医学图像内基准点的定位方法及其装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及医学图像处理领域，特别涉及一种医学图像内基准点的定位方法及其
目.0
【背景技术】
[0002]随着现代化计算机技术和医学影像技术的发展，肿瘤的放射治疗进入了三维适形放疗的时代。肿瘤的三维适形放疗对肿瘤的定位精度提出了更高的要求，但同时也为肿瘤放射治疗所需的高精准度、更优的剂量分布和对健康组织的低损伤开辟了新的途径。
[0003]在目前的放射治疗设备中，通常利用锥束计算机断层成像设备(CBCT，ConeBeamComputed Tomography)所拍摄的医学图像作为放射治疗的定位图像，根据定位时的Conebeam CT图像与计划CT图像(计划CT图像是进行放射治疗计划所用到的CT图像)进行配准，确定肿瘤实时的精确位置，对放射治疗设备进行调整，以使治疗射线(通常为X射线，也可以是其他高能量射线)能够对肿瘤进行精确的照射。
[0004]目前进行扫描定位的方法通常分为两步，首先利用放射治疗设备的激光定位灯，投射多个激光到患者(被检查对象)皮肤上，在每个激光点处贴上金属标记物;之后对患者进行CT扫描，由医生或技师逐层查找定位图像，并在定位图像上手动选择定位图像中最亮的点作为金属标记物所对应的点(可称为基准点)，再手动进行基准点的连线，多个连线的交叉处作为基准点的中心，用于准确的指示肿瘤位置。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的问题是提供一种医学图像内基准点的定位方法及其装置，解决医生或者技师手动定位的不方便，以及手动定位造成的误差。
[0006]为解决上述问题，本发明提供了一种医学图像内基准点的定位方法，包括:基于图像强度的第一阈值，形成所述医学图像的第一区域;基于图像强度的第二阈值，形成所述医学图像的第二区域;所述第二阈值小于所述第一阈值;确定所述第一区域内的种子点;将覆盖了所述种子点的第二区域经过筛选，得到基准点。
[0007]优选的，所述确定第一区域内的种子点包括:基于连通区域面积设定第三阈值;选取第一区域内低于所述第三阈值的连通区域为种子点。
[0008]优选的，所述筛选方法包括:基于连通区域面积设定第四阈值;选取覆盖了所述种子点的第二区域内低于所述第四阈值的连通区域作为基准点。
[0009]优选的，还包括:在所述得到基准点后，基于基准点特征判断所述基准点的方位。所述基准点特征由以下的至少一种进行确定:基准点在医学图像内坐标、图像内穿过基准点的直线中空气和组织的长度比例。
[0010]优选的，还包括:在所述基于基准点特征判断基准点方位后，对基准点进行组合。所述对基准点进行组合包括:所述医学图像为由一组二维图像组成的三维图像;基于一个当前二维图像内的上方基准点，定位与其相近二维图像内的所有基准点；根据基准点坐标分别确定一个左侧基准点和右侧基准点，保留所有的上方基准点，形成基准点组合。
[0011]优选的，所述医学图像为CT图像，第一阈值和第二阈值的设定基于亨氏值。
[0012]优选的，所述基准点位于医学图像中被检体的体表处。
[0013]为解决上述问题，本发明在医学图像内基准点定位方法的基础上，还提供了对应的定位装置。
[0014]与现有技术相比，本发明的技术方案对医学图像内的基准点进行自动化的定位处理，节省了医生的操作时间，避免了人工定位的误差。更进一步的，本发明的技术方案对于基准点的定位速度快，准确性高，适用于识别定位多种类型的基准点。
【附图说明】
[0015]图1是放射治疗设备的结构示意图；
[0016]图2a是包含一种基准点的医学图像示意图；
[0017]图2b是包含另一种基准点的医学图像示意图；
[0018]图3是本发明医学图像内基准点定位方法的流程图；
[0019]图4是本发明方法的初始医学图像示意图；
[0020]图5a是本发明初始医学图像的第一区域示意图；
[0021 ]图5b是本发明初始医学图像的第二区域示意图；
[0022]图6是本发明对根据基准点确定基准点特征的示意图；
