【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及放射治療，尤其涉及基于正交dr的自適應(yīng)計(jì)劃方法及相關(guān)設(shè)備。
技術(shù)介紹
1、在放射治療領(lǐng)域，確保治療的精確性至關(guān)重要，特別是在面對(duì)腫瘤這一復(fù)雜且多變的疾病時(shí)，傳統(tǒng)的放射治療計(jì)劃往往基于患者初次診斷時(shí)的腫瘤位置和形狀進(jìn)行制定，然而，腫瘤在放療過(guò)程中可能會(huì)因治療反應(yīng)而發(fā)生縮小、移動(dòng)或形狀改變，這可能導(dǎo)致原有的治療計(jì)劃失效或需要調(diào)整；為此，自適應(yīng)計(jì)劃(adaptive?planning)應(yīng)運(yùn)而生，它能夠在治療過(guò)程中根據(jù)患者腫瘤的實(shí)際變化實(shí)時(shí)調(diào)整治療計(jì)劃。
2、自適應(yīng)計(jì)劃是指在放射治療過(guò)程中，根據(jù)患者腫瘤位置和形狀的變化，實(shí)時(shí)調(diào)整治療計(jì)劃以確保治療的精確性；自適應(yīng)計(jì)劃允許根據(jù)最新的影像數(shù)據(jù)(如ct影像)，實(shí)時(shí)調(diào)整放射劑量和束流方向。
3、然而，自適應(yīng)計(jì)劃的實(shí)施面臨著一系列挑戰(zhàn)，首先，為了監(jiān)控腫瘤的變化，傳統(tǒng)做法必須定期進(jìn)行ct掃描，以確保腫瘤和周圍組織沒(méi)有顯著變化，增加了患者的輻射暴露，ct掃描還會(huì)占用一定的時(shí)間；其次，傳統(tǒng)的自適應(yīng)計(jì)劃高度依賴3d影像數(shù)據(jù)與計(jì)劃ct來(lái)評(píng)估靶區(qū)變化，不僅延長(zhǎng)了治療周期，還增加了醫(yī)院設(shè)備負(fù)擔(dān)和患者治療成本。因此，有必要對(duì)傳統(tǒng)的自適應(yīng)計(jì)劃進(jìn)行進(jìn)一步的改進(jìn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、基于上述問(wèn)題，本專利技術(shù)的目的在于提供基于正交dr的自適應(yīng)計(jì)劃方法及相關(guān)設(shè)備，通過(guò)結(jié)合正交2d影像和形變場(chǎng)重建技術(shù)，能夠在減少ct掃描次數(shù)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)腫瘤變化的實(shí)時(shí)評(píng)估。
2、本專利技術(shù)的目的采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
3、第一方面，
4、對(duì)患者的計(jì)劃ct圖像進(jìn)行自動(dòng)分割，獲得分割結(jié)果；所述分割結(jié)果包括患者的靶區(qū)或危及器官的勾畫(huà)集；
5、對(duì)患者進(jìn)行擺位后，采集所述患者在兩個(gè)正交方向上的dr圖像；并將所述患者的計(jì)劃ct圖像在擺位坐標(biāo)系的空間中進(jìn)行投影，獲得相應(yīng)的正交drr圖像；
6、分別對(duì)兩個(gè)正交方向上的dr圖像與對(duì)應(yīng)的drr圖像進(jìn)行配準(zhǔn)，獲得兩個(gè)正交方向上的2d形變網(wǎng)格；
7、通過(guò)所述2d形變網(wǎng)格重建3d形變場(chǎng)；
8、將所述3d形變場(chǎng)作用于所述勾畫(huà)集，獲得患者對(duì)應(yīng)靶區(qū)或危及器官的形變分量；根據(jù)所述形變分量確定是否重新采集患者的ct圖像。
9、優(yōu)選地，通過(guò)3dunet自動(dòng)分割網(wǎng)絡(luò)對(duì)患者的計(jì)劃ct圖像進(jìn)行自動(dòng)分割。
10、優(yōu)選地，所述自動(dòng)分割還包括獲得3dunet自動(dòng)分割網(wǎng)絡(luò)的損失函數(shù)，其中，損失函數(shù)通過(guò)真實(shí)標(biāo)記與預(yù)測(cè)分割之間的dice損失和交叉信息熵?fù)p失進(jìn)行確定；
11、所述3dunet自動(dòng)分割網(wǎng)絡(luò)的損失函數(shù)為：
12、
13、其中，ldice()為dice損失函數(shù)；lce()為交叉信息熵?fù)p失函數(shù)；lloss()為總的損失函數(shù)；e為真實(shí)標(biāo)記；e′為預(yù)測(cè)分割；t表示體素索引；n為體素總個(gè)數(shù)；ag為第g個(gè)分割類別的權(quán)重；w為平衡系數(shù)，用于平衡dice損失函數(shù)和交叉信息熵?fù)p失函數(shù)的權(quán)重；g為第g個(gè)分割類別；dn為分割類別的總數(shù)。
14、優(yōu)選地，所述對(duì)患者進(jìn)行擺位后，采集患者在兩個(gè)正交方向上的dr圖像；并將所述患者的計(jì)劃ct圖像在擺位坐標(biāo)系的空間中進(jìn)行投影，獲得相應(yīng)的正交drr圖像；包括：
15、通過(guò)兩個(gè)正交的dr采集設(shè)備，采集患者的dr圖像；
