[发明专利]利用多组磁共振图像的多变量回归生成准CT图像的方法

说明书

一种利用多组磁共振图像的多变量回归生成准CT图像的方法：从若干个训练者中分别获取多组磁共振图像和相应的一组CT图像，每个训练者的不同排序组的磁共振图像是使用不同的磁共振参数获取；不同训练者的多组磁共振图像中位于同一排序组的磁共振图像是使用相同的磁共振参数获取；将每个训练者的同一位置的每组磁共振图像中的每个图像与对应的CT图像对准；生成从所有训练者的多组磁共振图像的强度值对应到相同体素CT值的映射函数；从目标者的多组磁共振图像生成目标者准CT图像。本发明不需要将训练者图像和目标者图像对齐，因而避免了地图集方法中对准过程引起的误差。本发明可用于磁共振引导放射治疗计划的模拟计算和医学成像。

技术领域

本发明涉及一种CT图像的生成。特别是涉及一种利用多组磁共振图像的多变量回归生成准CT图像的方法。

背景技术

计算机断层扫描(CT)和磁共振成像(MRI)是两种主要的获取三维图像的成像模式。计算机断层扫描成像是传统上用于创建放射治疗计划的成像模式。CT图像能够精确地描述目标者的几何形状，并且CT图像对应的CT值可以直接转换成电子密度以用于计算目标者体内的辐射剂量分布。然而，CT图像对于软组织没有良好的对比度，并且CT还使目标者接受额外的辐射剂量。与CT图像相比，磁共振成像模式由于其优异的软组织对比度也具有广泛用途。磁共振成像不含电离辐射，而且可以提供目标者的新陈代谢等功能信息。

目前磁共振图像主要用于补充CT图像以获得更准确的解剖结构轮廓和肿瘤靶向，所以需要将目标者的磁共振图像与对应的CT图像对准。由于磁共振图像和CT图像通常是在不同的机器上获取，因此磁共振图像和CT图像在重叠时不会完全对准；这是肿瘤靶向定位误差的一个重要来源。磁共振引导放射治疗计划利用磁共振图像而不需要CT图像，所以肿瘤靶向会更准确。由于磁共振强度值不能直接转换为电子密度，因此需要有方法将磁共振图像精确地转换为与电子密度值相对应的图像，即准CT图像，也称为pCT图像或衍生CT图像。

Edmund和Nyholm的期刊文章“A Review of Substitute CT Generation forMRI-only Radiation Therapy”，RadiatOncol 12:28(2017)，doi:10.1186/s13014-016-0747-y，评论了创建pCT所采用的各种方法，包括地图集(atlas)方法和体素(voxel)方法。如Dowling等人的期刊文章“An Atlas-based Electron Density Mapping Method forMagnetic Resonance Imaging(MRI)-Alone Treatment Planning and Adaptive MRI-Based Prostate Radiation Therapy”，Int J RadiatOncolBiol Phys 83,5(2012)，doi:10.1016/j.ijrobp.2011.11.056所述，地图集方法是利用作为参考的预先存在的地图集图像来帮助生成准CT图像。在生成准CT图像的过程中，地图集磁共振图像和地图集CT图像是从新的目标者磁共振图像生成准CT图像的参考。地图集磁共振图像需要与目标者的磁共振图像对准，并且将相同的对准变换应用于把同一位置的地图集CT图像融合成目标者准CT图像的过程中。然而，地图集图像的对准过程以及从地图集磁共振图像到目标者磁共振图像的对准过程都会存在一些误差。体素方法利用从磁共振图像强度值到CT值的转换方法来创建准CT图像，而不需要将目标者和训练者的磁共振图像进行对准。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种利用多组磁共振图像的多变量回归生成准CT图像的方法。

本发明所采用的技术方案是：一种利用多组磁共振图像的多变量回归生成准CT图像的方法，包括如下步骤：

1)从若干个训练者中分别获取多组磁共振图像(MRI)和相应的一组CT图像，每个训练者的不同排序组的磁共振图像是使用不同的磁共振参数获取；不同训练者的多组磁共振图像中位于同一排序组的磁共振图像是使用相同的磁共振参数获取；