用于高级结构生成和编辑的机制制造技术

本发明专利技术的实施方案是针对用于操纵由用于放射诊断和治疗应用的放射疗法机器生成的图像的方法和机制。在一个实施方案中，提供一种用于通过以下步骤在连接的(例如，配准的)图像和图像数据集之间智能自动地传播手动或自动轮廓描绘的方法：获取一个或多个图像数据集的一个或多个图像；确定所述图像相对于所识别出的结构之间的相关性；以及生成变形映射，所述变形映射确立源图像中的每个点与靶标图像中的点的对应性。随后，所述智能传播机制将该变形映射单独地应用到所述源图像的每个结构并且将变形的结构传播到所述靶标图像。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及放射疗法，并且具体来说，涉及一种用于操纵由用于放射诊断和治疗应用中的放射疗法机器生成的图像的机制。
技术介绍
众所周知使用医学成像装置来对各种内部疾病进行诊断和计划治疗。通常，成像装置如X射线装置、计算机断 层摄影(CT)或磁共振成像(MR)装置被用于生成所关注区域的一个或多个初始扫描或图像。可以通过使一束放射线聚焦至靶标区并且在成像器中采集通过束来获取这些初始扫描。成像器所采集到的束被用于生成靶标区的显示(即一个或多个图像)，显示可以被用于诊断或监控患病区域(例如，肿瘤或病灶或周围区域)。典型地，一旦获取到图像，就必须明确地识别处于靶标区域中的关键结构(例如部位或器官)，以便治疗可以被最佳定向。常规医学成像技术包括用于自动识别(“分割”)器官和大的结构的技术。这些技术通常包括通过所得到的放射密度描绘毗邻结构和根据这些结构的相对位置和所得到的具有已知值的密度对这些结构进行分类。然而，即使有对解剖结构的自动分割，识别这些部位通常还包括追踪这些或其它结构的轮廓线(“轮廓”)。例如，靶向特定器官或器官的一部分的放射可能需要对将接受治疗的器官的(多个)部分进行特定识别和/或分界。同样地，肿瘤也可以被明确地画出轮廓并且被识别以用于治疗。对于某些治疗计划来说，可能优选的是通过明确地画出区域的周长的轮廓来指明这些识别出的部分。传统上，手动执行这种轮廓描绘并且在诊断规划CT上将这个过程执行至少一次，而所生成的结构随后被用于预测治疗计划。较新的技术和高级技术允许通过使用锥形束计算机化断层摄影系统(CBCT)来改善图像采集。在常规的计算机化断层摄影系统中，从患者的一维投影重建一个或多个2D切片，并且这些切片可以被结合以形成患者的三维(3D)图像。除了通过转动源和成像器来获取整个体积的图像并且从多个2D投影重建完全的3D图像之外，锥形束计算机化断层摄影系统是类似于常规计算机化断层摄影系统的。不幸的是，在2D切片的连续集上手动绘制单独的轮廓然后将它们结合以获得整个数据集的每个图像可能是极其耗时且费力的。时间和劳力随着图像切片的数量和在所关注的特定区域中的解剖结构(例如，器官、肿瘤等)的数量和各自的大小而增加更多。此外，具体的解剖构造随着时间和/或由于在治疗计划进程中接受放射治疗而可能发生改变(改变有时是激烈地)。确切地说，取决于疾病和治疗计划的疗效，靶标区的大小可能扩大或减小。因而，围绕在初始CT扫描过程中生成的诊断图像设计的治疗计划可能是无效的、低效的或甚至是对治疗患者有危险的。为确保最佳靶向和定位，有时定期地通过在治疗过程中生成另外的图像来获取受治疗区域的更新的图像，以便确保治疗放射束的适当的定位并且确定治疗方案的有效性。最近研发的治疗机器允许通过通常在向患者施用治疗之前或之后立即在治疗机器的位点处采用高级成像采集技术如锥形束计算机断层摄影(CBCT)来检测解剖构造上的改变。在更新图像的生成和治疗的时序可以根据特定患者和/或治疗计划而不同时，一些治疗计划包括通过每天获取监控图像来进行监控。不幸的是，对更新图像的依赖(特别是如果数据被用于计划调节)也会增加轮廓描绘的工作量，因为在额外图像的生成过程中并且通过应用常规自动分割技术，通常不会保存手动执行的任何额外的轮廓描绘。由于更新图像的敏感性质，为了治疗目的而对解剖结构并且在解剖结构内进行手动轮廓描绘可能是非常耗时的。因而，手动复制关于大量图像的轮廓可能是极其密集和低效的过程。专利技术概要提供这个概述来介绍下文在详细描述中进一步进行描述的许多简化形式的概念。这个概述并不意图识别所要求的主题的关键特征或基本特征，也不意图被用于限制所要求的主题的范围。在放射疗法规划中，手动轮廓描绘仍是耗时的过程。典型地，在诊断规划CT上将这个过程执行一次并且所生成的结构随后被用于预测治疗计划。然而，随着在治疗过程(例如治疗机器处的日常锥形束CT)过程中的成像形态的可用性的提高，提高了对有效轮廓描绘工具或调节原始轮廓/结构以适应新的解剖情况的复杂概念的要求。