[发明专利]基于法向量的靶区体积轮廓的外扩内缩方法及计算设备

说明书

本发明公开一种基于法向量的靶区体积轮廓的外扩内缩方法及计算设备，其通过外法线方向确定外扩内缩点，考虑了空间上靶区体积扩张时各层间相互影响关系，使靶区体积外扩内缩后得到的轮廓更加符合实际形状，进一步提高了适形度，能够实现对各种复杂靶区体积轮廓扩张，且勾画速度快，过程简单。

技术领域

本发明涉及一种外扩内缩域，具体涉及一种基于法向量的靶区体积轮廓的外扩内缩方法及计算设备。

背景技术

随着放射治疗技术的发展调强放射治疗方式逐渐兴起，调强放射治疗需要使剂量分布在三维方向上与靶区形状相似一致，尽可能减少对靶区周围正常组织的照射剂量。而在放射治疗计划系统(TPS)中是否可以准确勾画出靶区轮廓边界，将直接影响放射治疗的结果和效果。在放射治疗过程中，射线照射肿瘤的过程就类似于打靶的过程。在靶区勾画时，常常会遇到肿瘤区(Gross Target Volume,GTV)、临床靶区(Clinical Target Volume,CTV)、计划靶区(Planning Target Volume,PTV)。在放射治疗计划系统(TPS)的勾画功能中，GTV轮廓扩张可以依据设定的边界距离自动生成CTV、PTV，与之前手动勾画相比可以大幅度地减少时间并提高轮廓的勾画精度。

靶区轮廓实际上是由一组有序点构成的无规则多边形。

在平面上，常用的外扩内缩方法是直接对多边形边界上的点进行前后左右移动，但通过这种方法得到的外扩内缩点有时会超过预先设定的外扩内缩范围，导致靶区体积轮廓外扩内缩不精准。

在空间上，最简单常用的外扩内缩方法是对分别对一层轮廓进行外扩内缩，然后直接构成空间上外扩内缩轮廓，未考虑空间上各层轮廓扩张时的相互影响关系，导致在空间上外扩内缩形状差距与实际较大。而借用图像处理技术进行靶区体积轮廓的外扩内缩方法，实现较为繁琐。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种基于法向量的靶区体积轮廓的外扩内缩方法及计算设备。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一方面，本发明公开一种基于法向量的靶区体积轮廓的外扩内缩方法，包括以下步骤：

S1：获取数据，通过对所有影响层上的轮廓以及预先输入外扩内缩参数信息的提取，获得需要执行外扩内缩的所有层轮廓信息、CT层信息以及上、下、前、后、左、右六个方向上的外扩内缩参数值；

其中，参数值均为实数；

当参数值取正数时，表示为外扩；

当参数值取负数时，表示为内缩；

当参数值取零值时，表示既不外扩也不内缩；

S2：一层轮廓进行外扩内缩，对所有层轮廓信息中的其中一层轮廓按照前、后、左、右四个方向上的参数值执行外扩内缩，获得经外扩内缩后的新轮廓信息；

S3：CT层外扩内缩，对该层轮廓重新外扩内缩并将获取到的新轮廓保存至受影响的CT层上，实现靶区轮廓的精确勾画；

进一步，S2具体包括以下步骤：

S2.1：获取轮廓上全部点，并对由全部点组成的点集进行重新排序，判断全部点围成的区域面积是否大于零；

若大于零，则进行顺时针排序；

否则，进行逆时针排序；

S2.2：以轮廓上每个点为原点，按照前、后、左、右四个方向划分成四个象限，根据S2.1重新排序后得到的点集，计算每点外法线方向以及每点沿外法线方向的偏移量，通过外法线方向确定该点所在的象限，从而计算得到沿外法线方向对应的外扩内缩点；

S2.3：提取点集中每个点对应的外扩内缩点，依次勾画连接所有点，得到的轮廓作为外扩内缩的轮廓。