醫(yī)學(xué)圖像內(nèi)基準(zhǔn)點的定位方法及其裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)圖像處理領(lǐng)域，特別涉及一種醫(yī)學(xué)圖像內(nèi)基準(zhǔn)點的定位方法及其
目.0
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代化計算機技術(shù)和醫(yī)學(xué)影像技術(shù)的發(fā)展，腫瘤的放射治療進入了三維適形放療的時代。腫瘤的三維適形放療對腫瘤的定位精度提出了更高的要求，但同時也為腫瘤放射治療所需的高精準(zhǔn)度、更優(yōu)的劑量分布和對健康組織的低損傷開辟了新的途徑。
[0003]在目前的放射治療設(shè)備中，通常利用錐束計算機斷層成像設(shè)備(CBCT，ConeBeamComputed Tomography)所拍攝的醫(yī)學(xué)圖像作為放射治療的定位圖像，根據(jù)定位時的Conebeam CT圖像與計劃CT圖像(計劃CT圖像是進行放射治療計劃所用到的CT圖像)進行配準(zhǔn)，確定腫瘤實時的精確位置，對放射治療設(shè)備進行調(diào)整，以使治療射線(通常為X射線，也可以是其他高能量射線)能夠?qū)δ[瘤進行精確的照射。
[0004]目前進行掃描定位的方法通常分為兩步，首先利用放射治療設(shè)備的激光定位燈，投射多個激光到患者(被檢查對象)皮膚上，在每個激光點處貼上金屬標(biāo)記物;之后對患者進行CT掃描，由醫(yī)生或技師逐層查找定位圖像，并在定位圖像上手動選擇定位圖像中最亮的點作為金屬標(biāo)記物所對應(yīng)的點(可稱為基準(zhǔn)點)，再手動進行基準(zhǔn)點的連線，多個連線的交叉處作為基準(zhǔn)點的中心，用于準(zhǔn)確的指示腫瘤位置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的問題是提供一種醫(yī)學(xué)圖像內(nèi)基準(zhǔn)點的定位方法及其裝置，解決醫(yī)生或者技師手動定位的不方便，以及手動定位造成的誤差。
[0006]為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種醫(yī)學(xué)圖像內(nèi)基準(zhǔn)點的定位方法，包括:基于圖像強度的第一閾值，形成所述醫(yī)學(xué)圖像的第一區(qū)域;基于圖像強度的第二閾值，形成所述醫(yī)學(xué)圖像的第二區(qū)域;所述第二閾值小于所述第一閾值;確定所述第一區(qū)域內(nèi)的種子點;將覆蓋了所述種子點的第二區(qū)域經(jīng)過篩選，得到基準(zhǔn)點。
[0007]優(yōu)選的，所述確定第一區(qū)域內(nèi)的種子點包括:基于連通區(qū)域面積設(shè)定第三閾值;選取第一區(qū)域內(nèi)低于所述第三閾值的連通區(qū)域為種子點。
[0008]優(yōu)選的，所述篩選方法包括:基于連通區(qū)域面積設(shè)定第四閾值;選取覆蓋了所述種子點的第二區(qū)域內(nèi)低于所述第四閾值的連通區(qū)域作為基準(zhǔn)點。
[0009]優(yōu)選的，還包括:在所述得到基準(zhǔn)點后，基于基準(zhǔn)點特征判斷所述基準(zhǔn)點的方位。所述基準(zhǔn)點特征由以下的至少一種進行確定:基準(zhǔn)點在醫(yī)學(xué)圖像內(nèi)坐標(biāo)、圖像內(nèi)穿過基準(zhǔn)點的直線中空氣和組織的長度比例。
[0010]優(yōu)選的，還包括:在所述基于基準(zhǔn)點特征判斷基準(zhǔn)點方位后，對基準(zhǔn)點進行組合。所述對基準(zhǔn)點進行組合包括:所述醫(yī)學(xué)圖像為由一組二維圖像組成的三維圖像;基于一個當(dāng)前二維圖像內(nèi)的上方基準(zhǔn)點，定位與其相近二維圖像內(nèi)的所有基準(zhǔn)點；根據(jù)基準(zhǔn)點坐標(biāo)分別確定一個左側(cè)基準(zhǔn)點和右側(cè)基準(zhǔn)點，保留所有的上方基準(zhǔn)點，形成基準(zhǔn)點組合。
[0011]優(yōu)選的，所述醫(yī)學(xué)圖像為CT圖像，第一閾值和第二閾值的設(shè)定基于亨氏值。