16、在擺位坐標(biāo)系空間中，分別沿著兩個(gè)dr采集設(shè)備的方向?qū)颊叩挠?jì)劃ct圖像進(jìn)行投影，生成相應(yīng)的正交drr圖像。
17、優(yōu)選地，所述分別對(duì)兩個(gè)正交方向上的dr圖像與對(duì)應(yīng)的drr圖像進(jìn)行配準(zhǔn)，獲得兩個(gè)正交方向上的2d形變網(wǎng)格；包括：
18、對(duì)于每個(gè)方向，將所述dr圖像和對(duì)應(yīng)的drr圖像作為一對(duì)輸入到voxelmorph網(wǎng)絡(luò)中，獲得輸出速度場(chǎng)；
19、利用可微分平方和縮放積分層將速度場(chǎng)轉(zhuǎn)換為微分變形場(chǎng)；
20、對(duì)于每個(gè)方向，從微分變形場(chǎng)中提取形變信息；
21、通過(guò)所述形變信息生成2d形變網(wǎng)格。
22、優(yōu)選地，所述通過(guò)所述2d形變網(wǎng)格重建3d形變場(chǎng)，包括：
23、利用2d形變網(wǎng)格在正交平面上的分量與3d向量場(chǎng)之間的可逆關(guān)系，通過(guò)二維到三維的反投影和幾何變換，計(jì)算3d形變場(chǎng)中的節(jié)點(diǎn)位移；
24、根據(jù)所述節(jié)點(diǎn)位移，構(gòu)建出完整的3d形變場(chǎng)。
25、優(yōu)選地，所述將所述3d形變場(chǎng)作用于所述勾畫(huà)集，獲得患者對(duì)應(yīng)靶區(qū)或者危及器官的形變分量；根據(jù)所述形變分量確定是否重新采集患者的ct圖像，包括：
26、若所述形變分量超過(guò)其形變閾值，則重新采集患者的ct圖像；
27、若所述形變分量小于或等于其形變閾值，則根據(jù)所述形變分量對(duì)患者的計(jì)劃ct和勾畫(huà)集進(jìn)行矯正，并通過(guò)原優(yōu)化參數(shù)重新生成治療計(jì)劃。
28、第二方面，本專利技術(shù)提供基于正交dr的自適應(yīng)計(jì)劃裝置，所述裝置包括：
29、分割勾畫(huà)模塊，用于對(duì)患者的計(jì)劃ct圖像進(jìn)行自動(dòng)分割，獲得分割結(jié)果；所述分割結(jié)果包括患者的靶區(qū)或危及器官的勾畫(huà)集；
30、圖像獲取模塊，用于對(duì)患者進(jìn)行擺位后，采集所述患者在兩個(gè)正交方向上的dr圖像；并將所述患者的計(jì)劃ct圖像在擺位坐標(biāo)系的空間中進(jìn)行投影，獲得相應(yīng)的正交drr圖像；
31、2d形變獲取模塊，用于分別對(duì)兩個(gè)正交方向上的dr圖像與對(duì)應(yīng)的drr圖像進(jìn)行配準(zhǔn)，獲得兩個(gè)正交方向上的2d形變網(wǎng)格；
32、3d形變場(chǎng)獲取模塊，用于通過(guò)所述2d形變網(wǎng)格重建3d形變場(chǎng)；
33、判定模塊，用于將所述3d形變場(chǎng)作用于所述勾畫(huà)集，獲得患者對(duì)應(yīng)靶區(qū)或危及器官的形變分量；根據(jù)所述形變分量確定是否重新采集患者的ct圖像。
34、第三方面，本專利技術(shù)提供一種治療系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：
35、放射治療裝置，用于通過(guò)治療計(jì)劃對(duì)患者進(jìn)行放射治療；
36、本專利技術(shù)所述的基于正交dr的自適應(yīng)計(jì)劃裝置，用于獲得患者的自適應(yīng)治療計(jì)劃。
37、第四方面，本專利技術(shù)提供一種電子設(shè)備，所述電子設(shè)備包括存儲(chǔ)器和處理器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)本專利技術(shù)前述方法的步驟或本專利技術(shù)所述裝置的功能。
38、第五方面，本專利技術(shù)提供一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)指令，當(dāng)計(jì)算機(jī)讀取所述計(jì)算機(jī)指令時(shí)，所述計(jì)算機(jī)執(zhí)行本專利技術(shù)前述方法的步驟。
39、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的有益效果至少包括：利用每次治療過(guò)程中采集的正交2d影像，通過(guò)形變配準(zhǔn)技術(shù)快速構(gòu)建正交2d形變網(wǎng)格，并由此重建出3d形變場(chǎng)；通過(guò)評(píng)估靶區(qū)和危及器官輪廓對(duì)應(yīng)區(qū)域的每個(gè)體素位移和閾值的變化，能夠自動(dòng)判斷是否需要重新進(jìn)行ct數(shù)據(jù)采集或進(jìn)行自適應(yīng)計(jì)劃調(diào)整，顯著減少了ct掃描的次數(shù)，僅在腫瘤變化大于設(shè)定閾值時(shí)才進(jìn)行必要的ct圖像采集，從而大大降低了患者的輻射劑量；通過(guò)正交2d形變網(wǎng)格重建3d形變場(chǎng)的方式，避免了傳統(tǒng)自適應(yīng)計(jì)劃對(duì)3d圖像數(shù)據(jù)的過(guò)度依賴，進(jìn)一步縮短了治療周期并降低了治療成本；在保證自適應(yīng)治本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種基于正交DR的自適應(yīng)計(jì)劃方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于正交DR的自適應(yīng)計(jì)劃方法，其特征在于，通過(guò)3DUNet自動(dòng)分割網(wǎng)絡(luò)對(duì)患者的計(jì)劃CT圖像進(jìn)行自動(dòng)分割。