用于提供近似图像的方法、计算机程序产品和计算机系统技术方案

患者的近似图像能够通过以下方法来被提供：

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于提供近似图像的方法、计算机程序产品和计算机系统


[0001]本专利技术涉及一种用于在医疗应用中提供患者的估计图像的方法、计算机程序产品和计算机系统。

技术介绍

[0002]用于医疗目的的各种类型的成像被广泛使用，例如，用于计划外科手术或其他类型的治疗，诸如放射疗法治疗。在一些医疗应用中，需要患者身体大部分的图像。取决于成像方法，这需要时间，并且需要患者以或多或少舒适的姿势保持静止。
[0003]一种已知的提供高质量数据的方法是计算机断层扫描CT。已知获得全身CT扫描，但是这需要时间，并且还涉及将被成像的人暴露于一定量的辐射，这通常是不希望的。CT图像通常用于放射疗法治疗计划，包括剂量计算，包括正向或反向计划技术。
[0004]如果要计算准确的剂量分布，需要图像的一个此类医学应用是全身照射(TBI)的治疗计划，用于骨髓移植和血液移植的准备。对于此类治疗，剂量的近似计划通常是足够的，并且它们传统上是基于非常有限的数据来计划的，诸如患者身体中一个点的位置和/或身体尺寸。例如，Int.J.of Rd one Bio Phys，第84卷，第3期，增刊，第S864页指出，常规全身照射(TBI)计划要求全身接收的剂量在规定剂量的+/
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10％以内，其中剂量计算是针对脐部中线点执行的。Koch等人的：使用动态弧形递送的全身照射，Int J Radiat Oncol Biol Phys，2016；96:E640公开了一种方法，其中计算是基于身体尺寸，没有任何进一步的解剖学信息。基于此类输入数据的计划结果有时并不令人满意。Koch等人公开的计划方法是基于预先委托的剂量动态场或弧的库，其使用患者尺寸的测量来缩放。
[0005]今天的TBI是在离病人较远的距离进行的，通常是4米或更远，以覆盖全身。较大的距离意味着每一射束将覆盖患者较大的区域，因此需要较少的射束，可能只需要一个射束。这导致一个大的场和显著的不确定性。可替代地，使用可移动的治疗床，并且同时向身体的一部分提供辐射。建议的方法是基于例如模板射束布置。如果没有获取全身CT，由于治疗计划不是基于患者的3D图像，此类方法将在剂量计算中遭受大的不确定性。特别地，由于患者位置相对于射束几何形状的不确定性，即在覆盖患者相邻体积的两个射束之间的会合处，射束会合处(通常称为场会合处)的剂量将存在不确定性。
[0006]另一应用领域是外科手术的计划。对于一些类型的外科手术，患者仰卧着被成像，然后侧翻，倾斜或弯曲。治疗位置则可以与成像位置非常不同。在这种情况下，内脏器官的位置可能很难预测，在这种位置进行全CT扫描是不可行的。在此类情况下，希望能够获得在治疗位置的内部器官的可靠近似。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是能够以比以前的近似更高的精度提供患者的近似图像，而不需要患者的详细图像，诸如CT图像。如上所述，此类近似图像可以用于计划各种医疗过程，诸如放射疗法或外科手术。
[0008]根据本专利技术，该目的通过提供患者的近似3D图像的计算机实现的方法来实现，该方法包括以下步骤：
[0009]‑
基于患者的表面扫描获得患者身体或患者身体一部分的轮廓的模型
[0010]‑
设置至少一个内部值，其可以是轮廓的内部的至少一部分的密度和/或图像强度值，以提供患者的内部的密度的近似
[0011]‑
设置外部值，其可以是不同于至少一个内部密度值的轮廓的外部的区域的密度和/或图像强度值，
[0012]‑
基于轮廓的模型、至少一个内部值和外部值来创建近似图像。
[0013]取决于图像模态来选择使用密度值或图像强度值。在本文档的部分内容中，论述是基于密度值。应理解，对于一些图像模态，可以或者应该使用图像强度值来代替。所得图像是患者的内部的近似，其适于患者的外轮廓，并且可能适于与患者的内部相关的其他数据。近似图像可以用于各种医学应用，包括放射疗法治疗计划或外科手术计划。
[0014]在最简单的实施例中，轮廓的内部的整个部分的一个内部强度或密度值，例如表示水的内部密度值。在所有实施例中，轮廓外部的密度优选设置为合适的密度，诸如空气的密度。
[0015]在其他实施例中，可以为轮廓的内部的第一部分设置第一内部密度值，并且可以为轮廓的内部的第二部分设置第二内部密度值。以此方式，可以在图像中区分具有不同密度值的区域，以创建更正确的图像。例如，该方法可以包括以下步骤：在轮廓内近似患者的内部的至少第一感兴趣区域的形状和位置，并将第一感兴趣区域的密度值设置为第一内部密度值，以指出特定的感兴趣区域，该感兴趣区域可以是目标，诸如肿瘤或处于危险中的器官，或者由于某种原因应被识别的另一区域。
