[发明专利]一种基于双能X射线图像的软组织病灶定位方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及医学图像配准方法及系统，尤其一种基于双能X射线图像的软组织病灶定位方法及系统。

背景技术

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，改善对患者的治疗效果。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(二维-三维)图像配准，来确定患者或病灶(例如，肿瘤)的位置，通过在治疗前移动治疗床来调整患者位置、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患者定位。

使用现有的用于IGRT图像引导的X射线成像技术对患者进行放射治疗(例如，对胸部肿瘤进行放射治疗)时，需要在患者的胸部肿瘤内或肿瘤附近用手术方法植入-个或多个金属标记，通过探测金属标记位置来间接地估算肿瘤的移动位置，这是一种有创并且不精确的方法，需要改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种无需预先植入金属标记即可在放射治疗时准确确定病灶(例如，肿瘤)位置的软组织病灶定位方法及系统。

为了解决上述问题，本发明提供一种基于双能X射线图像的软组织病灶定位方法，该方法包括：

A：生成患者的三维图像，根据该三维图像离线生成沿平面外平移方向的软组织DRR图像库；

B：采集所述患者的高能量X射线图像和低能量X射线图像，并使用采集的高能量X射线图像和低能量X射线图像生成患者的软组织X射线图像；

C：将所述软组织X射线图像作为被配准图像，使用所述离线生成的软组织DRR图像库中的DRR图像，根据DRR图像中包含病灶的配准窗口，分别对平面内平移参数、和/或平面外平移参数的值进行估算；

D：以对平面外平移参数的最新参数估算结果作为基准位置对所述三维图像进行调整，在线生成沿平面外平移方向的软组织DRR图像库；

E：将所述软组织X射线图像作为被配准图像，使用最新在线生成的软组织DRR图像库中的DRR图像，根据DRR图像中包含病灶的配准窗口，分别对平面内平移参数、和/或平面外平移参数的值进行进一步估算。

此外，在所述步骤B和C之间，还包括如下步骤：

B1：以所述离线生成的软组织DRR图像库中的DRR图像为参考，对所述软组织X射线图像进行图像加强。

此外，在所述步骤E之后还包括如下步骤：

F：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E及后续步骤。

此外，所述步骤F中，如果判定已满足参数估算精度要求，则执行如下步骤：

G：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沿平面外平移方向的软组织DRR图像库：

A01：设定包含Q₀个不同的平移位置z(i)；z(i)满足：

z_L[0]≤z(i)≤z_H[0]；

A02：对每一z(i)生成一个对应的DRR图像，从而生成包含Q₀个不同z(i)所对应的DRR图像的软组织DRR图像库；

其中，z_L[0]和z_H[0]分别表示离线生成软组织DRR图像库时平面外平移参数z(i)的取值范围的下限和上限；

i＝1，2，...，Q₀；Q₀为大于1的整数。

此外，采用如下方式第k次在线生成沿平面外平移方向的软组织DRR图像库：

D01：设定Q_k个不同的平面外平移值z(i)；z(i)满足：

z_L[k]≤z(i)≤z_H[k]；