一种基于双平板的二维-三维医学图像配准方法及系统技术方案

一种基于双平板的二维-三维医学图像配准方法及系统，上述方法包括：生成被成像体的三维图像，并离线生成沿第一和第二成像平面的平面外转角方向的第一和第二DRR图像库；分别在第一和第二成像平面采集被成像体的第一和第二X射线图像；分别以离线生成的第一和第二DRR图像库的DRR图像为基准图像，对第一和第二X射线图像的位置参数进行估算；分别根据第一和第二X射线图像的参数估算结果对三维图像进行调整，在线生成第一和第二DRR图像库；分别以在线生成的第一和第二DRR图像库中的DRR图像为基准图像，对第一和第二X射线图像的位置参数进行估算。采用本发明专利技术的方法及系统，可降低图像配准的复杂度，提高配准速度、精度和成功率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及医学图像配准方法及系统，尤其涉及一种基于双平板的2D-3D(二维-三维)医学图像配准方法及系统。
技术介绍
图像引导放射治疗(IGRT)是近十年逐步发展起来的肿瘤放射治疗和肿瘤放射外科手术的最新理论和技术，是现代放射治疗的一个里程碑。IGRT通过先进的影像设备及图像处理方法对患者的病灶在治疗前和治疗中进行定位追踪，实现对肿瘤的精确放射治疗， 降低对肿瘤周边正常组织的损伤，改善病人的治疗效果。IGRT是所有现代新兴放射治疗技术的基础，如立体定向神经放射外科手术(SRS)、立体定向体部放射治疗(SBRT)、图像引导的调强放射治疗(IG-IMRT)，而图像引导是IGRT的核心技术。目前IGRT的图像引导主要采用kV级X射线成像技术或机载椎形CT(CBCT)技术。 基于X射线成像技术的图像引导技术，是通过单个或多个X射线透视图像和治疗计划CT的 2D-3D图像配准，来确定病人或肿瘤的位置，通过在治疗前移动治疗床来调整病人位置、或在治疗中调整治疗射线，实现对肿瘤的精确治疗。而基于CBCT技术的图像引导技术，是通过在线生成的CBCT和治疗计划CT的三维-三维(3D-3D)图像配准来实现治疗前的病人定位。现有的基于X射线成像技术的图像引导所采用的2D-3D图像配准方法的配准速度、配准精度和配准成功率较低，需要改进。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种可提高配准速度、 配准精度和配准成功率基于双平板的二维-三维医学图像配准方法及系统。为了解决上述问题，本专利技术提供一种基于双平板的二维-三维医学图像配准方法，该方法包括A 生成被成像体的三维图像，并分别离线生成沿第一成像平面和沿第二成像平面的平面外转角方向的第一 DRR图像库和第二 DRR图像库；B:分别在第一成像平面和第二成像平面采集被成像体的第一 X射线图像和第二 X 射线图像；C 以离线生成的第一 DRR图像库中的DRR图像为基准图像，分别对第一 X射线图像的平面内平移参数、和/或平面内转角参数、和/或平面外转角参数的值进行估算，得到第一 X射线图像的参数估算结果；并以离线生成的第二 DRR图像库中的DRR图像为基准图像，分别对第二 X射线图像的平面内平移参数、和/或平面内转角参数、和/或平面外转角参数的值进行估算，得到第二 X射线图像的参数估算结果；D 以第一 X射线图像的最新参数估算结果作为基准位置对三维图像进行调整，在线生成沿第一成像平面的两个平面外转角方向的第一 DRR图像库；并以第二 X射线图像的最新参数估算结果作为基准位置对三维图像进行调整，在线生成沿第二成像平面的两个平面外转角方向的第二 DRR图像库；F 以最新在线生成的第一 DRR图像库中的DRR图像为基准图像，分别对第一 X射线图像的平面内平移参数、和/或平面内转角参数、和/或平面外转角参数的值进行估算； 并以最新在线生成的第二 DRR图像库中的DRR图像为基准图像，分别对第二 X射线图像的平面内平移参数、和/或平面内转角参数、和/或平面外转角参数的值进行估算。此外，在所述步骤B和C之间，还包括如下步骤Bl 以所述离线生成的第一 DRR图像库中的DRR图像为参考，对所述第一 X射线图像进行图像加强；并以所述离线生成的第二 DRR图像库中的DRR图像为参考，对所述第二 X 射线图像进行图像加强。此外，在所述步骤F之后还包括如下步骤G 判断是否已满足参数估算精度要求，如果未满足，则重复执行步骤D及后续步马聚ο此外，所述步骤G中，如果判定已满足参数估算精度要求，则执行如下步骤H 计算参数估算结果所对应的质量保证参数，并对其进行检验，如果检验通过，则输出图像配准结果。