CN101843500A - 图像引导***给出的定位结果是否准确的判断方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种图像引导***给出的定位结果是否准确的判断方法，所述定位结果是图像引导***根据实时图与参照图像计算出的病人位置偏差；先根据所述定位结果重新生成参照图像；再基于重新生成的参照图像与图像引导***给出的上述实时图进行比较，看两图是否吻合，如果两图吻合，则所述定位结果是准确的，否则所述定位结果不准确。本发明不管定位结果偏差大小，均能够准确、可靠地判断定位结果是否准确，而现有技术只能对定位结果偏差小的情形进行判断，对定位结果偏差大则无能为力。
Description
技术领域
本发明涉及一种判断图像引导***给出的定位结果是否准确的方法。这里的定位结果是图像引导***根据实时图与参照图像计算出的病人位置偏差。本方法可用于临床治疗时，基于实时采集的X射线图像和治疗计划图像(如参照数字重建放射图或生成治疗计划的三维解剖图像)来引导病人和治疗器械相对调整以达到最佳的治疗***。
背景技术
X射线图像引导技术目前已广泛应用于多种医疗手段中，包括放疗、放射手术和心血管疾病的介入式治疗等，这些医疗手段通常需要将病人摆放到一个特定的位置。X射线图像引导就是在临床上提供精确的病人定位信息的一种新手段。在对病人进行治疗前，一般会采集病人需治疗的病灶或目标区附近的三维解剖图像，如CT影像等，并据此制定治疗计划(包括确定治疗时的定位中心和预先生成的参照数字重建放射图)。在治疗开始前或治疗中，治疗人员操纵X射线成像***采集病人当前的实时X射线图；图像引导软件通过计算机算法比较实时X射线图和前述参照数字重建放射图(或生成治疗计划的三维解剖图像)，确定定位结果。
应用X射线图像引导的医疗手段往往对病人位置的定位精度有较高的要求，因而定位结果的准确度对治疗的结果和质量有很大影响，特别是对某些可以根据定位结果调整治疗的位置/角度的设备影响更大。
定位结果是图像引导***根据实时图与参照图像计算出的位置偏差，定位结果可以包含多达三个方向上的平移和多达三个轴向上的转动，代表当前病人位置和理论上完全摆放到位的病人位置之间的偏差或所需做的位置调整。医生可以根据这一结果调整病人位置。有些设备甚至可以根据定位结果偏转加速器以调整射线的照射方向。
参照图像通常为数字重建放射图。数字重建放射图(以下简称DRR，即digitally reconstructed radiograph)是模拟X射线穿透人体的成像过程和方位，根据病人的三维解剖图像(主要是CT影像)，用计算机重建的数字化的放射图。用作参照的DRR通常是假定病人处于某些特定位置(如完全摆放到位)来生成的。这些特定位置通常并不同于当前的定位结果所对应的病人位置。这就带来了实际应用中的一个困难-如何确认图像引导***给出的定位结果的准确度，尤其是在定位结果和这些特定位置偏差较大的情况下。
图像引导***软件的用户界面通常会提供一些用于进行手工图像位置对比的工具，如由鼠标控制的代表两幅图像中同一位置(像素)的十字形标记等。用户可以使用这些工具比较实时X射线图和相应的参照数字重建放射图中的各解剖地标位置是否吻合。当定位结果和这些特定位置偏差很小时，实时X射线图和相应的参照数字重建放射图中的各解剖地标位置会吻合地很好。但是在定位结果和这些特定位置偏差较大的情况下，实时X射线图和相应的参照数字重建放射图中的各解剖地标位置也会有较大偏差，所以用户很难确认定位结果的准确度。
