一種根據(jù)在線影像產(chǎn)生治療床調(diào)整數(shù)據(jù)的計算機程序的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種根據(jù)在線影像產(chǎn)生治療床調(diào)整數(shù)據(jù)的計算機程序，包括治療床自由度設(shè)定界面、默認感興趣區(qū)設(shè)定界面、數(shù)據(jù)讀入界面、勾畫與融合界面、在線調(diào)整界面、圖像變形配準算法和感興趣區(qū)剛體配準算法。本發(fā)明通過通過在線影像和原始影像進行剛體配準時，有針對性的設(shè)定用于剛體配準的感興趣區(qū)和權(quán)重，從而產(chǎn)生更有意義的移床數(shù)據(jù)，對患者進行精確擺位，使放療計劃的實施更準確。
【專利說明】
一種根據(jù)在線影像產(chǎn)生治療床調(diào)整數(shù)據(jù)的計算機程序
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及腫瘤放射治療領(lǐng)域，特別提供了一種根據(jù)在線影像產(chǎn)生治療床調(diào)整數(shù) 據(jù)的計算機程序。
【背景技術(shù)】
[0002] 患者的位置控制是放療計劃質(zhì)量控制的重要環(huán)節(jié)。目前用來進行患者位置控制的 設(shè)備包括熱塑體膜、負壓袋、正交X光和錐形束CT患者位置校正系統(tǒng)等。熱塑體膜、負壓袋都 是通過限定人體的外輪廓來進行擺位，精度通常較差。正交X光患者位置校正系統(tǒng)通過獲取 患者在治療床上的正交X光投影圖像，并將其與原始CT圖像進行二維/三維配準，獲得移床 數(shù)據(jù)來進行擺位。與上述設(shè)備相比，錐形束CT患者位置校正系統(tǒng)目前被認為最準確，其在治 療前掃描患者在治療床上的錐形束CT影像，通過對骨、軟組織等的剛體配準，獲得移床數(shù) 據(jù)，達到精確擺位的目的。但是，骨或軟組織的位置并不是放療實施最關(guān)心的目標，而腫瘤 靶區(qū)和周圍重要器官的位置變化才與放療計劃的準確實施息息相關(guān)。因為膀胱充盈、腫瘤 退縮等原因產(chǎn)生人體內(nèi)部的解剖結(jié)構(gòu)變化，使得通過骨配準、軟組織配準等方法獲得的移 床數(shù)據(jù)有時并不能準確反映腫瘤靶區(qū)和周圍重要器官的位置變化，從而造成放療計劃實施 上的偏差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對上述問題，本發(fā)明旨在提供一種根據(jù)在線影像產(chǎn)生治療床調(diào)整數(shù)據(jù)的計算機 程序，其通過在線影像和原始影像進行剛體配準時，有針對性的設(shè)定用于剛體配準的感興 趣區(qū)和權(quán)重，從而產(chǎn)生更有意義的移床數(shù)據(jù)，對患者進行精確擺位。
[0004] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種根據(jù)在線影像產(chǎn)生治療床調(diào)整數(shù)據(jù)的計算機程 序，此計算機程序包括治療床自由度設(shè)定界面、默認感興趣區(qū)設(shè)定界面、數(shù)據(jù)讀入界面、勾 畫與融合界面、在線調(diào)整界面、圖像變形配準算法和感興趣區(qū)剛體配準算法。
[0005] 在治療床自由度設(shè)定界面，用戶可設(shè)定治療床可運動的自由度;通常治療床至少 有三個平移自由度，有的治療床有一個、兩個或者三個旋轉(zhuǎn)自由度。
[0006] 在默認感興趣區(qū)設(shè)定界面，用戶可設(shè)定不同部位腫瘤用于剛體配準的默認感興趣 區(qū)和權(quán)重;通常給予靶區(qū)較高的權(quán)重，以使移床數(shù)據(jù)主要考慮靶區(qū)的位置變化。
[0007]在數(shù)據(jù)讀入界面，可由用戶選擇或計算機自動讀入在放射治療計劃制定前獲取的 原始影像、原始影像上的靶區(qū)、器官輪廓和等中心坐標;計算機自動讀入依靠加速器控制 臺、DICOM服務(wù)器和此計算機程序之間的通信來實現(xiàn)。
[0008] 在數(shù)據(jù)讀入界面，可由用戶選擇或計算機自動讀入在放射治療實施前獲取在線影 像、在線影像上的等中心坐標;計算機自動讀入依靠在線影像控制臺、DICOM服務(wù)器和此計 算機程序之間的通信來實現(xiàn)。
[0009] 在勾畫與融合界面，可由用戶手工或計算機自動在在線影像上產(chǎn)生在線的靶區(qū)和 器官輪廓;計算機自動算法包括通過運行變形配準的方法映射原始圖像上靶區(qū)和器官輪廓 到在線圖像，產(chǎn)生在線的靶區(qū)和器官輪廓;計算機自動算法還包括運行自動勾畫算法自動 產(chǎn)生的在線靶區(qū)和器官輪廓；當上述自動算法產(chǎn)生的靶區(qū)和器官輪廓不正確時還可以通過 手工的方式勾畫或修改在線靶區(qū)和器官輪廓。
