[发明专利]基于预测的图像引导跟踪方法

权利要求书

1.一种基于预测的图像引导跟踪方法，其特征在于，包括以下内容和步骤：

(1)输入：肿瘤解剖结构的图像序列I(k)、呼吸状态特征集R(k)；

(2)建立状态关联数据库，包括：肿瘤解剖结构的图像序列I(k)、肿瘤形态图像序列D(k)、呼吸状态特征集R(k)，令T为标准周期长度，上述四种状态数据按照同一时相顺序k＝k₁，k₂，...k_T建立关联；

(3)获取治疗中t＝t_i时刻动态肿瘤的实时图像f(t_i)和呼吸状态特征R(t_i)；

(4)通过预测模型，预测延时Δt后的呼吸状态特征R(t_i+Δt)；并在肿瘤形态图像序列中D(k)，确定R(t_i+Δt)对应的肿瘤形态变化区间的图像序列D(k_j-α)～D(k_j+α)，k_j∈{1，...，K}；

(5)将实时图像f(t_i)与肿瘤形态变化区间的图像序列，在感兴趣区内逐个进行配准；

(6)从配准结果中选择一幅最佳肿瘤形态图像D(k_j+m)，m∈[k_j-α，k_j+α]，代表t_i+Δt时刻的肿瘤形态；

(7)输出描述t_i+Δt时刻肿瘤解剖结构的图像I(k_j+m)。

2.如权利要求1所述的基于预测的图像引导跟踪方法，其特征在于，所述步骤(2)中建立关联数据库的具体步骤为：

(a)在患者肿瘤附近体表设置若干标记物；

(b)一个标准呼吸周期下：获取一个呼吸周期中时刻k₁，k₂，...k_T包含体表标记物和肿瘤解剖结构的图像序列I(k)；

(c)同步获取该周期下对应时刻的呼吸状态特征集R(k)，k＝k₁，k₂，...k_T；

(d)依据该呼吸周期的肿瘤解剖结构图像序列I(k)，k＝k₁，k₂，...k_T，通过目标的投影衰减模型分别计算各时刻对应的肿瘤形态图像序列D(k)；

(e)按照时相对应关系，顺序建立该呼吸周期的肿瘤解剖结构图像序列I(k)、肿瘤形态图像序列D(k)、呼吸状态特征集R(k)的关联数据库，在后续应用中由R(k)的数值进行关联状态的检索。

3.如权利要求1所述的基于预测的图像引导跟踪方法，其特征在于，所述步骤(3)中获取治疗中肿瘤的实时图像，具体步骤为：

(a)利用两套成像系统建立空间光路相交叉的投影成像方式，每套成像系统由源和探测板构成；

(b)上述光路交叉区域覆盖了体表标记物、肿瘤运动区、设备等中心点；

(c)t_i时刻，i∈{1，...，N}，可通过两套系统采集的肿瘤投影图像f₁(t_i)和f₂(t_i)计算出肿瘤三维实时图像f(t_i)。

4.如权利要求1所述的基于预测的图像引导跟踪方法，其特征在于，所述步骤(3)中还包括对呼吸状态特征集R(t_i)，i∈{1，...，N}，进行状态的判别，具体步骤为：

(a)获取治疗中t＝t_i时刻动态肿瘤的实时图像f(t_i)和呼吸状态特征R(t_i)

(b)将呼吸状态特征R(t_i)输入状态判别模型；

(c)依据了呼吸时变信号的速率和方向、或一阶导数过零点、或时变信号的半周期和周期的范围，判断t_i时刻的呼吸状态，

若呼吸状态正常，则执行步骤(d)；

否则，进入下一时刻t＝t_i+1，并执行步骤(a)；

(d)输出正常的呼吸状态特征R(t_i)。