图1和图2描述了利用一种这样的比位工具比较图像位置的情形。图1和图2中的左图可以代表根据完全摆放到位情形生成的DRR，右图代表实时X射线图。图1两图中十字标记所在位置的解剖地标位置吻合，表明两图位置吻合较好；图2两图中十字标记所在位置的解剖地标位置不吻合，表明两图位置有较大差距。当定位结果和这些特定位置偏差较大，比位情况将类似于图2，这时用户很难判定定位结果是否准确，因为用户很难知道这时两图中十字标记所在位置的解剖地标位置应该有多少偏差。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种图像引导***给出的定位结果是否准确的判断方法，本方法特别适合定位结果偏差较大时的情形。当然，本方法同样能对定位结果偏差较小时定位结果是否准确给出准确的判断，虽然现有技术已能够做到。
本发明的技术方案是这样实现的：图像引导***给出的定位结果是否准确的判断方法，所述定位结果是图像引导***根据实时图与参照图像计算出的病人位置偏差；本方法判断步骤为：
(1)根据所述定位结果重新生成参照图像；
(2)基于重新生成的参照图像与图像引导***给出的上述实时图进行比较，看两图是否吻合，如果两图吻合，则所述定位结果是准确的，否则所述定位结果不准确。
所述图像引导***为X射线图像引导***，所述实时图为X射线实时图。
所述参照图像为数字重建放射图，数字重建放射图是模拟X射线穿透人体的成像过程和方位，根据病人的三维解剖图像用计算机重建的数字化的放射图。这里的三维解剖图像可以是CT影像图、磁共振成像图、正电子发射断层扫描图或3D旋转血管造影图。
如果图像引导***给出的定位结果偏差(本发明所述的定位结果偏差指的是定位结果所代表的位置的偏差)小，按现有方法即可判断定位结果是否准确。但是在图像引导***给出的定位结果偏差较大情况下，现有技术是不能判断定位结果是否准确的，而本发明则能够准确、可靠地判断定位结果是否准确，这正是本发明的独特之处。基于这样的判断，医生就可以决定是否根据该定位结果来调整病人位置或设备位置。如定位结果准确，就可以根据定位结果来调整病人或设备位置，以达到最佳的治疗效果；反之，则不能据此进行调整。
附图说明
图1-两图位置吻合较好的情况；
图2-两图位置有较大差别的情况；
图3-在图2的定位结果准确的情况下，重新生成的参照图像与实时图的比较结果应该出现的情形。
图中的十字形标记代表两幅图像中的同一位置(像素)。
具体实施方式
现有技术中，如果图像引导***给出的定位结果偏差小，这种情况定位结果是否准确比较好判断，按现有方法即可判别。关键在图像引导***给出的定位结果偏差较大情况下，现有技术则不能判断定位结果是否准确的，更不要说基于定位结果进行调整了。如果基于错误的定位结果进行治疗调整，有可能使病人实际位置与完全摆放到位的位置之间的偏差越调越大。如果设备根据错误的定位结果调整治疗的方位，则可能错过病灶而对健康组织造成伤害，后果更为严重。
本发明的目的正是基于此，而提出一种图像引导***给出的定位结果偏差较大情况下该定位结果是否准确的判断方法，当然，本方法同样能对定位结果偏差较小时定位结果是否准确给出准确的判断。这里的定位结果是图像引导***根据实时图与参照图像计算出的病人位置偏差。本方法判断步骤为：
(1)根据所述定位结果重新生成参照图像，如数字重建放射图；现有技术已经能够完成该步骤。
(2)基于重新生成的参照图像与图像引导***给出的上述实时图进行比较，即比较两图是否吻合，如果两图吻合，则所述定位结果是准确的，否则所述定位结果不准确。即如果第1)步所述定位结果准确度很高，根据该定位结果生成的DRR中各解剖地标位置应与产生当前定位结果的实时X射线图能够很好的吻合，否则不能很好的吻合。
如果根据图2的定位结果重新生成参照图像，在定位结果准确的情况下，重新生成的参照图像与实时图的比较结果应该如图3所示。图3中的左图代表重新生成的参照图像，右图代表实时图。
关于两图是否吻合的判断，现有技术已能够实现(如使用前述手工比位工具或用计算机算法实现)，在此不赘述。