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于正交DR的自適應(yīng)計(jì)劃方法，其特征在于，所述自動(dòng)分割還包括獲得3DUNet自動(dòng)分割網(wǎng)絡(luò)的損失函數(shù)，其中，損失函數(shù)通過(guò)真實(shí)標(biāo)記與預(yù)測(cè)分割之間的Dice損失和交叉信息熵?fù)p失進(jìn)行確定；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于正交DR的自適應(yīng)計(jì)劃方法，其特征在于，所述對(duì)患者進(jìn)行擺位后，采集患者在兩個(gè)正交方向上的DR圖像；并將所述患者的計(jì)劃CT圖像在擺位坐標(biāo)系的空間中進(jìn)行投影，獲得相應(yīng)的正交DRR圖像；包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于正交DR的自適應(yīng)計(jì)劃方法，其特征在于，所述分別對(duì)兩個(gè)正交方向上的DR圖像與對(duì)應(yīng)的DRR圖像進(jìn)行配準(zhǔn)，獲得兩個(gè)正交方向上的2D形變網(wǎng)格；包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于正交DR的自適應(yīng)計(jì)劃方法，其特征在于，所述通過(guò)所述2D形變網(wǎng)格重建3D形變場(chǎng)，包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述
8.一種基于正交DR的自適應(yīng)計(jì)劃裝置，其特征在于，所述裝置包括：
9.一種治療系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：
10.一種電子設(shè)備，其特征在于，所述電子設(shè)備包括存儲(chǔ)器和處理器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述方法的步驟。
11.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其特征在于，所述存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)指令，當(dāng)計(jì)算機(jī)讀取所述計(jì)算機(jī)指令時(shí)，所述計(jì)算機(jī)執(zhí)行如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述方法的步驟。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于正交dr的自適應(yīng)計(jì)劃方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于正交dr的自適應(yīng)計(jì)劃方法，其特征在于，通過(guò)3dunet自動(dòng)分割網(wǎng)絡(luò)對(duì)患者的計(jì)劃ct圖像進(jìn)行自動(dòng)分割。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于正交dr的自適應(yīng)計(jì)劃方法，其特征在于，所述自動(dòng)分割還包括獲得3dunet自動(dòng)分割網(wǎng)絡(luò)的損失函數(shù)，其中，損失函數(shù)通過(guò)真實(shí)標(biāo)記與預(yù)測(cè)分割之間的dice損失和交叉信息熵?fù)p失進(jìn)行確定；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于正交dr的自適應(yīng)計(jì)劃方法，其特征在于，所述對(duì)患者進(jìn)行擺位后，采集患者在兩個(gè)正交方向上的dr圖像；并將所述患者的計(jì)劃ct圖像在擺位坐標(biāo)系的空間中進(jìn)行投影，獲得相應(yīng)的正交drr圖像；包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于正交dr的自適應(yīng)計(jì)劃方法，其特征在于，所述分別對(duì)兩個(gè)正交方向上的dr圖像與對(duì)應(yīng)的drr圖像進(jìn)行配準(zhǔn)，獲得兩個(gè)正交方向上的2d形變網(wǎng)格；...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：白雪岷，朱天寶，劉清泉，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：邁勝醫(yī)療設(shè)備有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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