[發(fā)明專利]一種動態(tài)磁共振影像引導(dǎo)放射治療的運動管理方法

在審

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• 申請日: 2021-01-27
• 公開（公告）號: CN112933427A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊益東;董玉嫣
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學技術(shù)大學
• 主分類號: A61N5/10
• 分類號: A61N5/10
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 江亞平

本發(fā)明一種動態(tài)磁共振影像引導(dǎo)放射治療的運動管理方法，設(shè)置包含腫瘤靶區(qū)的圖形模板，用基于歸一化互相關(guān)的模板匹配算法求出追蹤目標在每一幀動態(tài)磁共振影像中的位置；將追蹤目標所在位置減去參考位置，求得追蹤目標相對于參考位置的頭腳和腹背方向的位移值；判斷頭腳與腹背方向位移值是否超出追蹤邊界；當頭腳方向或腹背方向位移值超過追蹤邊界時關(guān)閉射線；當頭腳方向與腹背方向位移值均小于或等于追蹤邊界時開啟射線或保持射線開啟狀態(tài)；判斷是否完成本次治療；如果完成本次治療，關(guān)閉射線或保持射線關(guān)閉狀態(tài)，結(jié)束整個運動管理過程；如果沒有完成本次治療，繼續(xù)運動管理過程直至完成本次治療。本發(fā)明提高了治療時施照的準確性和治療效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及用于動態(tài)磁共振影像(cine-MRI)引導(dǎo)放射治療時的運動管理方法，還涉及計算機技術(shù)領(lǐng)域中的目標追蹤技術(shù)。

背景技術(shù)

動態(tài)磁共振影像引導(dǎo)放射治療中，常用的目標追蹤算法是基于特征的目標追蹤算法，直接求得追蹤目標的邊界。但低場強下采集到的動態(tài)磁共振影像噪聲比較大，分辨率較低，用基于特征的邊界提取方法易受到噪聲干擾，而基于歸一化互相關(guān)(Normalized CrossCorrelation,NCC)的模板匹配算法的準確性已經(jīng)得到了廣泛認可，在噪聲較大且分辨率不高的動態(tài)磁共振影像上也有較高的魯棒性。目前動態(tài)磁共振影像引導(dǎo)放射治療臨床應(yīng)用設(shè)備上選用的是基于邊界檢測的靶區(qū)實時勾畫，由于追蹤準確性不夠高而影響治療時射線照射的準確性和治療效率。

動態(tài)磁共振影像引導(dǎo)放射治療系統(tǒng)中除追蹤算法部分外，當前主流(商用)的控制射線開關(guān)的方法是基于腫瘤靶區(qū)(gross tumor volume，GTV)超出追蹤邊界的面積占腫瘤靶區(qū)面積的比值來控制射線開關(guān)，當比值超過預(yù)設(shè)值則關(guān)閉射線，低于或等于預(yù)設(shè)值則開啟射線。但是目前以此方法進行運動管理時門控閾值的最佳取值尚不明確，還需要不斷優(yōu)化并在臨床中驗證。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明的目的是提出一種動態(tài)磁共振影像引導(dǎo)放射治療的運動管理方法，對腫瘤目標追蹤有較好的魯棒性，并且不是采用基于靶區(qū)移出百分比的方法，而是基于靶區(qū)移動位移的方法進行運動管理，能夠直接、準確的確定腫瘤的運動范圍，從而提高治療時射線束照射腫瘤的準確性和治療效率。

為達成本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供一種動態(tài)磁共振影像引導(dǎo)放射治療的運動管理方法，所述的方法的技術(shù)方案是通過如下步驟實現(xiàn)的：

步驟A1：設(shè)置完全包含腫瘤靶區(qū)的圖形模板；

步驟A2：在所求的動態(tài)磁共振影像中的追蹤目標搜尋范圍內(nèi)，通過遍歷每個與圖形模板形狀和尺寸大小完全相同的單元并計算對應(yīng)的歸一化互相關(guān)系數(shù)，以歸一化互相關(guān)系數(shù)最大值所在的位置作為追蹤目標所在的位置，從而獲得追蹤目標在每一幀動態(tài)磁共振影像中的位置；

步驟A3：將追蹤目標所在位置減去參考位置，分別求得追蹤目標相對于參考位置的頭腳方向和腹背方向的位移值或者相對于參考位置的任意方向的位移值；

步驟A4：判斷頭腳方向與腹背方向位移值或者選定的其他任意方向的位移值是否超出追蹤邊界；

步驟A5：當頭腳方向或腹背方向位移值或者選定的其他任意方向的位移值超過追蹤邊界時，關(guān)閉射線；

步驟A6：當頭腳方向與腹背方向位移值或者選定的其他任意方向的位移值均小于或等于追蹤邊界時開啟射線或保持射線開啟狀態(tài)；

步驟A7：判斷是否已經(jīng)完成本次治療；

步驟A8：如果已經(jīng)完成本次治療，則關(guān)閉射線或保持射線關(guān)閉狀態(tài)，結(jié)束整個運動管理過程；如果沒有完成本次治療，則返回步驟A2，直至完成本次治療。

優(yōu)選地，步驟A1所述圖形模板是臨床中最關(guān)注的腫瘤靶區(qū)，也可以是臨床中關(guān)注的其他感興趣區(qū)域。