所述图像引导***为X射线图像引导***，所述实时图为X射线实时图。本发明可应用于各种能量的X射线图像引导，包括兆伏(MV)和千伏(KV)X射线，而X射线图像引导***可以包括一套或多套X射线图像仪。
本发明的参照图像在实际医疗中主要指数字重建放射图，数字重建放射图是模拟X射线穿透人体的成像过程和方位，根据病人的三维解剖图像用计算机重建的数字化的放射图。所述三维解剖图像为CT影像图、磁共振成像图、正电子发射断层扫描图或3D旋转血管造影图。生成的数字重建放射图可以包括软组织，骨骼组织，植入体内的物体(器械)的信息，可以排除或包括体外各种位于X射线成像***视野内的物体的信息。按定位结果重新生成的数字重建放射图可以做近似，近似程度可以由X射线成像***视野内各空间点在数字重建放射图上的位置偏差决定。
为了更好地理解本发明，在此举一个例子加以说明：假设有一个任务是要加工一个与标准砝码(如5Kg)一样重的新砝码；新砝码做好后会放在秤上称重；同时有一台天平，可以比较砝码重量是否(大致)相等，用以确认称重结果是否准确。如果新砝码称出的重量是5Kg，可将新砝码和5Kg的标准砝码放在天平两端比较。如果平衡，说明新砝码重量是5Kg，称出的重量准确；否则称出的重量不准确。但如果新砝码称出的重量是6Kg，则称出来的6Kg结果是否准确，在上述(装备)条件下还不能确定，因为6Kg或7Kg的新砝码和5Kg的标准砝码比较都会导致天平不平衡，即无法确认称出来的6Kg结果是否准确。于是一个解决方案是：按称出的重量(6Kg)重新做一个标准砝码与该新砝码在天平上进行比较，如果天平平衡，则6Kg重的称重结果是准确的，可信的，否则不准确。本发明中，图像引导***相当于秤，参照图像即相当于标准砝码，实时图相当于新砝码，定位结果即相当于秤称出来的结果(可以认为是6Kg，也可以认为是两者的偏差1Kg)，比较两图是否吻合即相当于天平两端的砝码是否平衡，根据定位结果重新生成参照图像相当于根据6Kg的称重结果做一个6Kg重的标准砝码。
本发明能够准确、可靠地判断定位结果是否准确，基于这样的判断，医生就可以决定是否根据该定位结果来调整病人位置或设备位置。如定位结果准确，就可以根据定位结果来调整病人或设备位置，以达到最佳的治疗效果；反之，则不能据此进行调整。
本方法可用于各种使用X射线成像***引导定位的医疗手段中，如肿瘤等需要放射疗法的疾病治疗过程，当然也不局限于疾病治疗，只要采用了本发明判断方法的原理，其它领域的使用都应当认为是在本发明的保护范围内。
Claims (4)
1.图像引导***给出的定位结果是否准确的判断方法，所述定位结果是图像引导***根据实时图与参照图像计算出的病人位置偏差，其特征在于：本方法判断步骤为：
(1)根据所述定位结果重新生成参照图像；
(2)基于重新生成的参照图像与图像引导***给出的上述实时图进行比较，比较两图是否吻合，如果两图吻合，则所述定位结果是准确的，否则所述定位结果不准确。
2.根据权利要求1所述的图像引导***给出的定位结果是否准确的判断方法，其特征在于：所述图像引导***为X射线图像引导***，所述实时图为X射线实时图。
3.根据权利要求2所述的图像引导***给出的定位结果是否准确的判断方法，其特征在于：所述参照图像为数字重建放射图，数字重建放射图是模拟X射线穿透人体的成像过程和方位，根据病人的三维解剖图像用计算机重建的数字化的放射图。
4.根据权利要求3所述的图像引导***给出的定位结果是否准确的判断方法，其特征在于：所述三维解剖图像为CT影像图、磁共振成像图、正电子发射断层扫描图或3D旋转血管造影图。
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