一种放疗过程中肿瘤位置变化的追踪方法技术

一种放疗过程中肿瘤位置变化的追踪方法，该方法包括以下步骤：采集人体四个标准体位的核磁共振姿势拍摄图像，获取人体各个主要姿态时的肿瘤位置，使用图像处理的方法，以此为依据建立人体肿瘤位置的数据库，使用旋转法得到大量训练样本，并使用cnn卷积神经网络进行识别和计算；通过获取当前人体在某种姿势时通过核磁共振姿势拍摄的肿瘤位置，对比病人此时体位与标准体位的位姿变化，在三维模型中检索对比此时肿瘤的位置，判断当前根据三维模型预测的肿瘤位置与核磁共振所拍摄的肿瘤实际位置所在的误差e，基于误差对模型追踪的精度进行调整。

【技术实现步骤摘要】
一种放疗过程中肿瘤位置变化的追踪方法
本专利技术涉及肿瘤位置追踪
，具体涉及一种由于人体的姿态和摆位的变化而造成肿瘤位置变化的追踪方法。
技术介绍
在传统的放射治疗中，确定有放疗指征后，由医生、物理师和技师根据患者具体情况选择和制作固定模具(保证每次放疗时良好的体位重复性，并尽量使患者感觉舒适，减少体位变动误差对精确放疗的影响，保证准确的放疗)。一般情况下，CT扫描完成后，将影像数据传输至放疗科计划系统。头颈部肿瘤患者选择可塑面膜或头颈肩膜固定，而胸腹部肿瘤患者选择负压成型袋或体膜固定，乳腺放疗使用乳腺托架，体位固定完成后，需要进行放疗模拟扫描定位来获取患者肿瘤及其周围器官组织详细的影像数据。由物理师将图像导入计划系统，进行初步的影像数据处理，保证图像高质量，医师准确勾画靶区。影像数据经过初步的处理后，由医师勾画放疗病灶靶区和需保护的重要器官组织轮廓图，精确放疗靶区包括GTV(CT/MRI检查等显示的肿瘤轮廓)、CTV(包括GTV和肿瘤可能侵犯的亚临床灶)、PTV(考虑了患者器官运动和摆位误差的CTV)。依照计划系统给出的肿瘤中心位置，找出对应的体表标志作为放疗时摆位的依据。射野验证:指在确定放疗中心位置后，利用模拟机拍摄X光片，核对中心位置、每个照射野形状、入射角度和射野大小等是否正确，可将位置误差控制在2～3mm以内。剂量验证:由物理师通过人体仿真体模，比较实体内所接受的射线照射剂量与计划系统所设计的照射剂量是否一致。放射治疗一般由2位技师共同完成，先在操作室核对治疗参数，然后在机房内进行摆位，按照标记线摆好病人，加入挡块，楔形板等需要的辅助器材，向患者交代好遇到不舒服不能耐受时可举手示意等注意事项之后就可以离开机房并关闭铅门。治疗中开启病人监视系统，密切监视病人体位是否移动，如果发现病人体位移动或发出求助信息，应立即停止治疗并做相应处理，纠正后再行照射。放疗(一般1天1次，1周治疗5天，大概4-6周完成治疗)。需要特别说明的是:第一次摆位为了确保以后每次治疗精确需要仔细验证，可能需要的时间会长些，但是一般都能坚持，以后治疗时间会短一些，普通放疗一般几分钟，复杂的适形调强放疗可能超过20分钟，放疗期间要注意保护身上画的各种标记，不能擦洗掉，否则需要重新定位。专利技术人在研发过程中发现，目前放射治疗的过程中虽然能够确定肿瘤的位置并根据位置确定治疗区域，但是病人在放射治疗的过程中需要各种夹具和托架，进行体姿和摆位的固定，并且在放疗过程中对病人体姿的精度要求较高，病人必须长期保持一个固定姿态，否则就要立即停止治疗并做相应处理，在纠正后重新治疗，这对病人本身就有很大的难度，并且对治疗效果和效率也有较大的影响。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种在放疗过程中由于人体的姿态和摆位的变化而造成肿瘤位置变化的追踪技术，该技术可以在人体的姿态和摆位发生变化时，能追踪到肿瘤的实时位置，提高放疗过程的治疗效率，提高对肿瘤放射治疗的准确率，减少了病人治疗过程中的痛苦体验。