[发明专利]一种CT和CBCT间可变形配准方法

说明书

本发明公开了一种CT和CBCT间可变形配准方法，所述方法包括：获取目标部位的CT图像与CBCT图像，并对CT图像与CBCT图像进行预处理得到数据集；构建双重监督的Unet配准模型；利用数据集对双重监督的Unet配准模型进行训练，得到最优化的模型；实时采集患者的CT图像和CBCT图像输入到最优化的模型中，得到配准后的CT图像和CBCT图像；本发明的优点在于：CT和CBCT间可变形配准的实时性较高，满足现在临床医学实时性的要求。

技术领域

本发明涉及计算机断层扫描图像处理领域，更具体涉及一种CT和CBCT间可变形配准方法。

背景技术

计算机断层扫描的原理是源和检测器绕着检查目标旋转，检查目标接收来自各个方向的X射线，并且照射的X射线穿过检查目标，并被目标部分吸收并衰减，然后成为源它到达位于图像另一侧的X射线检测器并被记录。记录每个方向吸收了多少后，计算机通过傅立叶变换[8]重建图像。

锥形计算机断层扫描(CBCT)是采用锥形形状的放射线以一个360度旋转获取被照射物的整体扫描，类似于曲面断层片的扫描。相对于传统的医学CT而言，锥形束CT具有显着的优势，其中包括精确度的提高、较高的分辨率、扫描时间的缩短和放射剂量的降低。锥形计算机断层扫描(CBCT)作为影像学中常见的诊断方法，在牙髓病学领域，锥形束CT常常但不仅限于应用于诊断牙源性囊肿和非牙源性囊肿，囊肿与肉芽肿的鉴别诊断，遗漏未治疗根管的定位和某些根裂的诊断。CBCT还能用于精确的映射牙齿内吸收、外吸收和颈部吸收的程度，同时在外科手术前精确地测量且评估术中的解剖标志。

锥形计算机断层扫描(CBCT)还被广泛应用于放射引导治疗中，由于低剂量辐射，快速获取，成本效益高等优势，常被用于监控靶区实时位置，放射治疗时患者不可避免的摆位误差，呼吸运动等因素存在，放疗时会存在发生漏照跟损伤正常器官的风险，在每次开始放疗前，使用CBCT扫描患者相应部位，跟病人原始高清晰度的CT进行配准，将两者统一到同一个坐标系中，如果发现存在误差，就会通过校正放疗计划，从而保证放疗的精确性。相对于CBCT来说，CT图像有着更高的图像软组织对比度和更少的伪影，并且在体素值，抑制噪声方面具有优势，医生治疗前根据CT制定放疗计划，为了更加精确的实施自适应放疗(ART)，CT-CBCT精确配准重要性不言而喻。

CT-CBCT配准本质上来说是在找到某一种空间变换(形变场)，使CBCT图像经过形变场变形之后，跟对应的CT图像上对应点达到空间位置和解剖结上的完全一致。传统算法是对相似度目标函数进行迭代寻优，在深度学习处理医学配准任务之前，每进行一次配准，都需要判断图像是否达到了真实的变换参数，根据误差情况进行新的配准，如此往复，直到达到最优的变换参数，随着成像技术的发展，传统算法已经难以满足现在临床医学实时性的要求。

中国专利申请号202011173279.5，公开了一种基于口腔CBCT重建点云的超分辨成像方法。该专利申请基于CBCT数据构建稀疏分布的低分辨率(LR)点云，再通过LR点云预测密集分布的高分辨率(HR)点云，后者包含丰富细节信息和少量噪点的；该发明采用基于对抗残差图卷积深度学习网络(AR GCN)的方法，考虑到LR和HR点云之间的相似性，将残差连接引入图卷积网络(GCN)，同时引用图对抗损失来减少过分依赖人类的先验知识的干扰，更易捕获HR点云如连续性等其他属性。但是该专利申请主要进行重建点云，对CT和CBCT间配准方法没有进行研究，其并不能提供一种满足现在临床医学实时性的要求的配准方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于现有技术CT和CBCT间配准方法，难以满足现在临床医学实时性的要求。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种CT和CBCT间可变形配准方法，所述方法包括：

步骤a：获取目标部位的CT图像与CBCT图像，并对CT图像与CBCT图像进行预处理得到数据集；

步骤b：构建双重监督的Unet配准模型；