[发明专利]一种动态磁共振影像引导放射治疗的运动管理方法

说明书

本发明一种动态磁共振影像引导放射治疗的运动管理方法，设置包含肿瘤靶区的图形模板，用基于归一化互相关的模板匹配算法求出追踪目标在每一帧动态磁共振影像中的位置；将追踪目标所在位置减去参考位置，求得追踪目标相对于参考位置的头脚和腹背方向的位移值；判断头脚与腹背方向位移值是否超出追踪边界；当头脚方向或腹背方向位移值超过追踪边界时关闭射线；当头脚方向与腹背方向位移值均小于或等于追踪边界时开启射线或保持射线开启状态；判断是否完成本次治疗；如果完成本次治疗，关闭射线或保持射线关闭状态，结束整个运动管理过程；如果没有完成本次治疗，继续运动管理过程直至完成本次治疗。本发明提高了治疗时施照的准确性和治疗效率。

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，具体地涉及用于动态磁共振影像(cine-MRI)引导放射治疗时的运动管理方法，还涉及计算机技术领域中的目标追踪技术。

背景技术

动态磁共振影像引导放射治疗中，常用的目标追踪算法是基于特征的目标追踪算法，直接求得追踪目标的边界。但低场强下采集到的动态磁共振影像噪声比较大，分辨率较低，用基于特征的边界提取方法易受到噪声干扰，而基于归一化互相关(Normalized CrossCorrelation,NCC)的模板匹配算法的准确性已经得到了广泛认可，在噪声较大且分辨率不高的动态磁共振影像上也有较高的鲁棒性。目前动态磁共振影像引导放射治疗临床应用设备上选用的是基于边界检测的靶区实时勾画，由于追踪准确性不够高而影响治疗时射线照射的准确性和治疗效率。

动态磁共振影像引导放射治疗系统中除追踪算法部分外，当前主流(商用)的控制射线开关的方法是基于肿瘤靶区(gross tumor volume，GTV)超出追踪边界的面积占肿瘤靶区面积的比值来控制射线开关，当比值超过预设值则关闭射线，低于或等于预设值则开启射线。但是目前以此方法进行运动管理时门控阈值的最佳取值尚不明确，还需要不断优化并在临床中验证。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明的目的是提出一种动态磁共振影像引导放射治疗的运动管理方法，对肿瘤目标追踪有较好的鲁棒性，并且不是采用基于靶区移出百分比的方法，而是基于靶区移动位移的方法进行运动管理，能够直接、准确的确定肿瘤的运动范围，从而提高治疗时射线束照射肿瘤的准确性和治疗效率。

为达成本发明的目的，本发明提供一种动态磁共振影像引导放射治疗的运动管理方法，所述的方法的技术方案是通过如下步骤实现的：

步骤A1：设置完全包含肿瘤靶区的图形模板；

步骤A2：在所求的动态磁共振影像中的追踪目标搜寻范围内，通过遍历每个与图形模板形状和尺寸大小完全相同的单元并计算对应的归一化互相关系数，以归一化互相关系数最大值所在的位置作为追踪目标所在的位置，从而获得追踪目标在每一帧动态磁共振影像中的位置；

步骤A3：将追踪目标所在位置减去参考位置，分别求得追踪目标相对于参考位置的头脚方向和腹背方向的位移值或者相对于参考位置的任意方向的位移值；

步骤A4：判断头脚方向与腹背方向位移值或者选定的其他任意方向的位移值是否超出追踪边界；

步骤A5：当头脚方向或腹背方向位移值或者选定的其他任意方向的位移值超过追踪边界时，关闭射线；

步骤A6：当头脚方向与腹背方向位移值或者选定的其他任意方向的位移值均小于或等于追踪边界时开启射线或保持射线开启状态；

步骤A7：判断是否已经完成本次治疗；

步骤A8：如果已经完成本次治疗，则关闭射线或保持射线关闭状态，结束整个运动管理过程；如果没有完成本次治疗，则返回步骤A2，直至完成本次治疗。

优选地，步骤A1所述图形模板是临床中最关注的肿瘤靶区，也可以是临床中关注的其他感兴趣区域。