[0012]優(yōu)選的，所述基準(zhǔn)點位于醫(yī)學(xué)圖像中被檢體的體表處。
[0013]為解決上述問題，本發(fā)明在醫(yī)學(xué)圖像內(nèi)基準(zhǔn)點定位方法的基礎(chǔ)上，還提供了對應(yīng)的定位裝置。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案對醫(yī)學(xué)圖像內(nèi)的基準(zhǔn)點進行自動化的定位處理，節(jié)省了醫(yī)生的操作時間，避免了人工定位的誤差。更進一步的，本發(fā)明的技術(shù)方案對于基準(zhǔn)點的定位速度快，準(zhǔn)確性高，適用于識別定位多種類型的基準(zhǔn)點。
【附圖說明】
[0015]圖1是放射治療設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2a是包含一種基準(zhǔn)點的醫(yī)學(xué)圖像示意圖；
[0017]圖2b是包含另一種基準(zhǔn)點的醫(yī)學(xué)圖像示意圖；
[0018]圖3是本發(fā)明醫(yī)學(xué)圖像內(nèi)基準(zhǔn)點定位方法的流程圖；
[0019]圖4是本發(fā)明方法的初始醫(yī)學(xué)圖像示意圖；
[0020]圖5a是本發(fā)明初始醫(yī)學(xué)圖像的第一區(qū)域示意圖；
[0021 ]圖5b是本發(fā)明初始醫(yī)學(xué)圖像的第二區(qū)域示意圖；
[0022]圖6是本發(fā)明對根據(jù)基準(zhǔn)點確定基準(zhǔn)點特征的示意圖；
[0023]圖7是本發(fā)明醫(yī)學(xué)圖像內(nèi)基準(zhǔn)點定位裝置的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0024]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】做詳細(xì)的說明。在以下描述中闡述了具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以多種不同于在此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣。因此本發(fā)明不受下面公開的【具體實施方式】的限制。
[0025]圖1是放射治療設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖，參見圖1，放射治療設(shè)備100包括機架101和病床102。機架101包括治療頭103，治療頭103可以發(fā)出用于成像的低能級X射線，也可以發(fā)出用于放射治療的高能級X射線。和治療頭103相對設(shè)置的電子射野設(shè)備(EPID，EleCtroniCPortal Imaging Device)可以作為X射線的探測器，用于接收X射線。病床102用于承載患者，可以將患者移動到治療頭103下方。
[0026]當(dāng)采集定位圖像時，放射治療設(shè)備100的激光定位燈(圖中未示出)將激光投射到患者的體表處，待醫(yī)生或技師將金屬標(biāo)記物固定于激光點處后，對患者進行定位成像，治療頭103發(fā)出低能級X射線，電子射野設(shè)備104接收穿過患者的X射線，形成治療頭103發(fā)射X射線角度下的投影圖像(project1n image)。待治療頭103旋轉(zhuǎn)一定角度，形成足夠的投影圖像后，由投影圖像經(jīng)過圖像重建(image reconstruct1n)得到CT圖像，作為患者的定位圖像。
[0027]以上介紹的放射治療設(shè)備為同源雙束設(shè)備，在一些情況下，定位圖像的采集可以由獨立的CT成像設(shè)備進行，即用于成像的X射線由獨立的X射線球管發(fā)出，由X射線探測器接收。
[0028]由于腫瘤位置的不同，金屬標(biāo)記物可以放置在患者頭部、軀干、四肢等位置，用于指示不同位置處的腫瘤。金屬標(biāo)記物本身的形狀可以存在多種，例如柱狀、十字型等。在一張定位圖像上可以出現(xiàn)一組基準(zhǔn)點(圖像中對應(yīng)金屬標(biāo)記物)，也可以出現(xiàn)多組基準(zhǔn)點，用來指示一個或多個位置，這取決于實際放射治療的定位需求。圖2a示意出了一張腦部的CT定位圖像，圖中有3個基準(zhǔn)點，每個基準(zhǔn)點在圖中為圓點形；圖2b示意出了一張腹部的CT定位圖像，同樣有3個基準(zhǔn)點，左側(cè)基準(zhǔn)點在圖中為圓點形，上方和后側(cè)的基準(zhǔn)點在圖中為線形。
