[發(fā)明專利]一種獲取組織等效閃爍體劑量分布的方法、系統(tǒng)和裝置

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210378351.0
• 申請(qǐng)日: 2022-04-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114937068A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 喬霈;李德源;牛蒙青;閆學(xué)文
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)輻射防護(hù)研究院
• 主分類號(hào): G06T7/50
• 分類號(hào): G06T7/50;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 北京天悅專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11311
• 代理人: 田明;任曉航

本發(fā)明公開(kāi)了一種獲取組織等效閃爍體劑量分布的方法、系統(tǒng)和裝置，所述方法包括：S100、通過(guò)光場(chǎng)相機(jī)捕獲射線在組織等效材料中沉積能量產(chǎn)生的閃爍光信息，形成圖像數(shù)據(jù)集；S200、基于預(yù)處理后的所述圖像數(shù)據(jù)集，設(shè)計(jì)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，利用圖像深度估計(jì)算法獲取所述圖像數(shù)據(jù)集中每個(gè)圖像的三維光信息分布；S300、根據(jù)獲取的三維光信息分布確定劑量分布。本發(fā)明設(shè)計(jì)了新的獲取劑量分布方法和裝置，光信息分布決定劑量分布，進(jìn)而能夠更準(zhǔn)確的測(cè)量射線在組織等效材料中的三維劑量分布信息。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及劑量測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種獲取組織等效閃爍體劑量分布的方法、系統(tǒng)和裝置。

背景技術(shù)

放射治療廣泛應(yīng)用于癌癥等人體疾病治療中，在放射治療過(guò)程中，劑量的估算至關(guān)重要，準(zhǔn)確的劑量估算可以避免病人出現(xiàn)超劑量照射風(fēng)險(xiǎn)。光場(chǎng)成像技術(shù)作為現(xiàn)代圖像測(cè)量的一個(gè)分支，廣泛應(yīng)用于工業(yè)制造、機(jī)器視覺(jué)等領(lǐng)域。使用光場(chǎng)成像技術(shù)，獲取光場(chǎng)圖像，利用深度估計(jì)算法進(jìn)行反演，進(jìn)而獲取射線在組織等效閃爍體中的光場(chǎng)三維光分布信息，最終準(zhǔn)確獲得劑量分布結(jié)果。

傳統(tǒng)的圖像重建算法，主要是基于光場(chǎng)圖像中線段的三維幾何性質(zhì)，通過(guò)子光圈圖像之間的線匹配計(jì)算視差得到圖像的深度，存在立體匹配與測(cè)距精度不高的問(wèn)題。基于相關(guān)度計(jì)算的圖像深度估計(jì)方法不需要進(jìn)行相機(jī)標(biāo)定，大大簡(jiǎn)化深度估計(jì)的流程。但是存在多個(gè)視角之間虛擬相機(jī)的基線過(guò)短，可能導(dǎo)致誤匹配的問(wèn)題，并且圖像塊的相關(guān)度與深度信息之間并沒(méi)有明確的比例關(guān)系，因此，難以對(duì)結(jié)果定量分析。因此，有必要采用一種新的圖像重建算法獲取組織等效閃爍體三位光信息的分布情況。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種獲取組織等效閃爍體劑量分布的方法、系統(tǒng)和裝置，該方法和裝置能夠在僅使用閃爍體材料和成像單元的情況下準(zhǔn)確的測(cè)量射線在組織等效閃爍體中的三維劑量分布信息。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種獲取組織等效閃爍體劑量分布的方法，包括以下步驟：

通過(guò)光場(chǎng)相機(jī)捕獲射線在物理模型內(nèi)的組織等效閃爍體中沉積能量產(chǎn)生的閃爍光信息，形成圖像數(shù)據(jù)集；

對(duì)所述圖像數(shù)據(jù)集中的光場(chǎng)圖像進(jìn)行預(yù)處理，基于預(yù)處理后的所述圖像數(shù)據(jù)集，設(shè)計(jì)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，利用圖像深度估計(jì)算法獲取所述圖像數(shù)據(jù)集中每個(gè)圖像的三維光信息分布。

根據(jù)獲取的三維光信息分布確定劑量分布。

進(jìn)一步，如上獲取組織等效閃爍體劑量分布的方法，包括：

所述物理模型內(nèi)的組織等效閃爍體在受到輻射源的射線的能量沉積時(shí)，產(chǎn)生發(fā)光信息，且光產(chǎn)額與射線的能量沉積成正比；

所述光場(chǎng)相機(jī)收集所述射線在組織等效閃爍體中沉積能量產(chǎn)生的發(fā)光信息，根據(jù)收集的發(fā)光信息重建所述物理模型受到輻射后形成的三維發(fā)射光的光場(chǎng)圖像，形成圖像數(shù)據(jù)集。

進(jìn)一步，如上獲取組織等效閃爍體劑量分布的方法，包括：

基于預(yù)處理后的所述圖像數(shù)據(jù)集和所述卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，分別提取所述圖像數(shù)據(jù)集中圖像的水平方向和垂直方向的特征向量；

通過(guò)softmax函數(shù)接收所述卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出的特征向量，獲取所述圖像數(shù)據(jù)集中每個(gè)圖像的三維光信息。

本發(fā)明實(shí)施例中還提供了一種獲取組織等效閃爍體劑量分布的系統(tǒng)，包括以下模塊：

獲取模塊，用于通過(guò)光場(chǎng)相機(jī)捕獲射線在組織等效材料中沉積能量產(chǎn)生的閃爍光信息，形成圖像數(shù)據(jù)集；

計(jì)算模塊，用于基于預(yù)處理后的所述圖像數(shù)據(jù)集，設(shè)計(jì)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型獲取所述圖像數(shù)據(jù)集中每個(gè)圖像的三維光信息分布；

輸出模塊，根據(jù)獲取的三維光信息分布確定劑量分布。