[发明专利]一种利用光学体表运动信号合成实时图像的系统

说明书

本发明公开了一种利用光学体表运动信号合成实时图像的系统，包含：获取单元，获取实时体表信号；图像转化单元，根据体表信号与4D医学图像显示的内部解剖结构信息的映射关系，通过获取体表信号，得到对应的时间的4D医学图像显示的内部解剖结构信息。本发明的有益效果：呼吸运动会增加放疗过程中射线的脱靶风险，引起肿瘤复发转移和正常器官损伤，利用光学体表运动信号合成实时图像的系统可以在治疗过程中实时显示患者内部解剖结构信息，降低放疗过程中射线的脱靶风险，同时具有兼容性好、成本低、高效、无创、安全、可靠等优点。

技术领域

本发明涉及医疗设备技术领域，特别是涉及一种利用光学体表运动信号合成实时图像的系统。

背景技术

呼吸运动会增加放疗过程中射线的脱靶风险，引起肿瘤复发转移和正常器官损伤。现有技术呼吸门控，1D体表运动替代信号精度有限，且内部结构不能实时可视化，4D计划CT与实际治疗之间的解剖变化，无法由1D呼吸信号体现。X线透视，2D解剖信息叠加，图像质量差，与治疗射线正交角度成像，存在与成像射线同向运动监测盲区，透视累积大量辐射剂量，增加辐射损伤和二次致癌风险。3DCBCT或4DCBCT，治疗前成像，不能治疗过程中实时可视化导航。光学体表，内部结构不能实时可视化。

一种实时的能够在治疗过程中显示患者内部解剖结构信息的系统是亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中不能实时的在治疗过程中显示患者内部解剖结构信息的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种利用光学体表运动信号合成实时图像的系统，包含：获取单元，获取实时体表信号；图像转化单元，根据体表信号与4D医学图像显示的内部解剖结构信息的映射关系，通过获取体表信号，得到对应时间的4D医学图像显示的内部解剖结构信息。

更优的，4D医学图像包括直接拍摄获取的4D图像，或者重建合成的4D图像。

更优的，还包括4D图像重建合成单元，获取治疗前的CBCT同时采集同步体表数据，将CBCT的各角度投影划分为不同的时相，将同步光学体表数据与呼吸时相相关联，对CBCT各时相投影进行基于稀疏投影数据的重建,将体表数据与同一呼吸时相的体内解剖结构图像相关联。

更优的，4D图像重建合成单元重建4D图像的具体过程如下：(1)先验呼吸运动模型的生成：对四维CT的各个时相与以某一时刻四维CT为参考进行配准，将得到的形变场分解为主成分的加权和；(2)体表数据的排序：从四维CT的各个时相中分割出体表轮廓，将其与呼吸时相相关联，从而得到根据瞬时体表推断呼吸时相的方法；(3)基于CBCT稀疏投影数据的重建：根据CBCT扫描过程中同步采集的光学体表数据，按呼吸时相对CBCT二维投影进行排序；根据CBCT形变后计算出的二维数字重建图像与实际采集的CBCT二维投影趋近一致，计算先验呼吸运动模型中各主成分的权重；根据权重确定形变场，根据该形变场与参考图像获得重建合成的4D图像。

更优的，治疗时采集实时光学体表信号，与获取的治疗前的体表数据相关联，再通过体表数据与同一呼吸时相的体内解剖结构图像的映射关系，进一步得到体内解剖结构的4D图像。

更优的，还包括4D图像重建合成单元，体内解剖结构的边界对应体表的变化，从体表的形变中推断体内解剖结构的形变。

更优的，从历史数据中挖掘体表形变与体内形变的关系，具体过程如下：搜集患者四维CT图像，分割出体表轮廓，以体表形变或四维CT图像或体表轮廓作为模型的输入，以某一时相的CT作为参考图像，将参考图像配准到其他时相的CT上，得到输出为体内解剖结构形变场的时间序列的模型；治疗时将实时光学体表数据输入模型中预测体内解剖结构的形变场，作用在参考图像上即可得到该时刻的图像。