[0010]在在線調(diào)整界面，計算機自動匹配模板，獲取用于剛體配準的默認感興趣區(qū)和權(quán) 重，用戶可根據(jù)需要，針對患者的個體情況，修改這些用于剛體配準的感興趣區(qū)和權(quán)重； 在在線調(diào)整界面，根據(jù)設(shè)定的治療床自由度、感興趣區(qū)和權(quán)重，此程序可對原始圖像和 在線圖像進行剛體配準，產(chǎn)生移床數(shù)據(jù)；剛體配準的目標函數(shù)是包含有感興趣區(qū)和對應(yīng)權(quán) 重的相似性測度函數(shù)。
[0011] 本發(fā)明的有益效果是:通過對靶區(qū)和重要器官設(shè)置較高的權(quán)重，產(chǎn)生更有意義的 移床數(shù)據(jù)，從而使放療計劃的實施更準確。
【附圖說明】
[0012] 圖1 一種根據(jù)在線影像產(chǎn)生治療床調(diào)整數(shù)據(jù)的計算機程序的流程圖。
【具體實施方式】 [0013] 實施例1 本發(fā)明所述的具體實施例為一種根據(jù)在線影像產(chǎn)生治療床調(diào)整數(shù)據(jù)的計算機程序，包 括治療床自由度設(shè)定界面、默認感興趣區(qū)設(shè)定界面、數(shù)據(jù)讀入界面、勾畫與融合界面、在線 調(diào)整界面、圖像變形配準算法和感興趣區(qū)剛體配準算法。
[0014] 下面結(jié)合附圖1進行詳細說明。一種根據(jù)在線影像產(chǎn)生治療床調(diào)整數(shù)據(jù)的計算機 程序?qū)崿F(xiàn)以下步驟： 1)在治療床自由度設(shè)定界面包含有六個自由度的選擇列表，每個自由度列表項還包含 有此自由度運動限值輸入控件，對于旋轉(zhuǎn)自由度還包含有旋轉(zhuǎn)軸位置輸入控件。用戶可選 擇哪些自由度是當前治療床可執(zhí)行的，并輸入相關(guān)數(shù)據(jù)，以設(shè)置此程序在進行步驟7)剛體 配準時的行為。
[0015] 2)在默認感興趣區(qū)設(shè)定界面，用戶可設(shè)定不同部位腫瘤用于剛體配準的默認感興 趣區(qū)和權(quán)重作為模板;比如肺部腫瘤可以默認設(shè)定骨、計劃靶區(qū)和脊髓作為感興趣區(qū)，權(quán)重 依此為1、3、1。
[0016] 3)在數(shù)據(jù)讀入界面，可由用戶選擇或計算機自動讀入在放射治療計劃制定前獲取 的原始影像、原始影像上的靶區(qū)、器官輪廓和等中心坐標;計算機自動讀入依靠加速器控制 臺向此計算機程序發(fā)送當前患者的姓名、ID、計劃唯一標識信息，由此計算機程序從DICOM 服務(wù)器查詢和讀取相關(guān)數(shù)據(jù)。
[0017] 4)在數(shù)據(jù)讀入界面，可由用戶選擇或計算機自動讀入在放射治療實施前獲取在線 影像、在線影像上的等中心坐標;計算機自動讀入依靠在線影像控制臺向此計算機程序發(fā) 送當前患者的姓名、ID、在線圖像唯一標識信息，由此計算機程序從DICOM服務(wù)器查詢和讀 取相關(guān)數(shù)據(jù)。
[0018] 5)在勾畫與融合界面，可由用戶手工或計算機自動在在線影像上產(chǎn)生在線的靶區(qū) 和器官輪廓;計算機自動算法包括通過運行變形配準的方法映射原始圖像上靶區(qū)和器官輪 廓到在線圖像，產(chǎn)生在線的靶區(qū)和器官輪廓;計算機自動算法還包括運行自動勾畫算法自 動產(chǎn)生的在線靶區(qū)和器官輪廓，典型的自動勾畫算法包括閾值分割算法、模板匹配算法;當 上述自動算法產(chǎn)生的靶區(qū)和器官輪廓不正確時還可以通過手工的方式勾畫或修改在線靶 區(qū)和器官輪廓。
[0019] 6)在在線調(diào)整界面，計算機根據(jù)器官名稱和靶區(qū)位置自動匹配合適的模板，獲取 用于剛體配準的默認感興趣區(qū)和權(quán)重，用戶也可修改這些感興趣區(qū)和權(quán)重設(shè)置。
[0020] 7)在在線調(diào)整界面，根據(jù)設(shè)定的治療床自由度、感興趣區(qū)和權(quán)重，此程序可對原始 圖像和在線圖像進行剛體配準，產(chǎn)生移床數(shù)據(jù);剛體配準的目標函數(shù)如下：
