醫(yī)學圖像內(nèi)基準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)學圖像處理領(lǐng)域，特別涉及一種醫(yī)學圖像內(nèi)基準點的定位方法及其
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，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記物所對應的點(可稱為基準點)，再手動進行基準點的連線，多個連線的交叉處作為基準點的中心，用于準確的指示腫瘤位置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的問題是提供一種醫(yī)學圖像內(nèi)基準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)學圖像內(nèi)基準點的定位方法，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)域作為基準點。
[0009]優(yōu)選的，還包括:在所述得到基準點后，基于基準點特征判斷所述基準點的方位。所述基準點特征由以下的至少一種進行確定:基準點在醫(yī)學圖像內(nèi)坐標、圖像內(nèi)穿過基準點的直線中空氣和組織的長度比例。
[0010]優(yōu)選的，還包括:在所述基于基準點特征判斷基準點方位后，對基準點進行組合。所述對基準點進行組合包括:所述醫(yī)學圖像為由一組二維圖像組成的三維圖像;基于一個當前二維圖像內(nèi)的上方基準點，定位與其相近二維圖像內(nèi)的所有基準點；根據(jù)基準點坐標分別確定一個左側(cè)基準點和右側(cè)基準點，保留所有的上方基準點，形成基準點組合。
[0011]優(yōu)選的，所述醫(yī)學圖像為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，所述基準點位于醫(yī)學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)學圖像內(nèi)基準點定位方法的基礎(chǔ)上，還提供了對應的定位裝置。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案對醫(yī)學圖像內(nèi)的基準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)方案對于基準點的定位速度快，準確性高，適用于識別定位多種類型的基準點。
【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是包含一種基準點的醫(yī)學圖像示意圖；
[0017]圖2b是包含另一種基準點的醫(yī)學圖像示意圖；
[0018]圖3是本發(fā)明醫(yī)學圖像內(nèi)基準點定位方法的流程圖；
[0019]圖4是本發(fā)明方法的初始醫(yī)學圖像示意圖；
[0020]圖5a是本發(fā)明初始醫(yī)學圖像的第一區(qū)域示意圖；
[0021 ]圖5b是本發(fā)明初始醫(yī)學圖像的第二區(qū)域示意圖；
[0022]圖6是本發(fā)明對根據(jù)基準點確定基準點特征的示意圖；
[0023]圖7是本發(fā)明醫(yī)學圖像內(nèi)基準點定位裝置的結(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】做詳細的說明。在以下描述中闡述了具體細節(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)一組基準點(圖像中對應金屬標記物)，也可以出現(xiàn)多組基準點，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個基準點，每個基準點在圖中為圓點形；圖2b示意出了一張腹部的CT定位圖像，同樣有3個基準點，左側(cè)基準點在圖中為圓點形，上方和后側(cè)的基準點在圖中為線形。
[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記物可以不采用金屬標記物，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)學圖像內(nèi)基準點的定位方法，能夠根據(jù)本方法找到基準點。
[0030]本發(fā)明的醫(yī)學圖像內(nèi)基準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記物，可以根據(jù)標記物在對應的三維定位圖像(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)學方法確定種子點。例如，如果標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。種子點的確認也可以采用連通區(qū)域面積閾值法和形態(tài)學相結(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