[0016]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，该数据例如从X射线成像(诸如荧光检查法)中获得。骨骼结构信息优选地是3D的，但也可以从2D图像获得有用的数据。从2D X射线或2D MR图像可以获得骨骼结构的轮廓，这可以帮助确定变形的方向。如果提供两个或更多个此类图像，优选地彼此正交，则精度得到提高。以此方式，与提供CT图像相比，可以在更短的时间内以更少的至患者的辐射剂量提供额外的数据。在2D图像中，还可以识别其他类型的组织，诸如肺组织，然后可以在近似图像中使用。包括关于骨骼结构的信息是合适的，因为它比关于患者体内所有器官和组织的一整套信息不那么详细，且因此也不那么复杂，同时提供了诸如脊髓位置的重要数据。此外，骨骼密度与患者体内其他组织和器官的密度显著不同，因此这类数据对治疗计划有很大影响。
[0017]在一些优选实施例中，近似所述至少第一区域的形状和位置的步骤包括：提供患者的内部的CT图像，以及基于该图像中对应感兴趣区域的形状和位置近似第一感兴趣区域的形状和位置。近似步骤通常包括通过可变形配准将CT图像配准到轮廓，但它也可以基于例如机器学习。这将在轮廓的内部提供非常详细的内部信息，这对于某些应用很有用，但对于需要较少细节的其他应用可能没有必要。
[0018]CT图像可以是患者的图像，或者可以基于其他患者的多个图像，或者基于患者先前拍摄的图像。
[0019]因此，根据本专利技术的方法提供了一种适用于例如TBI的近似技术，该技术可以在较小的环境中递送。这是因为近似图像数据比没有任何图像的计划能够实现更精确的计划。
它还可能获得更正确的场会合计划。同时，无需患者的全身CT图像即可获得近似图像数据，节省了时间和资源，并且避免了对患者不必要的辐射。
[0020]表面扫描装置的使用在放射疗法治疗单元中变得越来越广泛，在放射疗法治疗单元中，它们被用于确保患者的正确定位，以便递送治疗部分。根据本专利技术，此类装置可以用于以3D提供患者的外形的表面图像的目的，其可以填充患者的内部的近似图像数据。近似图像数据可以以不同的方式提供，具有不同的精度水平。精度水平可以基于近似图像的预期用途来确定。这是有用的，特别是用于提供全身图像，或者具有近似内部的患者的身体大部分的图像。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种提供患者的近似3D图像的基于计算机的方法，包括以下步骤：
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基于患者的表面扫描，获得所述患者的身体或所述患者的身体的一部分的轮廓的模型，
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设置至少一个内部值，所述至少一个内部值能够是所述轮廓的内部的至少一部分的密度和/或图像强度值，以提供所述患者的内部的密度的近似，
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设置外部值，所述外部值能够是不同于至少一个内部密度值的、所述轮廓的外部的区域的密度和/或图像强度值，
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基于所述轮廓的模型、所述至少一个内部值和所述外部值来创建近似图像。2.根据权利要求1所述的方法，其中，为所述轮廓的内部的整个部分设置一个内部值，例如表示水的内部值。3.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：为所述轮廓的内部的第一部分设置第一内部值和为所述轮廓的内部的第二部分设置第二内部值。4.根据权利要求3所述的方法，还包括以下步骤：近似在所述轮廓内的所述患者的内部的至少第一感兴趣区域的形状和位置并将所述第一感兴趣区域的第一内部值设置为所述第一内部值。5.根据权利要求4所述的方法，还包括以下步骤：提供与所述患者骨架位置相关的骨骼信息，并基于所述骨骼信息估计所述轮廓的内部的骨骼区域的位置和形状，并将对应于所述骨骼区域的区域中的第一内部值或第二内部值设置为表示骨骼的密度。6.根据权利要求4或5所述的方法，其中，近似所述至少第一区域的形状和位置的步骤包括：提供患者的内部的3D图像，所述3D图像能够是CT图像或MR图像，以及基于所述图像中对应的感兴趣区域的形状和位置来近似所述第一感兴趣区域的形状和位置。7.根据权利要求6所述的方法，其中，近似的步骤包括通过可变形配准将所述3D图像配准到所述轮廓。8...

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