本专利技术的实施方案是针对用于在放射诊断和治疗应用中使用的放射疗法机器所生成的多个图像数据集之间自动传播轮廓化的特征的方法和机制。根据本专利技术的实施方案，已经在一个图像(例如在规划阶段使用的3D CT)上定义的解剖结构可能被自动传播至另一个3D图像数据集(例如在治疗机器上获取到的CBCT)，前提是两个数据集已经被彼此预配准。在一个实施方案中，提供一种用于在连接的(例如已配准的)图像和图像数据集之间智能自动传播手动或自动的轮廓描绘的方法。如所提供，方法包括:获取一个或多个图像数据集的一个或多个图像，确定图像相对于识别出的结构之间的相关性，生成确立源图像中的每个点与靶标图像中的一个点的对应性的变形映射。随后，智能传播机制将这种变形映射单独地应用到源图像的每个结构并且将变形后的结构传播到靶标图像。在因由于时间和/或治疗而可能存在于图像之间的内容偏差时，这允许自动传播所生成的轮廓并且允许局部结构改变成一个给定数据集中或在多个相异数据集之间的结构。通过执行这种方法而提供的优点包括实现了结构复制功能性，结构复制功能性合并来自变形映射的消息以提供与靶标图像中的实际解剖构造的更加精确的匹配。设计用于校正来自图像配准的变形场的相同工具还可以被用于在两个或更多个已配准图像上同时校正特征，以实现在多个已配准数据集上同时进行轮廓描绘。另外，可以实现同时编辑多个结构的有效性。附图简述 并入本申请文件中并且形成申请文件的一部分的附图说明本专利技术的实施方案,并且与描述一起用来解释本专利技术的原理:图1描绘根据本专利技术的实施方案的用于在多个关联数据集之间自动地传播已定义结构的方法的流程图。图2描绘根据本专利技术的实施方案的用于在单个数据集中的更新图像之间传播更新的轮廓描绘数据的方法的流程图。图3是根据本专利技术的实施方案的一个数据集中的相关图像之间的示例性传播的图解。图4描绘根据本专利技术的实施方案的用于自动地编辑多个相关图像中的结构的方法的流程图。图5是根据本专利技术的实施方案的在单个图像中的示例性结构编辑的图解。图6是根据本专利技术的实施方案的多个、相关图像中的示例性结构编辑和传播的图解。图7描绘根据本专利技术的实施方案的示例性计算环境。具体实施例方式现在将对一些实施方案进行详细参照。虽然将会结合替代实施方案对主题进行描述，但是应当理解，这些替代实施方案并不意图将所要求的主题限制于这些实施方案。相反，所要求的主题意图涵盖可以包括在如所附权利要求定义的所要求的主题的精神和范围内的替代方案、修改和等同物。此外 ，在以下详细描述中，为提供对所要求的主题的彻底理解而阐述了许多具体细节。然而，本领域技术人员将会意识到，在没有这些具体细节或具有其等同物的情况下可以实践实施方案。在其它情况下，不详细描述众所周知的方法、程序以及部件，以免不必要地模糊主题的方面和特征。就一种方法提供并且论述了以下详细描述的部分。尽管本文中在描述这种方法的操作的附图(例如图1、图2)中公开了步骤和其排序，但是这些步骤和排序是示例性的。实施方案非常适合于执行各种其它步骤或本文中的附图的流程图中所列举的步骤的变体以及以一种不同于本文描绘和描述的排序来执行。可以在存在于一些形式的计算机可使用介质如程序模块上的、由一个或本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.23 US 12/821,985;2010.06.23 US 12/821,9771.一种用于在数据集之间自动地传播所定义的结构的方法，其包括: 存取第一图像，所述第一图像包括第一多个结构和多个轮廓化效果； 存取第二图像，所述第二图像包括与所述第一多个结构相对应的第二多个结构；生成变形映射，所述变形映射分别定义位于被放置于所述第一图像和所述第二图像上的所述第一多个结构与所述第二多个结构之间的相对性；以及 基于所述变形映射，将包括在所述第一图像中的所述多个轮廓化效果自动地传播到所述第二图像。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一多个结构包括第一多个解剖结构。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二多个结构包括第二多个解剖结构。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一图像包括在包括多个图像的图像数据集中。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述第二图像包括在包括所述第一图像的同一图像数据集中。6.