其中，f是在步驟1)設(shè)定條件下的平移旋轉(zhuǎn)向量，％是第i個感興趣區(qū)的權(quán)重，1?是原始 圖像上第i個感興趣區(qū)，是平移旋轉(zhuǎn)向量J作用下在線圖像上第i個感興趣區(qū)。當平移旋 轉(zhuǎn)向量I作用下在線圖像上第i個感興趣區(qū)與原始圖像上第i個感興趣區(qū)匕的交集越 大，此目標函數(shù)值越小，說明兩者匹配的越好。通過最小化此目標函數(shù)，獲得剛體配準結(jié)果I 。此目標函數(shù)是包含有感興趣區(qū)和對應(yīng)權(quán)重的相似性測度函數(shù)，使得權(quán)重越大的感興趣區(qū) 對配準結(jié)果的影響越大。
【主權(quán)項】
1. 本發(fā)明公開了一種根據(jù)在線影像產(chǎn)生治療床調(diào)整數(shù)據(jù)的計算機程序，其特征在于此 程序包括治療床自由度設(shè)定界面、默認感興趣區(qū)設(shè)定界面、數(shù)據(jù)讀入界面、勾畫與融合界 面、在線調(diào)整界面、圖像變形配準算法和感興趣區(qū)剛體配準算法。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的根據(jù)在線影像產(chǎn)生治療床調(diào)整數(shù)據(jù)的計算機程序，其特征在 于此程序?qū)崿F(xiàn)以下步驟： 1) 在治療床自由度設(shè)定界面，用戶可設(shè)定治療床可運動的自由度； 2) 在默認感興趣區(qū)設(shè)定界面，用戶可設(shè)定不同部位腫瘤用于剛體配準的默認感興趣區(qū) 和權(quán)重作為模板； 3) 在數(shù)據(jù)讀入界面，可由用戶選擇或計算機自動讀入在放射治療計劃制定前獲取的原 始影像、原始影像上的靶區(qū)、器官輪廓和等中心坐標； 4) 在數(shù)據(jù)讀入界面，可由用戶選擇或計算機自動讀入在放射治療實施前獲取在線影 像、在線影像上的等中心坐標； 5) 在勾畫與融合界面，可由用戶手工或計算機自動在在線影像上產(chǎn)生在線的靶區(qū)和器 官輪廓； 6) 在在線調(diào)整界面，計算機自動匹配模板，獲取用于剛體配準的默認感興趣區(qū)和權(quán)重， 用戶也可修改這些感興趣區(qū)和權(quán)重設(shè)置； 7) 在在線調(diào)整界面，根據(jù)設(shè)定的治療床自由度、感興趣區(qū)和權(quán)重，此程序可對原始圖像 和在線圖像進行剛體配準，產(chǎn)生移床數(shù)據(jù)。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的根據(jù)在線影像產(chǎn)生治療床調(diào)整數(shù)據(jù)的計算機程序，其特征在 于:所述步驟3)原始影像是患者在制定放療計劃前獲取的CT圖像、MR圖像或PET圖像。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的根據(jù)在線影像產(chǎn)生治療床調(diào)整數(shù)據(jù)的計算機程序，其特征在 于:所述步驟4)在線影像是患者在治療床上獲取的錐形束CT圖像、MR圖像或超聲圖像。5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的根據(jù)在線影像產(chǎn)生治療床調(diào)整數(shù)據(jù)的計算機程序，其特征在 于:所述步驟5)在線的靶區(qū)和器官輪廓是計算機通過運行變形配準的方法映射產(chǎn)生在線的 靶區(qū)和器官輪廓。6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的根據(jù)在線影像產(chǎn)生治療床調(diào)整數(shù)據(jù)的計算機程序，其特征在 于:所述步驟5)在線的靶區(qū)和器官輪廓是計算機通過運行自動勾畫算法自動產(chǎn)生的在線靶 區(qū)和器官輪廓。7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的根據(jù)在線影像產(chǎn)生治療床調(diào)整數(shù)據(jù)的計算機程序，其特征在 于:所述步驟5)在線的靶區(qū)和器官輪廓是通過手工勾畫產(chǎn)生在線的靶區(qū)和器官輪廓。8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的根據(jù)在線影像產(chǎn)生治療床調(diào)整數(shù)據(jù)的計算機程序，其特征在 于:所述步驟7)剛體配準的目標函數(shù)是包含有感興趣區(qū)和對應(yīng)權(quán)重的相似性測度函數(shù)。
【文檔編號】G06T7/00GK106055912SQ201610422704
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月15日
【發(fā)明人】李寶生, 虞剛, 李洪升, 馬長升, 梁月強
【申請人】張家港賽提菲克醫(yī)療器械有限公司