处置计划图像、分次内3D图像和分次内2Dx射线图像的图像配准制造技术

本发明专利技术提供了处置计划图像、分次内3D图像和分次内2D x射线图像的图像配准。方法包括由处理装置在患者的参考图像和所述患者的运动图像之间进行第一图像配准以在所述参考图像和所述运动图像之间进行对准，其中所述参考图像和所述运动图像包括所述患者的靶位置。所述方法还包括由所述处理装置经由所述患者的参考图像的第一数字重建放射影像即第一DRR来在所述参考图像和所述患者的运动x射线图像之间进行第二图像配准。所述方法还包括基于第一配准和第二配准来跟踪所述靶位置的至少平移变化。化。化。

【技术实现步骤摘要】
处置计划图像、分次内3D图像和分次内2D x射线图像的图像配准
[0001]本申请是申请日为2018年1月5日，申请号为201880016104.8、专利技术名称为“处置计划图像、分次内3D图像和分次内2D x射线图像的图像配准”的申请的分案申请。


[0002]本专利技术涉及医学图像的图像配准。

技术介绍

[0003]图像引导放射治疗(IGRT)使用诸如在放射递送之前获得的处置计划图像或在处置递送期间获得的处置中图像等的图像来识别处置靶在处置室参考系内相对于处置计划图像参考系(在患者体内的直接的或者相对于患者体内的已知结构)的位置。在IGRT中，当尝试定位患者体内的靶区域(或结构)时出现挑战，其中该靶区域在放射处置过程之前或过程期间从获取处置计划图像时其所在体内的位置发生移动。图像配准提供通过比较两个或更多个图像之间的图像内容来定位体内的靶区域的能力。

