[发明专利]一种基于呼吸相位的胸部或腹部CT图像的回顾性分类方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种医学CT图像的处理方法，具体涉及根据呼吸相位对人体CT图像进行分类的方法，该方法所得到的CT图像可用于制订肿瘤放射治疗计划。

背景技术

计算机断层成像技术，即CT(Computed Tomography)是肿瘤放射治疗必不可少的工具和技术。4D-CT是一种评价肿瘤和器官运动的新技术，即在CT扫描的过程中，同步记录代表病人呼吸运动的时间信息，所以在扫描结果中除三维空间信息外还包括了病人呼吸运动的时间信息。它可以实现对运动肿瘤形状的动态观察，为研究肿瘤的运动提供了条件。对比与3D-CT，4D-CT不仅可以减少器官的运动伪影而且可以体现肿瘤和正常器官的运动信息，根据不同病人的呼吸运动的个体差异性进行个体化的放疗计划设计。该技术应用于放疗定位、计划制定及实施中，从而进入图象引导的四维放射治疗时代。

现代医学研究结果显示，影响肿瘤放射治疗时精确定位的众多因素中，呼吸运动最为显著。因此，CT图像的回顾性分类是将所得的各床位的CT图像按一个呼吸周期的时相进行归类。然而，要进行上述分类就需要在带PRM系统的计算机断层成像设备上进行。由于带PRM系统的计算机断层成像设备具有一套获得两个荧光标记点的光学系统(PRM系统)，因此我们且不说它的复杂性和设备造价高的不足，就肿瘤放射治疗时精确定位来说还存在下述缺陷：1、由于制订肿瘤放射治疗计划的CT扫描与计划的执行往往不是在同一张床上进行，因此难免存在换床的误差；2、即使是在同一张床上进行，由于所述的光学系统中的具有荧光标记点的塑料盒放在人体的不同位置也会影响实际放疗效果；3、CT扫描的过程是将患者置于热塑固定体模内进行的，患者呼吸过程中的起伏运动受到所述体模的限制，使得PRM系统不能准确地测出呼吸幅度，进而不能正常重建4D-CT。

对于带PRM(Realtime Position Management，RPM)系统的计算机断层成像设备重建4D-CT方法(如Keall P J，Starkschall G，Shukla H，Forster K M，Ortiz V，Stevens C W，Vedam S S，George R，Guerrero T andMohan R 2004Acquiring 4D thoracic CT scans using a multislice helical method Phys.Med.Biol.492053-67)，在CT扫描时，RPM系统与CT机相互通信，通过CT机的出射线信号实现CT扫描与跟踪信号的联动，获得每张CT图像成像时两个荧光标记点的高度信号，这个信号作为呼吸特征信号并绘制出每个床位的呼吸特征曲线，对呼吸特征曲线中两个波峰和中间的波谷分别设为0°，180°，360°相位角度，其余相位通过线性插值获得相位角度实现4D CT回顾性分类。带PRM(Realtime Position Management，RPM)系统的计算机断层成像设备除了上述已经讨论的缺陷外，在该方法中涉及的呼吸周期被认为是在扫描前测得的固定不变的，没有考虑扫描状态时呼吸频率的变化的事实，无法挑选出扫描状态时周期变化差异最小的4D-CT分类，该方法实现的回顾性分类也就不能精确反映扫描状态时呼吸周期的规律，其不准确性是显然的。

此外，张书旭等提出了一种在多螺旋CT上重建4D-CT的方法(中国组织工程研究与临床康复，第14卷，第26期，2010-06-25，作者：张书旭等)，该方法如下所述：分割出读入的Cine模式扫描CT图像并进行目标组织的体积计算，然后根据目标组织随呼吸过程变化，确定每一张图片在一个完整呼吸周期中的相位，最后将各床位的CT图像按相位归类。由以上描述可见，上述方法没考虑呼吸频率的变化，即将所得到的各床位的图像按一个固定周期的相位进行分类，因此难免出现某一图像的分类相位与实际相位不符。众所周知，受自身因素和外部条件的影响，人的每一个呼吸周期是不等的，因此用不变的呼吸周期对每一床位的图像进行呼吸相位分类，所造成的不准确性是可预见的。故，将采用上述方法所得到的回顾分类的图像用于制订肿瘤放射治疗计划，同样存在不精确性。

发明内容

鉴于现有技术存在上述不足，本发明所要解决的技术问题是提高基于呼吸相位的CT图像的回顾性分类的准确性。

现代医学形态学研究结果表明，受呼吸运动影响的人体器官，虽然每一个呼吸周期是不等的，但是其胸部扩张和收缩的变化曲线近似于正弦波，且每一个周期的变化曲线基本相似。基于上述理论，本发明解决上述问题的技术方案如下所述：