此外，采用如下方式离线生成所述第一 DRR图像库AOl 设定包含M01个不同的平面外转角参数Φχ1和^^个不同的平面外转角参数Φη的不同平面外转角参数组合(Φχ1(υ，Φ^α)) ；Φχ1( )和Φηο·)分别满足Φχ1—L ( Φχ1( ) ( Φχ1—Η，Φ^ ( Φηα) ( Φη_Η；Α02 对每一(Φχ1( )，Φ yl(j))生成一个对应的DRR图像，从而生成包含M01X^11 个DRR图像的第一 DRR图像库；步骤AOl 和 A02 中，i = 1，2，· · ·，Mtll ； j = 1,2,. .. ,N01 ； M01, N01 为大于 1 的整数； φχ1』和Φχ1Η分别表示离线生成第一 DRR图像库时平面外转角参数φχ1(υ的取值范围的下限和上限；和Φ- JO]分别表示离线生成第一 DRR图像库时平面外转角参数Φ-(」)的取值范围的下限和上限；采用如下方式离线生成所述第二 DRR图像库All 设定包含M02个不同的平面外转角参数Φx2和^^个不同的平面外转角参数Φ 2的不同平面夕卜转角参数组合(Φχ2( ), Φ,2 )) ；Φχ2( )和Φ,2 )分另U满足Φχ2— L ( Φχ2( ) ( Φχ2—Η，Φ^ ( Φ,2 ) ( Φ,2 Η；Α12 :对每一(Φχ2⑴，Φ y2(j))生成一个对应的DRR图像，从而生成包含Mtl2 X Ntl2 个DRR图像的第二 DRR图像库；步骤All 和 A12 中，i = 1，2，· · ·，Mtl2 ； j = 1,2,. .. ,N02 ； M02, N02 为大于 1 的整数； φχ2^和Φχ2 Η分别表示离线生成第二 DRR图像库时平面外转角参数φχ2(υ的取值范围的下限和上限；和Cj5y2 JO]分别表示离线生成第二 DRR图像库时平面外转角参数Φ 2(」)的取值范围的下限和上限。此外，采用如下方式第k次在线生成第一 DRR图像库DOl 设定包含Mkl个不同的平面外转角^d个不同的平面外转角Φη的不同平面外转角参数组合(Φχ1( ), Φη )) ；Φχ1( )禾Ρ Φη )分另U满足cK1L ( Φχ1( ) ( Φχ1Ηω, Φ^Μ ( Φ^α) ( Φη_Ηω ；D02 :对每一(Φχ1⑴，Φ yl(j))生成一个对应的DRR图像，从而生成包含Mkl X Nkl 个DRR图像的第一 DRR图像库；步骤DOl 和 D02 中，i = 1，2，· · ·，Mkl ； j = 1,2,. .. ,Nkl ；Mkl, Nkl 为大于 1 的整数； Φχ1—Jk]和Φχ1—H分别表示第k次在线生成第一 DRR图像库时，平面外转角参数Φχ1( ) 的取值范围的下限和上限；Φ^ω和Cj5yl H分别表示第k次在线生成第一 DRR图像库时，平面外转角参数的取值范围的下限和上限；采用如下方式第k次在线生成第二 DRR图像库Dll 设定包含Mk2个不同的平面外转角Φχ2和^^个不同的平面外转角Φ 2 的不同平面外转角参数组合(Φχ2(υ，Φ,2α)) ；Φχ2( )和Φ 2(」)分别满足Φχ2—L ( φχ2( ) ( Φχ2_Ηω, Φ^ω ( Φ,2α) ( φ,2_η和Φ 2 H分别表示第k次在线生成第二 DRR图像库时，平面外转角参数的取值范围的下限和上限。此外，Φxl L、Φ χ1 Η 、Φ yLL 和 Φ yl Η 分别满足Φχ1』k] > Φχ1』1 -1]；Φχ1ΗΜ < Φχ1Η；> (本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种二维－三维医学图像配准方法，其特征在于，该方法包括：Ａ：生成被成像体的三维图像，并分别离线生成沿第一成像平面和沿第二成像平面的平面外转角方向的第一ＤＲＲ图像库和第二ＤＲＲ图像库；Ｂ：分别在第一成像平面和第二成像平面采集被成像体的第一Ｘ射线图像和第二Ｘ射线图像；Ｃ：以离线生成的第一ＤＲＲ图像库中的ＤＲＲ图像为基准图像，分别对第一Ｘ射线图像的平面内平移参数、和／或平面内转角参数、和／或平面外转角参数的值进行估算，得到第一Ｘ射线图像的参数估算结果；并以离线生成的第二ＤＲＲ图像库中的ＤＲＲ图像为基准图像，分别对第二Ｘ射线图像的平面内平移参数、和／或平面内转角参数、和／或平面外转角参数的值进行估算，得到第二Ｘ射线图像的参数估算结果；Ｄ：以第一Ｘ射线图像的最新参数估算结果作为基准位置对三维图像进行调整，在线生成沿第一成像平面的两个平面外转角方向的第一ＤＲＲ图像库；并以第二Ｘ射线图像的最新参数估算结果作为基准位置对三维图像进行调整，在线生成沿第二成像平面的两个平面外转角方向的第二ＤＲＲ图像库；Ｆ：以最新在线生成的第一ＤＲＲ图像库中的ＤＲＲ图像为基准图像，分别对第一Ｘ射线图像的平面内平移参数、和／或平面内转角参数、和／或平面外转角参数的值进行估算；并以最新在线生成的第二ＤＲＲ图像库中的ＤＲＲ图像为基准图像，分别对第二Ｘ射线图像的平面内平移参数、和／或平面内转角参数、和／或平面外转角参数的值进行估算。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：付东山，
申请(专利权)人：付东山，
类型：发明
国别省市：11