根据权利要求4所述的方法，其中所述第二图像包括在包括所述第一图像的不同图像数据集中。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述传播所述多个手动轮廓化效果包括: 将所述变形映射应用到所述多个轮廓化效果；以及 将所述的将所述变形应用到所述多个轮廓化效果的输出复制到所述第二图像上。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一图像和所述第二图像中的至少一个包括计算机断层摄影(CT)扫描图像。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一图像和所述第二图像中的至少一个包括锥形束计算机断层摄影(CBCT)扫描图像。10.根据权利要求1所述的方法，其中所述变形映射包括矢量场。11.根据权利要求1所述的方法，其中所述生成变形映射包括: 将包括所述第一图像的第一多个像素映射到包括所述第二图像的第二多个像素；以及确定包括在所述第一多个像素中的像素与包括在所述第二多个像素中的相对应的像素的相对性。12.根据权利要求11所述的方法，其中所述映射包括: 将所述第一多个像素与所述第二多个像素进行比较；以及 确定所述第二图像的任何像素相对于所述第一图像的相应的像素的位置的位移。13.根据权利要求12所述的方法，其中所述确定相对性包括: 确定所述第一多个像素的第一多个像素强度； 确定所述第二多个像素的第二多个像素强度；以及 确定所述第一多个像素强度与所述第二多个像素强度的相对性。14.一种用于在多个数据集之间传播已更新的结构轮廓描绘数据的方法，所述方法包括: 获取多个解剖结构的初始图像数据； 接收与所述初始图像数据中的所述多个解剖结构的轮廓描绘数据相对应的用户输Λ；获取已更新的图像数据集中的所述多个解剖结构的已更新的图像数据； 确立所述已更新的图像数据与所述初始图像数据之间的关系； 根据轮廓描绘数据编辑所述初始图像数据中的所述多个解剖结构； 生成变形映射，所述变形映射通过将所述初始图像数据与所述已更新的图像数据进行比较，以确定所述初始图像数据与所述已更新的图像数据之间的偏差存在来定义所述初始图像数据与所述更 新的图像数据之间的偏差；以及 基于所述变形映射，将包括在所述初始图像数据中的轮廓数据传播到所述更新的图像数据。15.根据权利要求14所述的方法，其中所述编辑所述多个解剖结构进一步包括: 为所述初始图像数据中的所述多个解剖结构中的解剖结构的至少一部分创建治疗计划。16.根据权利要求15所述的方法，其进一步包括: 在所述将包括在所述初始图像数据中的所述轮廓数据传播到所述更新的图像数据之后，基于所述更新的图像数据调节所述治疗计划以包括已更新的治疗计划。17.根据权利要求16所述的方法，其进一步包括: 根据所述更新的治疗计划治疗靶标区。18.一种放射疗法装置，其包括: 多个放射源； 多个成像器，其用于从所述多个放射源接收放射线并且被配置来生成表示包括多个解剖结构的靶标图像的数据；以及 计算装置，其被配置来存取表示包括轮廓描绘的源图像以及映射所述源图像与所述数据图像之间的相对性的变形映射的数据，其中所述轮廓描绘在考虑到所述变形映射的同时被自动传播。19.根据权利要求18所述的装置，其中所述计算装置进一步被配置来生成映射所述源图像与所述靶标图像之间的对应性的变形映射。20.根据权利要求19所述的装置，其中所述手动轮廓描绘是通过将所述变形映射应用到所述源图像并且在调整所述变形映射的同时将所述轮廓描绘复制到所述靶标图像上来自动地传播到所述靶标图像。21.一种用于编辑预生成的图像的方法，所述方法包括: 存取包括第一多个结构的第一图像； 接收与所述第一多个结构的第一结构的调整相对应的输入； 参考变形机制，所述变形机制包括: 将所述第一多个结构映射到彼此的第一恒等映射；以及 映射所述第一恒等映射与多个已配准恒等映射的配准映射； 通过修改所述第一变形映射根据所述输入来编辑所述变形机制中的所述第一结构；以及 根据所述第一变形机制，响应于对所述第一结构的所述调整而自动地更新所述第一变形映射， 其中所述图像包括由医学成像装置生成的图像。22.根据权利要求21所述的方法，其中接收输入包括从图形用户界面接收用户输入。23.根据权利要求21所述的方法，其中所述图像包括受试者的解剖构造的图像。24.根据权利要求21所述的方法，其中所述第一多个结构包括多个解剖结构。2...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·休伯，M·瓦施巴施，L·托伊梅拉，P·孔茨，
申请(专利权)人：瓦里安医疗系统国际股份公司，
类型：
国别省市：