【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及胸部肿瘤放射治疗，具体是指一种放射性肺损伤预评估新模型及其准确性的评估方法。
技术介绍
1、放射治疗是利用放射线治疗肿瘤的一种局部治疗方法。肺是放射敏感器官之一，当用高剂量射线治疗食管癌、肺癌等胸部肿瘤患者时，常常会发生正常组织的放射性损伤，最常见的并发症是放射性肺损伤(radiation-induced lung injury,rili)，并可严重影响患者的健康和生命，已引起人们的高度重视。
2、临床症状明显的rili的报道率在现有文献中差异较大。其中，对于胸部及纵隔恶性肿瘤放射治疗患者约为5％-25％，对于乳腺癌放射治疗患者约为1％-5％。rili的发生具有不可逆转性，不仅影响患者的治疗效果和预后，严重可造成呼吸衰竭，甚至死亡。rili是胸部肿瘤放射治疗最重要的剂量限制性毒性反应之一。在胸部肿瘤放射治疗中，rili的发生主要取决于患者肺功能情况和肺部三维剂量分布特征。不同患者的肺功能情况差异较大，而患者的肺部三维剂量分布取决于放疗计划的制订。但是，放疗计划的制定受物理师的经验影响较大，不同的放疗计划将会产生不同的肺部剂量分布，从而导致不同程度的rili。如果能在胸部肿瘤患者开展放射治疗之前，为物理师提供该患者在某放疗计划下的rili预评估结果，这将有利于物理师及时修正放疗计划，从而减少放疗后rili的发生。因此，建立个体化的rili的预评估模型对放疗计划制定起了重要的指导意义，这将有利于物理师及时修正放疗计划，减少放疗后rili的发生，改善患者的疗效和预后，更好地贯彻精准治疗理念。
3、
技术实现思路
1、针对以上问题，本专利技术综合分析了患者肺功能和肺部三维剂量分布对放射性肺损伤的影响，提出了一种针对放射性肺损伤预评估方面的新模型、应用及其评估方法。
2、本专利技术提供的技术方案为：
3、一种放射性肺损伤预评估新模型，所述模型包括以下建立过程：
4、(1)图像搜集、肺功能图像生成、图像配准和预处理：
5、(2)放疗后肺部ct图预测模型的建立：
6、(3)放疗后肺部ct预测图的rili分级的自动评估：
7、优选地，步骤(1)包括以下实施过程：
8、(1.1)图像搜集：
9、搜集不少于200例应用四维计算机断层扫描(four dimensional computedtomography,4dct)辅助治疗的胸部肿瘤患者的影像学数据。每例包括放疗前的胸部ct图、放疗前的胸部4dct图、放疗结束3个月后的胸部ct图和胸部三维剂量分布图；由资深的影像科医生对搜集的放疗后的胸部ct图进行放射性肺损伤即rili分级评估，并作好记录。
10、(1.2)肺功能图像生成：
11、以4dct扫描得到的呼气末图像为参考图像，吸气末图像为配准图像，进行图像形变配准。连接4dct扫描的吸气图像到呼气图像的肺部体素元素。基于形变配准将吸气末的肺体积映射到呼气末的肺的各个体素单元，通过计算肺部各个体素的空气含量变化，并可生成反映肺通气功能的三维映射图。利用颜色梯度代表计算得到的肺部各个体素单元的通气值，从而得到肺功能图像。
12、(1.3)图像配准：
13、采用mim(medical image merge)软件的形变配准功能进行图像配准。将患者放疗前的胸部ct图、放疗前的肺功能图像、胸部三维剂量分布图和放疗结束3个月后的胸部ct图进行形变配准。将所有图像左右上下对称裁剪为256×256，去掉无用背景。
14、(1.4)图像预处理：
15、①肺功能图像和胸部三维剂量分布图预处理：肺功能图像和三维剂量分布图均是彩色图像。彩色图像的每个像素拥有3个通道，分别表示r、g、b 3个分量，各自的取值范围都为0-255，其中，r为红色、g为绿色、b为蓝色。利用二值化掩模去除肺功能图像和胸部三维剂量分布图的肺部外轮廓之外的背景部分，背景部分的r、g和b分量的值统一设置0；将肺功能图像和胸部三维剂量分布图的r、g和b分量的值均归一化到[-1，1]。
16、②放疗前和放疗后的胸部ct图的图像预处理：利用二值化掩模去除掉肺部外轮廓之外的背景部分，背景部分的ct值统一设置为-1024hu，将放疗前后的胸部ct图像的ct值均归一化到[-1，1]。
17、优选地，所述步骤(2)包括以下内容：
18、将放疗前的肺部ct图像、肺功能图像和肺部三维剂量分布图作为神经网络的输入，放疗后的肺部ct图像作为神经网络的输出；采用生成对抗神经网络(cgan)建立肺功能和肺部三维剂量分布与rili之间的关联模型，实现患者放疗后肺部ct图的预测。进而通过分析预测的放疗后的肺部ct图，从而对胸部肿瘤患者放射治疗的rili进行预评估。
19、优选地，所述步骤(3)包括以下内容：
20、利用上述建立的放疗后肺部ct图的预测模型结果，通过形变配准将其配准到放疗前的肺部ct图像上，使得两张匹配图像的肺部解剖点达到空间上的一致。将放疗后肺部ct预测图的各体素的ct值减去放疗前肺部ct图相应体素的ct值，若两者的差值大于参考阈值，则将该体素纳入影像学肺纤维化改变考虑范畴。计算纳入影像学肺纤维化改变考虑范畴的肺部体素占肺部总体素的百分比，进而依据ctcae 3.0评价标准，实现放疗后肺部ct预测图的rili分级自动评估。
21、本专利技术还提供了另外一种技术方案：
22、一种评估上述所述rili预评估模型的准确性的方法，包括以下实施过程：
23、(1)放疗后肺部ct预测图的准确性评估：
2本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种放射性肺损伤预评估新模型，其特征在于，所述模型包括以下建立过程：
2.根据权利要求1所述的一种放射性肺损伤预评估模型，其特征在于，步骤(1)包括以下实施过程：
3.根据权利要求1所述的一种放射性肺损伤预评估模型，其特征在于，所述步骤(2)包括以下内容：
4.根据权利要求1所述的一种放射性肺损伤预评估模型，其特征在于，所述步骤(3)包括以下内容：
5.一种评估权利要求1-4任一项所述预评估模型的准确性的方法，其特征在于，包括以下实施过程：
【技术特征摘要】
1.一种放射性肺损伤预评估新模型，其特征在于，所述模型包括以下建立过程：
2.根据权利要求1所述的一种放射性肺损伤预评估模型，其特征在于，步骤(1)包括以下实施过程：
3.根据权利要求1所述的一种放射性肺损伤预评估模型，其特...
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