一种锥形束CT图像配准结果评价方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种锥形束CT图像配准结果评价方法及系统，通过获取计划CT图像与CBCT图像的配准数据，配准数据包括计划靶区体积、靶区体积、计划CT体积和治疗前摆位CBCT图像中相应结构的体积，根据所述计划靶区体积和靶区体积得到计划靶区体积和靶区体积的覆盖率，根据计划CT体积和治疗前摆位CBCT图像中相应结构的体积得到相似性指数，通过相似性指数、靶区覆盖因子、危机器官安全因子、权重因子和各个器官的配准效果因子构建综合配准因子评价模型，将配准数据代入综合配准因子评价模型中得到综合配准得分，本方法通过设立和计算了不同解剖结构的配准权重因子，形成了可以量化评分的加权综合评价数学模型对配准结果进行评价，可以提高临床配准效果。可以提高临床配准效果。可以提高临床配准效果。

【技术实现步骤摘要】
一种锥形束CT图像配准结果评价方法及系统


[0001]本专利技术涉及自然语言处理
，尤其涉及一种锥形束CT图像配准结果评价方法及系统。

技术介绍

[0002]锥形束CT图像引导放射治疗技术的配准评价方法主要包括：根据摆位修正前后的两次CBCT扫描图像分别与计划CT图像配准获得的靶区中心位置偏差的差值作为配准评估指标，以特定骨性结构的位置偏差作为配准评估指标；植入患者体内的金属影像标记点位置偏差来为作为配准评估指标等。
[0003]现有的方法只是评估了个别特定几何点的误差，无法提供配准后的解剖结构的体积重合率、计划靶区对肿瘤的覆盖率等体积误差参数，也不能综合考虑和平衡靶区和危及器官的配准效果，在临床应用时往往不能给出足够的位置修正信息。选择不同的感兴趣区域进行在线图像与计划图像配准会得到不同的位移结果，而不合适的位移调整，不仅不能修正治疗执行剂量分布的误差，还可能导致靶区剂量不足或者危及器官受到过量照射，而且基于IGRT实际临床应用中还常常需要解决靶区与危及器官位置精度优先度或兼顾的问题，分析IGRT临床治疗的临床要求，希望达到的首要目标是保证放射治疗靶区位置的准确性，必须保证的条件包括放疗PTV对治疗摆位下的GTV和CTV有足够的覆盖。其次是尽可能地保护危及器官，使得危及器官的几何位置不要落到高剂量区域。然而在临床实际IGRT的操作中，由于患者的形体和器官不可避免地存在着一定程度的形变，无法通过IGRT技术同时去修正患者每个局部区域的摆位误差，对靶区位置准确性地保证和对危及器官地保护，两者往往不能兼得。因此如何设计一个合理有效的可以整体评估图像配准的配准效果的方法至关重要，是当前IGRT治疗取得良好效果的必要保证。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种锥形束CT图像配准结果评价方法，通过总结临床IGRT治疗时的靶区和各危及器官的几何配准精度要求和优先条件提出了IGRT配准加权综合评价方法，提高了临床配准效果。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种锥形束CT图像配准结果评价方法，包括：
[0006]获取计划CT图像与CBCT图像的配准数据，其中，配准数据包括计划靶区体积、靶区体积、计划CT体积和治疗前摆位CBCT图像中相应结构的体积；
[0007]根据计划靶区体积和靶区体积得到计划靶区体积和靶区体积的覆盖率，根据计划CT体积和治疗前摆位CBCT图像中相应结构的体积得到相似性指数；
[0008]通过相似性指数、靶区覆盖因子、危机器官安全因子、权重因子和各个器官的配准效果因子构建综合配准因子评价模型，将配准数据代入综合配准因子评价模型中得到综合配准得分。
[0009]实施本实施例，通过获取计划CT图像与CBCT图像的配准数据，配准数据包括计划靶区体积、靶区体积、计划CT体积和治疗前摆位CBCT图像中相应结构的体积，根据所述计划靶区体积和靶区体积得到计划靶区体积和靶区体积的覆盖率，根据计划CT体积和治疗前摆位CBCT图像中相应结构的体积得到相似性指数，通过相似性指数、靶区覆盖因子、危机器官安全因子、权重因子和各个器官的配准效果因子构建综合配准因子评价模型，将配准数据代入综合配准因子评价模型中得到综合配准得分，本方法通过设立和计算了不同解剖结构的配准权重因子，形成了可以量化评分的加权综合评价数学模型对配准结果进行评价，可以提高临床配准效果。
[0010]作为优选方案，还包括：
[0011]若靶区覆盖因子和危机器官安全因子等于1时，各个器官的相似性指数大于平均相似性指数，则配准结果满足临床要求，其中，所述平均相似性指数通过根据相似性评分原则对所述靶区和各个器官的相似性指数进行分析得到的。
[0012]作为优选方案，根据计划靶区体积和靶区体积得到计划靶区体积和靶区体积的覆盖率，根据计划CT体积和治疗前摆位CBCT图像中相应结构的体积得到相似性指数，具体为：
[0013]覆盖率的计算公式为：
[0014][0015]其中，PV
CT
