[發明專利]一種基于磁共振波譜和磁共振影像的放療靶區勾畫方法

有效

• 申請號: 202010143077.X
• 申請日: 2020-03-04
• 公開（公告）號: CN111166332B
• 公開（公告）日: 2023-01-24
• 發明（設計）人: 侯震;閆婧;李雙雙;張冰;劉娟;高山寶;王孔成
• 申請（專利權）人: 南京鼓樓醫院
• 主分類號: A61B5/055
• 分類號: A61B5/055;A61B5/00;G16H30/20;G16H30/40
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 王磊

本發明公開了一種基于磁共振波譜和磁共振影像的放療靶區勾畫方法，該方法首先讀取二維磁共振波譜和三維磁共振圖像的頭文件中定義的空間信息字段，通過坐標變換確定二維磁共振波譜體素對應于磁共振圖像矩陣中坐標的集合；然后，根據波譜掃描成像區域（FOV，field of view）中所有體素中代謝物的值和位置信息，逐層修改對應的磁共振圖像矩陣中的像素，并寫回到原圖像的DICOM文件；最后，將DICOM文件導入放療計劃系統，指導靶區勾畫。本發明通過將磁共振波譜融合到三維磁共振圖像，使文本存儲的波譜代謝物數據以不同灰度的形式在磁共振圖像上展現，為放療靶區勾畫增加了代謝信息，提高勾畫精度，給腫瘤放療臨床醫生開展放療工作提供了技術支持。

技術領域

本發明屬于醫學影像后處理應用技術領域，涉及一種基于磁共振波譜和磁共振影像的放療靶區勾畫方法。

背景技術

21世紀以來，放射治療已成為腫瘤治療中發展最迅猛的方法之一，其通過電離輻射破壞細胞核中的DNA，使細胞失去增殖能力，以達到殺死腫瘤細胞的目的，其療效(根治性，輔助性及姑息性)已經得到了廣大醫患的認可。放療計劃系統是一種通過對放射源及患者建模，來模擬一個放射治療方案的計算機軟件系統。在腫瘤患者接受放射治療前，要在放療計劃系統平臺上為每一例患者進行放療計劃設計，設計放療計劃的第一步是對腫瘤區域進行勾畫，即放療靶區勾畫，首先，由影像科醫生對患者進行CT掃描，并將掃描后得到的患者體部斷層圖像傳輸至放療計劃系統計算機工作站；第二步，由放療科臨床醫生在放療計劃系統顯示的患者斷層圖像上勾畫腫瘤區域及腫瘤周圍各正常器官的輪廓；放射治療計劃中靶區的勾畫最常采用的圖像是CT影像和磁共振影像，CT圖像反映出組織密度(電子密度)，是放射劑量準確計算的基礎，磁共振影像擁有較高的軟組織分辨能力；然而，部分腫瘤周圍組織的異常并不能在CT圖像和磁共振圖像上顯現。

磁共振波譜沒有應用于放射治療靶區勾畫的主要原因有三點：第一，二者的格式不同，波譜原始數據經后處理軟件分析得到.csv格式，磁共振影像是DICOM格式，目前尚無能將二者融合的軟件；第二，臨床應用中，放療臨床醫師只能憑借主觀記憶還原磁共振影像中的波譜信息，可能會出現讀數錯誤和視覺偏差，可操作性差，容易出現較大的誤差；第三，傳統的基于.rda格式磁共振波譜和DICOM格式磁共振影像的融合方法耗時較長，例如“一種融合二維磁共振波譜和三維磁共振導航影像的方法”(申請號：201310454669.3)，融合平均耗時20分鐘，誤差較大，且占用昂貴的磁共振設備醫療資源。

磁共振波譜作為一種先進的影像診斷技術，可展現組織或病變區域每一個體素內的化學成分組成，而測定代謝物濃度的峰值高度、不同峰值的比值及波峰的整體組成等方法都可用于鑒別組織組成，例如膽堿Cho是腫瘤特異性代謝物，肌酸Cr在腦內含量較為穩定，Cho/Cr通常被用來衡量腫瘤的惡性程度，磁共振波譜作為目前進行活體組織內化學物質無創性檢測的唯一方法，對腫瘤定性和鑒別侵潤范圍有重要意義。因此，若能將磁共振波譜與磁共振影像融合后導入放射治療計劃系統指導放療靶區勾畫，將進一步推動精確放療技術的發展和應用。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種基于磁共振波譜和磁共振影像的放療靶區勾畫方法，該方法通過坐標變換，確定二維磁共振波譜掃描成像區域(FOV,field of view)內每個體素所包含的像素在對應層面磁共振圖像矩陣中的坐標，根據體素內代謝物的值，修改圖像矩陣中對應位置的像素值，解決了二維磁共振波譜不能與磁共振影像融合用于放療靶區勾畫的問題，為放療靶區勾畫增加了一個維度的信息，同時融合所用時間短，準確性高，將進一步推動精確放療技術的發展和應用。

為實現上述技術目的，本發明采取的技術方案為：一種基于磁共振波譜和磁共振影像的放療靶區勾畫方法，包括：

步驟1)讀取二維磁共振波譜和三維磁共振圖像的頭文件中定義的空間信息字段，通過坐標變換確定二維磁共振波譜體素對應于磁共振圖像矩陣中坐標的集合，具體包括：