本专利技术所提供的一种在放疗过程中由于人体的姿态和摆位的变化而造成肿瘤位置变化的追踪技术的技术方案是：一种在放疗过程中由于人体的姿态和摆位的变化而造成肿瘤位置变化的追踪技术，该方法包括以下步骤：在人体保持仰面躺姿势时通过核磁共振姿势拍摄，确定肿瘤位置，并进行记录图像；在人体保持俯卧姿势时通过核磁共振姿势拍摄，确定肿瘤位置，并进行记录图像；在人体保持侧面卧倒姿势时通过核磁共振姿势拍摄，确定肿瘤位置，并进行记录图像；在人体保持另一侧面卧倒姿势时通过核磁共振姿势拍摄，确定肿瘤位置，并进行记录图像；通过核磁共振姿势拍摄进行获取人体各个主要姿态(仰面躺、俯卧、侧面卧倒及另一侧面卧倒)时的肿瘤位置，对记录到的图像进行图像处理，从而对图片进行肿瘤位置与人体轮廓外形的标注；通过上述的平面图获取当前肿瘤位置在人体内的三维立体位置，将此模型储存作为原始模型，此模型还原了肿瘤在人体内的三维真实位置；针对个人，经过上述采集人体各个主要姿态时肿瘤位置的样本数据，以此为依据建立人体肿瘤位置的数据库，并利用分角度旋转人体模型的方法获取大量数据，使用cnn卷积神经网络算法对进行训练。该神经网络的输入是通过分角度旋转人体模型的方法获得的大量数据，收集的某人的一组多样本数据经过隐含层可得到对应的肿瘤位置，该病人的肿瘤位置作为神经网络的输出，此为一组输入及一个输出。而采样得到多人多组数据的输入对应相应的肿瘤位置作为神经网络的多个输入与输出，同时通过设置神经网络训练的误差处于极低的范围ε来保证训练的精确度。其详细为：采用卷积神经网络首先对于采集到的图像进行位移识别、缩放识别及其他形式扭曲不变性的二维图形的识别，进行特征的提取。随后进行数据库样本的训练，保证训练精度极其微小；其中包括对卷积核Wl,1,Wl,2,…,Wl,D分别对输入的特征映射X1,X2,…,XD进行卷积，通过偏置gp的改变，得到卷积的净输入Up，经过映射得到输出的特征映射Tp，也就是对图像中某一类特定的特征进行提取后的结果。Tp＝f(Up)其中f(x)为非线性激活函数。获取当前某一人体在某种姿势时通过核磁共振姿势拍摄的肿瘤位置，并记录下此时的肿瘤位置；在训练完成的基础上，通过主要姿势的图像的提取来利用卷积神经网络得到此时人体肿瘤的位置。将得到的当前两张肿瘤位置图相比较，判断当前根据三维模型预测的肿瘤位置与核磁共振所拍摄的肿瘤实际位置所在的误差e。基于误差对模型追踪的精度进行调整，以达到可以在人体的姿态和摆位的变化时能够根据图像精确地追踪肿瘤的位置变化；通过上述技术方案，本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术实现了一种在放疗过程中由于人体的姿态和摆位的变化而造成肿瘤位置变化的追踪效果；(2)本专利技术能够迅速准确实时判断人体姿态和摆位变化后肿瘤的最新位置，用以指引放射治疗。(3)本专利技术所实现的肿瘤位置追踪技术，提高放疗过程的治疗效率，提高对肿瘤放射治疗的准确率，减少了病人治疗过程中的痛苦体验。附图说明构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本专利技术的不当限定。图1是技术方案中本方法的实施流程图；图2是技术方案中通过平面图获取当前肿瘤位置在人体内的三维立体位置的原始模型1。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例,基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1-2，本专利技术提供一种技术方案：一种放疗过程中肿瘤位置变化的追踪方法，具体步骤如下：步骤1：在人体保持仰面躺姿势时通过核磁共振姿势拍摄，确定肿瘤位置，并进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种放疗过程中肿瘤位置变化的追踪方法，其特征是，包括以下步骤：/n(1)获取人体各个主要姿态时的肿瘤位置样本数据，使用图像处理的方法，对图片进行肿瘤位置与人体轮廓外形的标注，主要姿态包括仰面躺姿、俯卧姿、侧面卧倒姿、令一侧面卧倒姿；/n(2)通过主要姿态时肿瘤位置的样本数据，以此为依据建立人体肿瘤位置的