应于所述第一视野并延伸到所述第一视野之外的区域；d.提供所述外部轮廓内部的近似图像数据，以产生所述人的内部的近似图像；e.在所述近似图像的对应于所述第一视野的区域中应用来自所述第一图像的数据以创建合成图像。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一图像是CBCT图像，例如分割图像。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，提供所述外部轮廓内部的近似图像数据的步骤包括：设置在所述外部轮廓的至少一部分内部的合适的均匀密度值。4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，提供所述外部轮廓内部的近似图像数据的步骤包括：在所述轮廓内部包含关于所述患者内的骨骼的位置和密度的数据。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，提供所述外部轮廓内部的近似图像数据的步骤包括所述人的CT图像到所述外部轮廓的可变形配准，以及基于...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯蒂娜，
申请(专利权)人：光线搜索实验室公司，
类型：发明
国别省市：