[发明专利]一种观察子宫肿瘤放疗总剂量的分布图像的生成方法

权利要求书

1.一种观察子宫肿瘤放疗总剂量的分布图像的生成方法，该方法由以下步骤组成：

（1）读取含施源器的盆腔HDR CT图像、盆腔HDR剂量分布图像、不含施源器的盆腔IMRT CT图像和盆腔IMRT剂量分布图像；

（2）根据图像中像素点CT值大小的不同，采用区域生长的分割法分割出含施源器盆腔HDR CT图像中的施源器区域，并赋予所分割出的施源器区域像素值为0，得到施源器区域像素值为0的盆腔CT图像，然后将施源器区域像素值为0的盆腔CT图像中的施源器区域用1表示，其他区域用0表示，得到掩膜图像；

（3）利用变形场将掩膜图像进行收缩变形，该收缩变形的具体步骤如下：

在三维直角坐标系中，令收缩变形力F在x和y方向上的收缩变形力为掩膜图像在x和y方向上的梯度，收缩变形力F在z方向上的收缩变形力为0，然后求解下式（Ⅰ）所示的Navier-Stokes方程，得到收缩的变形场u和收缩变形的掩膜图像，

▽²v+▽(▽·v)+F=0     （Ⅰ）

上式（Ⅰ）中，▽为梯度，▽²为拉普拉斯算子，v为变形场的速度，F为收缩变形力；

（4）用步骤（3）所得的变形场u分别对施源器区域像素值为0的盆腔HDR CT图像进行收缩形变，得到收缩变形的盆腔HDR CT图像；然后搜索出收缩变形的盆腔HDR CT图像中对应于收缩变形的掩膜图像中像素值不等于0的点，并对所述不等于0的点进行线性插值，得到去除施源器后的盆腔HDR CT图像；

（5）以不含施源器的盆腔IMRT CT图像为浮动图像，以去除施源器后的盆腔HDR CT图像为参考图像进行变形配准，同时得到配准变形场r和变形配准后的盆腔IMRT CT图像；

（6）用步骤（5）得到的配准变形场r对盆腔IMRT剂量分布图像进行变形，得到变形配准后的盆腔IMRT剂量分布图像；

（7）分别搜索变形配准后的盆腔IMRT CT图像和变形配准后的盆腔IMRT剂量分布图像中对应于收缩变形的掩膜图像中像素值不等于0的点，并将搜到的点的像素值赋予0，得到变形配准后阴道内部像素值为0的IMRT CT图像和变形配准后阴道内部像素值为0的剂量分布图像；

（8）以变形配准后阴道内部像素值为0的盆腔IMRT CT图像作为浮动图像，施源器区域像素值为0的盆腔HDR CT图像为参考图像进行变形配准，同时得到配准变形场q和变形配准后阴道区域扩大的盆腔IMRT图像；

（9）用步骤（8）得到的配准变形场q对变形配准后阴道内部像素值为0的剂量分布图像进行变形，得到变形配准后阴道区域扩大的盆腔IMRT剂量分布图像；

（10）将变形配准后阴道区域扩大的盆腔IMRT剂量分布图像与盆腔HDR剂量分布图像进行叠加，再把叠加结果与含施源器的盆腔HDR CT图像进行图像融合，得到具有人体解剖结构的辐射总剂量的分布图像。

2.根据权利要求1所述的一种用于观察子宫肿瘤放疗总剂量的分布图像的生成方法，其特征在于，所述求解式（Ⅰ）所示的Navier-Stokes方程的方法为迭代的方法，该方法的由以下步骤组成：

（A）采用下式（II）进行卷积运算，

ν^(k)＝φ_s*F^(k)     （II）

式（II）中，v为变形场的速度，φ_s为三维高斯核函数，F为收缩变形力，k为迭代循环次数的序号；

（B）采用下式（III）计算变形场的增量

∂u(k)∂t=v(k)-(vx(k)∂u(k-1)∂x+vy(k)∂u(k-1)∂y+vz(k)∂u(k-1)∂z)---(III)]]>

式（III）中，v为变形场的速度，u为变形场，k为迭代循环次数的序号，t为时间；

（C）采用下式（IV）计算本次迭代得到的变形场的增量并将其累加在上一次迭代所得到的变形场上，得到本次迭代的变形场，

u(k)=u(k-1)+δt∂u(k)∂t---(IV)]]>

式（IV）中，u、t和k与上式（III）相同；其中δ_u为每一次迭代允许的变形场的增量的最大值，其取值范围为0＜δ_u＜1；

（D）用当次迭代所得的变形场u，对上一次迭代中的掩膜图像进行收缩变形，得到本次迭代的掩膜图像；

（E）重复步骤上述（A）～（D），直至下式（V）中的终止参数ε_u小于或等于1.0×10^-14迭代终止，

ϵu=Σ∂u(k-10)∂t/Σ|u(k-10)|-Σ∂u(k)∂t/Σ|u(k)|---(V)]]>

式（V）中，u、t和k与上式（III）相同。