技术实现思路

[0004]根据本申请的一方面，提供了一种方法，包括：通过处理装置在患者的参考图像和所述患者的运动图像之间进行第一图像配准以在所述参考图像和所述运动图像之间进行对准，其中所述参考图像和所述运动图像包括所述患者的靶位置；通过所述处理装置经由所述患者的参考图像的第一数字重建放射影像即第一DRR来在所述患者的运动x射线图像和所述参考图像之间进行第二图像配准；以及基于所述第一图像配准和所述第二图像配准来跟踪所述靶位置的至少平移变化。
[0005]根据本申请的另一方面，提供了一种系统，包括：存储器；以及处理装置，其可操作地与所述存储器连接以：在患者的参考图像和所述患者的运动图像之间进行第一图像配准以在所述参考图像和所述运动图像之间进行对准，其中所述参考图像和所述运动图像包括所述患者的靶位置；经由所述患者的参考图像的第一数字重建放射影像即第一DRR来在所述患者的运动x射线图像和所述参考图像之间进行第二图像配准；以及基于所述第一图像配准和所述第二图像配准来跟踪所述靶位置的至少平移变化。
[0006]根据本申请的又一方面，提供了一种非暂时性计算机可读介质，其包括在由处理装置执行时使所述处理装置进行以下操作的指令：通过处理装置在患者的参考图像和所述患者的运动图像之间进行第一图像配准以在所述参考图像和所述运动图像之间进行对准，其中所述参考图像和所述运动图像包括所述患者的靶位置；通过所述处理装置经由所述患者的参考图像的第一数字重建放射影像即第一DRR来在所述患者的运动x射线图像和所述参考图像之间进行第二图像配准；以及基于所述第一图像配准和所述第二图像配准来跟踪所述靶位置的至少平移变化。
附图说明
[0007]根据以下给出的详细描述以及本专利技术的各种实现的附图，将更全面地理解本专利技术。
[0008]图1A示出根据这里所描述的实施例的可以使用的放射处置系统。
[0009]图1B是根据这里所描述的实施例的放射处置系统的截面。
[0010]图2示出根据这里所描述的第一实施例的图像配准流水线。
[0011]图3A示出根据这里所描述的第二实施例的图像配准流水线。
[0012]图3B示出根据这里所描述的第三实施例的图像配准流水线。
[0013]图4示出根据这里所描述的第四实施例的图像配准流水线。
[0014]图5示出根据这里所描述的实施例的图像配准的方法。
[0015]图6示出根据这里所描述的实施例的、在发生进行放射处置时可以使用的系统。
[0016]图7示出根据这里所描述的实施例的基于机架的强度调制放射治疗系统。
[0017]图8示出根据这里所描述的实施例的螺旋放射递送系统。
具体实施方式
[0018]这里描述了用于诸如处置计划图像(例如，参考图像)、分次内图像(例如，运动图像)和分次内x射线图像(例如，运动x射线图像)等的医学图像的图像配准的方法和设备的实施例。在一个实施例中，描述了用于连续配准如下的三种成像模式的图像的两阶段图像配准方法：处置计划图像、分次内图像和分次内x射线图像。
[0019]如图1A所示的对体积成像系统(例如，medPhoton ImagingRing系统(IRS))与放射处置递送系统(例如，放射处置系统)的共同使用能够实现新的图像配准和图像跟踪机会。值得注意的是，这里所使用的术语“跟踪”既可指代在处置计划阶段跟踪处置靶(例如，确定处置靶的位置)，也可指代在处置期间跟踪处置靶(例如，主动更新处置靶的位置)。在体积成像系统(例如，1239)可以提供更好的解剖结构信息和稳健的患者对准的同时，立体x射线成像系统(例如，1210)能够实现频繁的分次内成像和跟踪。在可选实施例中，可以使用具有一体化室内诊断计算机断层成像(CT)的放射治疗装置。利用室内诊断CT，患者在室内诊断扫描仪和放射处置递送系统之间(例如，使用机器人床)进行物理移动。
[0020]如这里所使用的，医学图像的“配准”(这里也被称为“图像配准”)是指这些医学图像中出现的相应解剖学特征或其它特征(例如基准点)之间的数学关系的确定。在一个实施例中，可以利用单一模式或不同模式对患者进行多次成像。解释并比较图像集时的一个步骤是在多个图像中的不同点之间建立对应关系。图像配准是计算一个图像空间中的坐标和另一图像空间中的坐标之间的映射或变换的过程。这种变换导致不同图像集中的相同解剖结构点彼此映射，并且可用于融合图像集以使用组合成像信息来进行诊断和处置。
[0021]图像配准和融合在各种背景下(包括在组合诸如来自MR的软组织与来自CT的骨骼等的互补结构信息的情况下)可以是有用的。图像融合对于解释功能成像也是非常有用的。在功能PET或fMR图像与高分辨率解剖结构图像融合的情况下，功能特性可以与其发生的解剖结构相联系。
[0022]配准可以包括但不限于对一个或多个空间变换、对准变换或分次内变换的确定，其中这些变换在应用于医学图像中的一个或全部两个的情况下将导致相应解剖学特征的
重叠。空间变换或对准变换或分次内变换可以包括刚体变换和/或可变形变换，并且在医学图像来自不同坐标系或参考系的情况下可以考虑这些坐标系或参考系的差异。
[0023]一般来说，图像配准可能涉及相似度值、或者等效地、涉及差值(例如，互相关度、熵、互信息、梯度相关度、模式强度、梯度差、图像强度梯度)的计算，其中这些值被评价以确定计划室图像中的靶的位置和处置室图像中的靶的位置之间的空间变换。可以利用其它的图像配准方法。
[0024]对于不使用相同成像系统且不在相同时间获取医学图像的情况，配准过程可以包括但不限于对考虑不同成像系统的成像模式、成像几何结构和/或参考系之间的差异的第一变换的确定、以及对考虑在获取时间之间可能已经发生的身体部位的潜在解剖学差异(例如，定位差异、整体移动、身体部位内的不同结构之间的相对移动、整体变形、以及身体部位内的局部变形等)的第二变换的确定。
[0025]各种图像配准方法可以与这里所描述的实施例一起使用。在一个示例中，可以使用基于点的配准。点是可以用于医学图像配准的简单本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种方法，包括：通过处理装置在患者的参考图像和所述患者的运动图像之间进行第一图像配准以在所述参考图像和所述运动图像之间进行对准，其中所述参考图像和所述运动图像包括所述患者的靶位置；通过所述处理装置经由所述患者的参考图像的第一数字重建放射影像即第一DRR来在所述患者的运动x射线图像和所述参考图像之间进行第二图像配准；以及基于所述第一图像配准和所述第二图像配准来跟踪所述靶位置的至少平移变化。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述参考图像和所述运动图像是三维图像即3D图像。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述参考图像是3D计划图像。4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述参考图像是以下各项其中之一：千伏级计算机断层成像图像即kV
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CT图像、磁共振成像图像即MRI图像、千伏级锥形束计算机断层成像图像即kV
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CBCT图像、以及兆伏级计算机断层成像图像即MVCT图像。5.根据权利要求2所述的方法，其中，所述运动图像是以下各项其中之一：千伏级锥形束计算机断层成像图像即kV
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CBCT图像、兆伏级锥形束计算机断层成像图像即MV
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CBCT图像、兆伏级计算机断层成像图像即MVCT图像、以及螺旋kV
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CT图像。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一图像配准用于进行全局旋转患者对准，以及所述第二图像配准用于保持所述全局旋转患者对准。7.根据权利要求1所述的方法，还包括：生成所述运动图像的第二DRR；经由所述第二DRR在所述运动图像和所述运动x射线图像之间进行第三图像配准；以及基于所述第三图像配准来跟踪所述靶位置的至少平移变化。8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述参考图像、所述运动图像和所述运动x射线图像由螺旋放射递送系统的成像源或相对于所述患者处于不同位置处的一个或多个成像源生成。9.根据权利要求1所述的方法，还包括：基于所述第一DRR来检测与所述患者相关联的基准点迁移；以及修改与对所述患者的处置递送相关联的跟踪算法以考虑所述基准点迁移。10.一种系统，包括：存储器；以及处理装置，其可操作地与所述存储器连接以：在患者的参考图像和所述患者的运动图像之间进行第一图像配准以在所述参考图像和所述运动图像之间进行对...

【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：爱可瑞公司，
类型：发明
国别省市：