[发明专利]一种自适应放疗结构自动勾画方法、设备和存储介质

说明书

本发明属于放疗技术领域，涉及一种自适应放疗结构自动勾画方法、设备和存储介质。该方法包括如下步骤：输入患者数据；对患者医学影像进行预处理；利用第一级深度神经网络对患者影像中的人体器官结构进行分类定位；根据分类定位结果，利用第二级深度神经网络对人体器官结构进行分割勾画；将分割勾画结果输出。本发明提供的自适应放疗结构自动勾画方法充分发挥了深度神经网络对图像分类、分割全自动快速计算的优势，在放疗结构的分类和分割过程中避免人工干预，而能够根据影像数据，自适应扫描部位与器官结构，完成全自动勾画处理。将传统需要人工干预的数十分钟乃至数小时的勾画工作，缩短到数分钟即可完成。

技术领域

本发明属于放疗技术领域，涉及一种自适应放疗结构自动勾画方法、设备和存储介质。

背景技术

肿瘤是危害人类健康的重要疾病。随着社会人口的老年化，其发病率和死亡率仍将继续提升。放射治疗是肿瘤治疗的重要手段之一。

肿瘤放疗危及器官勾画是保证放疗安全的前提，目前常用的勾画方式有两种：一种是手工勾画，即：对于每个器官，医生根据CT/MR等影像内容使用软件中的画笔或者笔刷，在图像上依据轮廓边界手动逐一勾画各个危及器官；纯手动勾画效率很低，一个病人的图像序列往往需要数小时才能完成勾画工作。另一种是半自动勾画，即：医生选择半自动勾画工具，分别对每个器官、结构进行勾画，在勾画过程中，医生根据器官结构特点，可以选择不同半自动勾画工具与方法(如边缘检测跟随，灰度值阈值，模板配准等)。这些工具或者方法，需要根据每个器官结构进行人工干预或人工参与交互，效率比纯手动勾画有一定提高；但是仍然需要一段时间来完成，根据医生经验，一般需要20～30分钟完成。如图1所示为放疗全流程示意图，在放疗过程中通过人工或半自动的形式对放疗结构包括靶区及危及器官进行勾画。

发明内容

本发明的目的在于为克服上述现有技术中的缺陷而提供一种自适应放疗结构的自动勾画方法、设备和存储介质。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种自适应放疗结构的自动勾画方法，适于在计算设备中执行，包括如下步骤：

(1)输入患者数据，所述的患者数据包括患者医学影像；

(2)对患者医学影像进行预处理；

(3)利用第一级深度神经网络对患者影像中的人体器官结构进行分类定位；

(4)根据定位结果中包含器官的种类，选择与其相匹配的器官分割神经网络作为第二级深度神经网络对人体器官结构进行分割勾画；

(5)将分割勾画结果输出。

本发明进一步优选地，所述的放疗结构包括靶区及危及器官。

步骤(1)中，所述的患者数据通过本地读取或网络传输输入到计算设备。

所述的预处理是对输入的患者医学影像进行数据格式调整；所述的预处理包括统一所输入医学影像的空间分辨率和/或将医学影像裁剪为相同大小，和/或噪声归一化处理。通过预处理将数据统一处理为与后续第一级与第二级深度神经网络模型相匹配的格式。

所述的第一级深度神经网络的训练步骤包括：

(i)把人体从头到脚依次分割成若干区域；使用独热编码或文本标签制作与上述分割区域对应的人体分类标签并对训练数据进行标注；其中，所述的标注是以文本标签或者数据编码的形式对每张训练图像标注出所包括的器官内容

(ii)将训练数据进行插值处理；

(iii)对裁切的训练数据进行数据增强，从而增强深度卷积神经网络模型的泛化能力；