[發(fā)明專利]一種基于生成式對抗網(wǎng)絡(luò)的腫瘤放療計劃自動設(shè)計方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011199703.3
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN113327681A
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 潘超
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶市璧山區(qū)人民醫(yī)院
• 主分類號: G16H50/50
• 分類號: G16H50/50;G16H30/40;G06T11/20;G06K9/62;A61N5/10
• 代理公司: 杭州天牧專利代理事務(wù)所(普通合伙) 33407
• 代理人: 周興偉

1.一種基于生成式對抗網(wǎng)絡(luò)的腫瘤放療計劃自動設(shè)計方法，其特征在于包括以下步驟：

S1、信息預(yù)處理，調(diào)整劑量信息圖像的矩陣大小以匹配CT圖像的大小；

S2、建立生成式對抗網(wǎng)絡(luò)的框架，采用pix2pix監(jiān)督學(xué)習(xí)技術(shù)將源圖像輸出為目標(biāo)圖像，并將生成式對抗網(wǎng)絡(luò)劃分為生成器和判別器，訓(xùn)練生成器以生成模擬劑量分布，訓(xùn)練判別器以檢測虛假劑量分布；

S3、根據(jù)步驟S2的結(jié)果設(shè)計放療計劃；

其中，所述源圖像為CT圖像，所述目標(biāo)圖像為CT圖像相對應(yīng)的劑量信息圖像。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于生成式對抗網(wǎng)絡(luò)的腫瘤放療計劃自動設(shè)計方法，其特征在于所述步驟S1中的劑量信息圖像的矩陣大小為16位的512*512像素大小，所述步驟S1還包括采用雙線性插值將劑量信息圖像的分辨率從2.5*2.5mm調(diào)整為1*1mm，劑量信息圖像的保存單位為cGy。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于生成式對抗網(wǎng)絡(luò)的腫瘤放療計劃自動設(shè)計方法，其特征在于所述步驟S1中的CT圖像包括原始CT圖像或勾畫CT圖像，所述勾畫CT圖像被輸入PTV、腦干、腮腺、垂體、晶體、脊髓、視神經(jīng)、視交叉中的一種或多種信息。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于生成式對抗網(wǎng)絡(luò)的腫瘤放療計劃自動設(shè)計方法，其特征在于所述步驟S2中目標(biāo)圖像基于生成器G和鑒別符D的計算公式為：

其中，x是源圖像，y是目標(biāo)圖像，G(x)是生成器生成的劑量圖像，D(x，y)是判別器正確判斷真實配對(x，y)為真的概率，D(x，G(x))是判別器正確判斷虛假配對(x，G(x))為假的概率。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于生成式對抗網(wǎng)絡(luò)的腫瘤放療計劃自動設(shè)計方法，其特征在于所述步驟S2還包括：生成器通過使用L1距離來測量實際劑量分布y的圖像與生成的劑量分布G(x)的圖像接近程度，計算公式為：

結(jié)合目標(biāo)圖像的計算公式和的計算公式可得出最終目標(biāo)的計算公式為：

其中，λ是生成器的L1項的權(quán)重。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于生成式對抗網(wǎng)絡(luò)的腫瘤放療計劃自動設(shè)計方法，其特征在于還包括：

S3、預(yù)測劑量的校準(zhǔn)，計算原始計劃于預(yù)測劑量的差異，計算公式為：

其中，D_prediction為根據(jù)預(yù)測劑量分布計算出的客觀劑量學(xué)指標(biāo)，D_groundtruth為根據(jù)原始劑量分布計算出的相應(yīng)劑量學(xué)指標(biāo)，D_prescription為PTV的處方劑量。