数据库，以患者肿瘤区域的几何中心O为原点，建立人体三维坐标系，其中，X轴为沿人体正面的左侧方向为正，Y轴沿人体正面前进方向为正，Z轴沿人体直立向上为正，模型为三维立体位置的原始模型1，将该模型储存在数据库中；并使用cnn卷积神经网络进行识别和计算；/n(3)采集人体各个主要姿态时肿瘤位置的样本数据，以此为依据建立人体肿瘤位置的数据库，使用cnn卷积神经网络算法对进行训练，针对个人，经过上述采集人体各个主要姿态时肿瘤位置的样本数据，以此为依据建立人体肿瘤位置的数据库，并利用分角度旋转人体模型的方法获取大量数据，使用cnn卷积神经网络算法对进行训练；/n(4)获取当前人体在某种姿势时通过核磁共振姿势拍摄的肿瘤位置，并记录下此时的肿瘤位置，通过卷积神经网络得到此时人体肿瘤的位置，将得到的当前两张肿瘤位置图相比较，判断当前根据三维模型预测的肿瘤位置与核磁共振所拍摄的肿瘤实际位置所在的误差e，基于误差对模型追踪的精度进行调整，以达到可以在人体的姿态和摆位的变化时能够根据图像精确地追踪肿瘤的位置变化，经过标定消除位置追踪所存在的误差。/n...

【技术特征摘要】
1.一种放疗过程中肿瘤位置变化的追踪方法，其特征是，包括以下步骤：
(1)获取人体各个主要姿态时的肿瘤位置样本数据，使用图像处理的方法，对图片进行肿瘤位置与人体轮廓外形的标注，主要姿态包括仰面躺姿、俯卧姿、侧面卧倒姿、令一侧面卧倒姿；
(2)通过主要姿态时肿瘤位置的样本数据，以此为依据建立人体肿瘤位置的数据库，以患者肿瘤区域的几何中心O为原点，建立人体三维坐标系，其中，X轴为沿人体正面的左侧方向为正，Y轴沿人体正面前进方向为正，Z轴沿人体直立向上为正，模型为三维立体位置的原始模型1，将该模型储存在数据库中；并使用cnn卷积神经网络进行识别和计算；
(3)采集人体各个主要姿态时肿瘤位置的样本数据，以此为依据建立人体肿瘤位置的数据库，使用cnn卷积神经网络算法对进行训练，针对个人，经过上述采集人体各个主要姿态时肿瘤位置的样本数据，以此为依据建立人体肿瘤位置的数据库，并利用分角度旋转人体模型的方法获取大量数据，使用cnn卷积神经网络算法对进行训练；
(4)获取当前人体在某种姿势时通过核磁共振姿势拍摄的肿瘤位置，并记录下此时的肿瘤位置，通过卷积神经网络得到此时人体肿瘤的位置，将得到的当前两张肿瘤位置图相比较，判断当前根据三维模型预测的肿瘤位置与核磁共振所拍摄的肿瘤实际位置所在的误差e，基于误差对模型追踪的精度进行调整，以达到可以在人体的姿态和摆位的变化时能够根据图像精确地追踪肿瘤的位置变化，经过标定消除位置追踪所存在的误差。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述神经网络的输入是通过分角度旋转人体模型的方法获得的大量数据，收集的某人的一组多样本数据经过隐含层可得到对应的肿瘤位置，病人的肿瘤位置作为神经网络的输出，此为一组输入及一个输出；
而采样得到多人多组数据的输入对应相应的肿瘤位置作为神经网络的多个输入与输出，同时通过设置神经网络训练的误差处于极低的范围ε来保证训练的精确度，其详细为：采用卷积神经网络首先对于采集到的图像进行位移识别、缩放识别及其他形式扭曲不变性的二维图形的识别，进行特征的提取；随后进行数据库样本的训练，保证训练精度极其微小；其中包括对卷积核Wl,1,Wl,2,…,Wl,D分别对输入的特征映射X1,X2,…,XD进行卷积，通过偏置gp的改变，得到卷积的净输入Up，经过映射得到输出的特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁双虎，李玮，李莉，韩毅，刘宁，刘治国，赵芬，关甜，袁朔，吕慧颖，于金明，
申请(专利权)人：北京易康医疗科技有限公司，山东省肿瘤防治研究院山东省肿瘤医院，山东大学，济南比山网络科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11