[发明专利]三维图像引导运动器官定位方法、系统及存储介质

说明书

本发明涉及一种三维图像引导运动器官定位方法、系统及存储介质，方法包括：基于患者的实时DR图像，采用人工智能网络算法生成患者的虚拟3D‑CT图像集；将患者的3D‑CT图像集采用组织器官自动分割算法自动分割出组织器官，并通过3D组织器官模型重建算法，重建患者的运动组织器官的3D模型；将患者的虚拟3D‑CT图像集采用组织器官自动分割算法自动分割出虚拟组织器官，并通过3D组织器官模型重建算法，重建患者的虚拟运动组织器官的3D模型；将患者的运动组织器官的3D模型和虚拟运动组织器官的3D模型进行配准计算，输出指定运动组织器官的3D模型形状和运动偏移量。本发明能够获得体内运动组织器官的3D形状和位置变化信息。

技术领域

本发明是关于一种用于放射治疗中基于人工智能技术和数字X射线成像(DR)系统的三维(3D)图像引导运动器官定位方法、系统及存储介质，涉及放射治疗技术领域。

背景技术

放射治疗的目的是使用放射性射线杀死肿瘤细胞的同时最大限度地保护患者的正常组织器官。但是在放射治疗中，由于患者呼吸运动等生理运动会导致患者体内一些组织器官及肿瘤靶区在治疗时会产生位移，导致患者治疗效果不佳。因此运动器官及靶区的保护和治疗是放射治疗的难点。

当前的图像引导放疗技术对于运动器官及肿瘤靶区进行引导的系统主要有：呼吸门控系统，采集患者的呼吸信号来预测患者体内组织器官随呼吸运动产生的位移来引导放疗；在患者运动器官及靶区内植入金标，使用两个相交DR成像设备来检测及跟踪植入金标的位置进行运动组织及器官的治疗；锥形束CT(CBCT)及轨道CT(CT-on-rail)图像引导系统，将重建的CBCT或轨道CT图像和治疗计划的CT图像进行配准，获取患者运功器官和靶区的状态和位置来引导患者治疗等。

但是已有技术中，呼吸门控系统只能根据患者的呼吸信号信息来预测患者体内一部分组织器官随着呼吸运动所产生的大致位移，该技术不能直接检测到患者体内组织器官的运动，并且不适用于患者体内其它生理运动所产生的组织器官运动。在患者体内植入金标会给患者造成二次损伤，不适用于体质较弱及年老年幼的患者，而DR成像系统只能追踪植入金标的位置，不能检测组织器官和肿瘤靶区的3D形状及坐标，没有实现真正意义上的3D引导，另外两个相交DR成像设备会给患者增加较大额外辐射剂量，系统价格昂贵。CBCT及轨道CT成像系统会给患者增加额外的高辐射剂量，增加患者并发症的风险，并且CBCT图像密度分辨率较低，系统价格昂贵和患者计划CT配准的精度和速度都不高。

综上，有必要研究在降低设备价格的同时实现运动器官和靶区3D高精度引导的方法及系统。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够准确获得体内运动组织器官和肿瘤靶区的3D形状和位置变化信息，引导运动器官和靶区的放射治疗的基于人工智能技术和数字X射线成像系统的三维图像引导运动器官定位方法、系统及存储介质。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种三维图像引导运动器官定位方法，包括：

基于患者的实时DR图像，采用人工智能网络算法生成患者的虚拟3D-CT图像集；

将患者的3D-CT图像集采用组织器官自动分割算法自动分割出组织器官，并通过3D组织器官模型重建算法，重建患者的运动组织器官的3D模型；

将患者的虚拟3D-CT图像集采用组织器官自动分割算法自动分割出虚拟组织器官，并通过3D组织器官模型重建算法，重建患者的虚拟运动组织器官的3D模型；

将患者的运动组织器官的3D模型和虚拟运动组织器官的3D模型进行配准计算，输出指定运动组织器官的3D模型形状和运动偏移量。

进一步地，患者的实时DR图像通过采用DR成像设备进行获取。

进一步地所述DR成像设备包括一套X射线源及与之对应的成像平板；