[0029]在本發(fā)明的技術(shù)方案中，定位圖像也可以是由磁共振設(shè)備(MRT,MagneticResonance Tomography)采集得到。在這種情況下，由于成像原理不同，固定于患者表面的標(biāo)記物可以不采用金屬標(biāo)記物，而改為其他能夠在磁共振圖像中高亮顯示的物質(zhì)或裝置，例如微型射頻探針等。由磁共振設(shè)備采集得到的定位圖像，同樣適用于本發(fā)明的醫(yī)學(xué)圖像內(nèi)基準(zhǔn)點的定位方法，能夠根據(jù)本方法找到基準(zhǔn)點。
[0030]本發(fā)明的醫(yī)學(xué)圖像內(nèi)基準(zhǔn)點的定位方法的流程圖參見圖3，包括以下步驟:
[0031]S301，根據(jù)圖像強度的第一閾值，形成所述醫(yī)學(xué)圖像的第一區(qū)域。
[0032]S302，根據(jù)圖像強度的第二閾值，形成所述醫(yī)學(xué)圖像的第二區(qū)域。第二閾值小于所述第一閾值。
[0033]本發(fā)明的技術(shù)方案首先根據(jù)圖像強度設(shè)置第一閾值和第二閾值，其中第二閾值小于第一閾值，具體可參見圖4至圖5。圖4為CT設(shè)備采集得到的定位圖像，對定位圖像設(shè)定第一閾值，高于第一閾值的部分形成第一區(qū)域。具體通過設(shè)置閾值將圖像二值化，將第一區(qū)域設(shè)置為掩膜(mask)形式方便計算。如圖5a所示，第一區(qū)域包括了定位圖像中像素較高的多個連通區(qū)域。由于CT圖像中骨骼的亨氏值(HU，HounSfield Unit)也非常高，可能和基準(zhǔn)點的亨氏值較為接近，因此第一區(qū)域可能同時包含部分骨骼。
[0034]對定位圖像設(shè)定第二閾值，高于閾值的部分形成第二區(qū)域，如圖5b所示。第二閾值的選取考慮到將定位圖像進行分割，僅保留高于一定閾值的部分，便于進行之后步驟S304對第二區(qū)域內(nèi)連通區(qū)域的篩選。
[0035]S303，確定所述第一區(qū)域內(nèi)的種子點。
[0036]確定種子點的方式，可以根據(jù)連通區(qū)域的面積進行。例如在圖5a的第一區(qū)域中根據(jù)連通區(qū)域面積設(shè)定第三閾值，將小于第三閾值的連通區(qū)域作為種子點。具體可以根據(jù)標(biāo)記物的截面面積乘以一定的比例來確定第三閾值。而對于形狀變化較大的標(biāo)記物，可以根據(jù)標(biāo)記物在對應(yīng)的三維定位圖像(三維定位圖像由一組二維定位圖像組成)的情況，例如為橫斷位圖像、矢狀位圖像或者冠狀位圖像，去掉標(biāo)記物在二維定位圖像組內(nèi)最大的截面面積后，取剩余定位圖像層組的截面面積的平均值計算得到。由于部分骨骼和標(biāo)記物的亨氏值近似，所以第一區(qū)域內(nèi)會包含代表真實基準(zhǔn)點的種子點501，以及代表骨骼的種子點502。
[0037]除了上述根據(jù)連通區(qū)域面積來確定種子點的方式，還可以通過其他方式，例如形態(tài)學(xué)方法確定種子點。例如，如果標(biāo)記物在定位圖像上的截面形狀為圓點形，則在第一區(qū)域內(nèi)尋找近似于圓點形的連通區(qū)域，作為種子點。種子點的確認(rèn)也可以采用連通區(qū)域面積閾值法和形態(tài)學(xué)相結(jié)合的方法。
[0038]S304，將覆蓋了所述種子點的第二區(qū)域經(jīng)過篩選，得到基準(zhǔn)點。
[0039]首先在步驟S302得到的第二區(qū)域內(nèi)，找到覆蓋種子點的連通區(qū)域(例如區(qū)域503、區(qū)域504)，這些區(qū)域是潛在的基準(zhǔn)點。而沒有覆蓋種子點的連通區(qū)域(例如區(qū)域505)則必然不是基準(zhǔn)點。
[0040]在第二區(qū)域內(nèi)找到覆蓋種子點的連通區(qū)域，具體可以采用將第二區(qū)域與第一區(qū)域內(nèi)種子點直接對比的方式，或者將種子點放到第二區(qū)域內(nèi)進行區(qū)域生長的方式。
[0041]對于覆蓋了種子點的連通區(qū)域，因為有