表示计划靶区(PTV
CT
)的体积；V
CBCT
表示CBCT上的靶区体积(GTV
CBCT
)；PV
CT
∩V
CBCT
表示两者的交集；
[0016]相似性指数的计算公式为：
[0017][0018]其中，V
CT
、V
CBCT
分别表示计划CT、治疗前摆位CBCT图像中相应结构的体积，V
CT
∩V
CBCT
表示两者的交集体积。
[0019]作为优选方案，通过相似性指数、靶区覆盖因子、危机器官安全因子、权重因子和各个器官的配准效果因子构建综合配准因子评价模型，将配准数据代入综合配准因子评价模型中得到综合配准得分，具体为：
[0020]通过相似性指数、靶区覆盖因子、危机器官安全因子、权重因子和各个器官的配准效果因子构建综合配准因子评价模型，公式为：
[0021][0022]其中，DSC
GTV
和DSC
OARi
分别表示计划CT图像中相应靶区和危及器官与治疗摆位的在线CBCT图像中相应靶区和危及器官之间的相似性指数，F
GTV
表示靶区覆盖因子，F
OARi
表示危及器官安全因子，w
GTV
和w
OARi
表示权重因子，K
GTV
和K
OARi
表示各个解剖结构的配准效果因子；
[0023]将配准数据代入综合配准因子评价模型根据预设计算规则进行计算得到综合配准得分。
[0024]作为优选方案，预设计算规则，具体为：
[0025]若计划CT靶区体积对治疗时CBCT图像上的靶区体积的覆盖率不是100％，则F
GTV
＝
0，若计划靶区体积对治疗时CBCT图像上的靶区体积的覆盖率是100％，则F
GTV
＝1；
[0026]若SBRT治疗时计划CT靶区体积范围没有与摆位配准后的CBCT危及器官重叠，则F
OARi
＝1，反之，若SBRT治疗时计划CT靶区体积与摆位配准后的危及器官发生重叠，则F
OARi
＝0；
[0027]若是常规放射治疗，则F
OARi
＝1。
[0028]作为优选方案，为了解决相同的技术问题，本专利技术实施例还提供了一种锥形束CT图像配准结果评价系统，获取模块、相似性指数计算模块和综合配准得分计算模块，
[0029]其中，获取模块用于根据计划靶区体积和靶区体积得到计划靶区体积和靶区体积的覆盖率，根据计划CT体积和治疗前摆位CBCT图像中相应结构的体积得到相似性指数；
[0030]相似性指数计算模块用于利用训练模型对待检测文本进行编码生成第一词向量后，根据第一词向量和句法信息利用长短期记忆网络进行处理生成融本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锥形束CT图像配准结果评价方法，其特征在于，包括：获取计划CT图像与CBCT图像的配准数据，其中，所述配准数据包括计划靶区体积、靶区体积、计划CT体积和治疗前摆位CBCT图像中相应结构的体积；根据所述计划靶区体积和靶区体积得到计划靶区体积和靶区体积的覆盖率，根据所述计划CT体积和治疗前摆位CBCT图像中相应结构的体积得到相似性指数；通过相似性指数、靶区覆盖因子、危机器官安全因子、权重因子和各个器官的配准效果因子构建综合配准因子评价模型，将所述配准数据代入所述综合配准因子评价模型中得到综合配准得分。2.如权利要求1所述的锥形束CT图像配准结果评价方法，其特征在于，还包括：若靶区覆盖因子和危机器官安全因子等于1时，各个器官的相似性指数大于平均相似性指数，则配准结果满足临床要求，其中，所述平均相似性指数通过根据相似性评分原则对所述靶区和各个器官的相似性指数进行分析得到的。3.如权利要求1所述的锥形束CT图像配准结果评价方法，其特征在于，所述根据所述计划靶区体积和靶区体积得到计划靶区体积和靶区体积的覆盖率，根据所述计划CT体积和治疗前摆位CBCT图像中相应结构的体积得到相似性指数，具体为：所述覆盖率的计算公式为：其中，PV
CT
表示计划靶区(PTV
CT
)的体积；V
CBCT
表示CBCT上的靶区体积(GTV
CBCT
)；PV
CT
∩V
CBCT
表示两者的交集；所述相似性指数的计算公式为：其中，V
CT
、V
CBCT
分别表示计划CT、治疗前摆位CBCT图像中相应结构的体积，V
CT
∩V
CBCT
表示两者的交集体积。4.如权利要求1所述的锥形束CT图像配准结果评价方法，其特征在于，所述通过相似性指数、靶区覆盖因子、危机器官安全因子、权重因子和各个器官的配准效果因子构建综合配准因子评价模型，将所述配准数据代入所述综合配准因子评价模型中得到综合配准得分，具体为：通过相似性指数、靶区覆盖因子、危机器官安全因子、权重因子和各个器官的配准效果因子构建综合配准因子评价模型，公式为：其中，DSC
GTV
和DSC
OARi
分别表示计划CT图像中相应靶区和危及器官与治疗摆位的在线CBCT图像中相应靶区和危及器官之间的相似性指数，F
GTV
表示靶区覆盖因子，F
OARi

【专利技术属性】
技术研发人员：彭应林，刘懿梅，陈美宁，陈利，邓小武，
申请(专利权)人：中山大学肿瘤防治中心中山大学附属肿瘤医院，中山大学肿瘤研究所，
类型：发明
国别省市：