[发明专利]在可变形图像配准工作流中用户输入和变形矢量场的校正的集成

说明书

技术领域

下文涉及医学成像领域。它特别涉及结合分次放射治疗的执行获取的连续图像的图像配准，并且特别参照其进行描述。下文更通常涉及图像与先前获取的并且通常是分割的图像的配准。

背景技术

在分次放射治疗中，放射剂量分散在一系列放射治疗疗程上。对放射剂量进行分次提供了某些益处，例如允许患者在疗程之间恢复，并且使医务人员能够评估从一个疗程到另一个疗程的放射治疗的有效性并且进行调整，例如以便适应恶性肿瘤在尺寸上随着时间的减小（也许由于放射治疗的有效性）。

在强度调制放射治疗（IMRT）中，控制放射束以便将放射剂量递送到恶性组织，同时限制周围健康组织，特别是可能特别易受放射损害的所谓的“关键”器官，的放射暴露。IMRT能够使用各种放射束调制工具，例如多叶片准直器（MLC）装置，在大角度范围（高达360°）上提供照射的层析成像轨道放射源，等等。

然而，在分次放射治疗中的困难是，肿瘤和周围器官或组织的位置、尺寸、方位和其它方面可能由于诸如重量损失或增加、器官在体内的自然移动等等的各种因素而随着时间改变。如果这些改变未被适应，则IMRT参数会导致没有很好地瞄准恶性肿瘤而是部分地覆盖并且照射关键结构的照射。

为了适应随着时间的改变，已知的是获取典型地具有高分辨率的初始计划图像，后面是例如在放射治疗疗程之间获取的所谓的“处理”图像的随后获取。处理图像可以具有较低的分辨率，并且也可以具有与计划图像不同的模态。例如，计划图像可以是高分辨率计算机断层扫描（CT）图像，而随后的处理图像可以是较低分辨率CT图像（可能使用与放射治疗系统集成的CT扫描仪来获取）和/或诸如正电子发射断层扫描（PET）或单光子发射计算机断层扫描（SPECT）图像的发射图像。诸如PET或SPECT图像的发射图像有利地倾向于提供功能信息并且能够识别坏死的组织，具有高密度微脉管系统的组织，等等。

在典型的分次IMRT过程中，初始计划图像被手动或半自动地分割以便描绘将作为照射的目标的恶性肿瘤以及其照射应该被限制的任何周围关键结构。这些特征通过轮廓来描绘。计划图像也用于生成放射衰减图。在CT计划图像的情况下，这需要调整本质上是在CT成像中使用的x射线的衰减图的CT图像，以便考虑放射治疗束的能量中的差异。

以下，为了考虑随着时间的改变，获取处理图像。处理图像和计划图像在空间上被配准。对于IMRT，典型地采用非刚性空间配准，以便精确地考虑比简单刚性平移或旋转更复杂的改变。肿瘤和关键结构在处理图像中被画轮廓，并且将因而产生的轮廓与计划图像的轮廓进行比较，以便识别任何改变。

画轮廓过程是手动密集的，并且潜在地倾向于具有人为误差。可以以非刚性配准变形矢量场（DVF）为基础通过将计划图像轮廓调节到处理图像来部分地自动化画轮廓。然而，因而产生的轮廓有时并不足够精确，并且会要求手动校正。而且，通常不将轮廓传播到放射治疗计划的所有方面。例如，轮廓典型地不用于校正放射衰减图或者不用于计算剂量累积，等等。

下文设想克服前述限制和其它限制的改进的装置和方法。

发明内容

根据一个方面，一种方法包括：计算相对地在空间上配准第一图像和第二图像的变形矢量场（DVF）；使用所述DVF调节描绘所述第一图像中的结构的轮廓以便在第二图像中生成所述结构的初始轮廓；接收所述第二图像中的所述结构的最终轮廓；并且以所述第二图像中的所述结构的所述初始轮廓和所述最终轮廓为基础来校正所述DVF以便生成校正的DVF；其中，所述计算、调节和校正由电子处理设备执行。在一些实施例中，所述校正包括计算与所述初始轮廓和所述最终轮廓相关的调整DVF并且将所述DVF和所述调整DVF进行组合以便生成校正的DVF。

根据另一方面，一种非暂态存储介质存储由电子处理设备可执行的指令以便执行一种方法，所述方法包括：调整第二图像的轮廓；并且以所述轮廓的调整为基础来更新在所述第二图像和第一图像之间映射的变形矢量场（DVF）以便生成在所述第二图像和所述第一图像之间映射的更新的DVF。