[发明专利]基于超声图像获取伪CT的方法

说明书

本发明涉及一种基于超声图像获取伪CT的方法，包括：1)图像获取：先后采集CT及超声图像；2)图像预处理：在做形变配准及应用形变场之前统一两种模态图像的大小、像素间距及图像的起始位置，使得超声与CT图像处于同一空间坐标系中；3)超声图像拼接处理：通过增加扫描方向得到多个三维超声图像，利用多分辨率策略及B样条的配准方法，基于加权平均图像融合算法，进行图像拼接；4)基于像素块的随机森林获取伪CT。本发明基于超声图像所得的伪CT既具有CT的解剖结构信息，电子密度又满足剂量计算的要求，为术后宫颈癌等患者的自适应放疗提供了实时的CT图像信息，且避免患者由于CBCT(锥形束CT)扫描受到额外的辐射。

技术领域

本发明涉及医学及图像处理技术领域，尤其是一种基于超声图像获取伪CT的方法。

背景技术

肿瘤放射治疗是治疗恶性肿瘤的重要手段之一，在分次放疗实施的过程中，肿瘤及周围正常组织器官会存在不同程度的形变，导致肿瘤靶区剂量的降低或正常组织受照剂量的增加。随着图像引导放射治疗IGRT(Image Guided Radiation Therapy)和自适应放射治疗ART(Adaptive Radiation Therapy)等技术逐渐应用于临床放疗，由摆位误差、器官运动等因素所引起的肿瘤靶区剂量不均的问题得到了改善。

锥形束CT(CBCT，cone beam CT)作为临床放疗中常用的图像引导设备，已普遍应用于自适应放疗中。然而CBCT在进行摆位验证时多以患者骨性标志或灰度值进行刚体配准，忽略患者体内器官位置和形态的变化；CBCT图像的软组织分辨率不高且电子密度不准确，不能满足治疗计划精确计算的要求；CBCT会对患者带来额外的辐射剂量。

基于形变场下的伪CT都是通过超声图像间的配准所得，然而在图像配准时，若基于全局配准方法，形变范围大，不能充分考虑形变区域内的像素点，配准精度会下降；若基于局部配准方法，虽然缩小形变范围可避免上述局限，但基于多个感兴趣区域进行分步配准所得的形变场不连续，造成不同感兴趣区域临界处组织器官衔接不准确，利用平滑滤波处理可以解决此问题，却降低了图像的清晰度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提出一种基于超声图像获取伪CT的方法。

本发明所采用的技术方案为：一种基于超声图像获取伪CT的方法，包括以下步骤：

1)图像获取：先后采集CT及超声图像；

2)图像预处理：在做形变配准及应用形变场之前统一两种模态图像的大小，像素间距及图像的起始位置，使得超声与CT图像处于同一空间坐标系中；

3)超声图像拼接处理：通过增加扫描方向得到多个三维超声图像，利用多分辨率策略及B样条的配准方法，基于加权平均图像融合算法，进行图像拼接；

4)基于像素块的随机森林获取伪CT。

进一步的说，本发明所述步骤3)中，图像拼接是将一组具有重叠区域的小视角图像，经过图像配准、图像融合，组合成一幅大视角的新图像，新图像内包括拼接前图像内的所有像素信息。

再进一步的说，本发明所述的超声图像拼接处理的图像配准，按利用多分辨率B样条插值算法，基本原理为控制区域内点集，按照区域内点集密度由小到大将控制网格逐层分级；多分辨率B样条方法指对网格控制点逐层密集化；针对全局图像区域，根据控制顶点的逼近误差，使得控制网格的分辨率逐步细化，最终得到误差阈值允许范围内的配准结果。

再进一步的说，本发明所述的超声图像拼接处理的图像融合，采用渐入渐出的加权平均融合算法，融合后图像的新灰度值参考图像与浮动图像相应位置像素点灰度值的加权平均值。