[发明专利]锥形束CT图像用于放疗剂量计算的个体化CT值校正方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锥形束CT图像用于放疗剂量计算的个体化CT值校正方法，更具体的说，尤其涉及一种利用扇形束CT值-电子密度值映射关系和个体化CT值校正表获取锥形束CT图像电子密度值并用于剂量计算的方法。 

背景技术

现代放射治疗技术，比如三维适形放疗、调强放疗，通常依靠扇形束CT扫描来完成放疗定位，并据此制定放疗计划。这是由于定位扇形束CT图像的CT值与成像目标的电子密度之间具有相对稳定的映射关系。这种映射关系通常被事先测定并被存储在放疗计划系统，以便放疗计划系统在获得扇形束CT图像后，将其CT值转换为电子密度值，从而进行剂量计算。各种调强放疗技术利用这些电子密度信息，可以在患者的用于放疗定位的扇形束CT图像上制订调强放疗计划，将高度适形的剂量分布投射到静止靶区。然而，放射治疗过程通常采用分割照射技术，即放疗需要分若干次进行。分次放疗过程中，肿瘤及其周围重要器官的位置和形状可能产生变化（比如肿块的位移、增大、退缩或扭曲）。另外，每次治疗前的摆位也会引起患者身体的位移或扭曲。基于对这些变化的考虑，常规的做法是将肿瘤区域外放一定范围作为照射靶区，结果是造成肿瘤周围更多正常组织的放射损伤。当肿瘤的位置和形状发生较大变化时，通常需要重新采集定位CT，重新制定放疗计划。 

利用集成在医用直线加速器上的锥形束CT，可以在患者躺在治疗床上时采集在线的锥形束CT图像，从而允许医生在放疗摆位后立即获取患者的体内肿瘤和其周围正常组织器官的位置和形状的变化信息。根据体内肿瘤和周围组织器官的变化信息，利用在线获取的锥形束CT修改初始放疗计划或者重新制订放疗计划，可以避免肿瘤和周围组织器官的分次间变化引起的错误的剂量投放和相关的放疗副反应。然而，由于锥形束CT固有的电子散射的原因，使得重建的锥形束CT图像的CT值和成像目标的电子密度之间的映射关系不确定。锥形束CT图像的CT值和成像目标的电子密度之间的映射关系不仅随成像目标的不同而变化，而且同一个成像目标的不同部位的CT值与其对应电子密度之间的映射关系也会变化。这使得通常使用在扇形束CT图像上的通过建立一个普适的CT值与电子密度转换表的方法不能适用于锥形束CT。 

理论上，精确地配准扇形束CT和锥形束CT图像产生的变形场后，可以将扇形束CT图像中的CT值映射到对应的锥形束CT图像的解剖结构，使融合的图像既包含扇形束CT准确的CT值，又具有锥形束CT的解剖结构。然而，精确地三维图像配准通常需要很大的计算量和较长的计算时间，同时，根据选用的配准算法和不同的扇形束CT和锥形束CT图像中配准目标变化反应的配准难易程度的不同，会产生不同程度的配准误差，较大的配准误差需要进一步的手工调整，这就需要花费更多的时间，因此，对于在患者躺在治疗床上等待治疗的时间内，通过精确地图像配准来完成在线射野调整或重新计划是非常困难的。 

同时我们注意到，每个分次放疗利用锥形束CT采集影像前，都需要对病人进行摆位，在每次锥形束CT图像采集时，病人的体位状态都有较好的重复性。这使得针对特定的锥形束CT扫描参数和特定的病人，不同分次获取的锥形束CT图像相同的局部区域CT值到电子密度的映射关系是稳定的。利用这个特点，我们发明了一种包涵局部信息的锥形束CT影像CT值的个体化校正方法。 

发明内容

本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种利用扇形束CT值-电子密度值映射关系和个体化CT值校正表获取锥形束CT图像电子密度值并用于剂量计算的方法。