[0023]图7是本发明医学图像内基准点定位装置的结构图。
【具体实施方式】
[0024]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做详细的说明。在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的【具体实施方式】的限制。
[0025]图1是放射治疗设备的结构示意图，参见图1，放射治疗设备100包括机架101和病床102。机架101包括治疗头103，治疗头103可以发出用于成像的低能级X射线，也可以发出用于放射治疗的高能级X射线。和治疗头103相对设置的电子射野设备(EPID，EleCtroniCPortal Imaging Device)可以作为X射线的探测器，用于接收X射线。病床102用于承载患者，可以将患者移动到治疗头103下方。
[0026]当采集定位图像时，放射治疗设备100的激光定位灯(图中未示出)将激光投射到患者的体表处，待医生或技师将金属标记物固定于激光点处后，对患者进行定位成像，治疗头103发出低能级X射线，电子射野设备104接收穿过患者的X射线，形成治疗头103发射X射线角度下的投影图像(project1n image)。待治疗头103旋转一定角度，形成足够的投影图像后，由投影图像经过图像重建(image reconstruct1n)得到CT图像，作为患者的定位图像。
[0027]以上介绍的放射治疗设备为同源双束设备，在一些情况下，定位图像的采集可以由独立的CT成像设备进行，即用于成像的X射线由独立的X射线球管发出，由X射线探测器接收。
[0028]由于肿瘤位置的不同，金属标记物可以放置在患者头部、躯干、四肢等位置，用于指示不同位置处的肿瘤。金属标记物本身的形状可以存在多种，例如柱状、十字型等。在一张定位图像上可以出现一组基准点(图像中对应金属标记物)，也可以出现多组基准点，用来指示一个或多个位置，这取决于实际放射治疗的定位需求。图2a示意出了一张脑部的CT定位图像，图中有3个基准点，每个基准点在图中为圆点形；图2b示意出了一张腹部的CT定位图像，同样有3个基准点，左侧基准点在图中为圆点形，上方和后侧的基准点在图中为线形。
[0029]在本发明的技术方案中，定位图像也可以是由磁共振设备(MRT,MagneticResonance Tomography)采集得到。在这种情况下，由于成像原理不同，固定于患者表面的标记物可以不采用金属标记物，而改为其他能够在磁共振图像中高亮显示的物质或装置，例如微型射频探针等。由磁共振设备采集得到的定位图像，同样适用于本发明的医学图像内基准点的定位方法，能够根据本方法找到基准点。
[0030]本发明的医学图像内基准点的定位方法的流程图参见图3，包括以下步骤:
[0031]S301，根据图像强度的第一阈值，形成所述医学图像的第一区域。
[0032]S302，根据图像强度的第二阈值，形成所述医学图像的第二区域。第二阈值小于所述第一阈值。
[0033]本发明的技术方案首先根据图像强度设置第一阈值和第二阈值，其中第二阈值小于第一阈值，具体可参见图4至图5。图4为CT设备采集得到的定位图像，对定位图像设定第一阈值，高于第一阈值的部分形成第一区域。具体通过设置阈值将图像二值化，将第一区域设置为掩膜(mask)形式方便计算。如图5a所示，第一区域包括了定位图像中像素较高的多个连通区域。由于CT图像中骨骼的亨氏值(HU，HounSfield Unit)也非常高，可能和基准点的亨氏值较为接近，因此第一区域可能同时包含部分骨骼。
[0034]对定位图像设定第二阈值，高于阈值的部分形成第二区域，如图5b所示。第二阈值的选取考虑到将定位图像进行分割，仅保留高于一定阈值的部分，便于进行之后步骤S304对第二区域内连通区域的筛选。
[0035]S303，确定所述第一区域内的种子点。
[0036]确定种子点的方式，可以根据连通区域的面积进行。例如在图5a的第一区域中根据连通区域面积设定第三阈值，将小于第三阈值的连通区域作为种子点。具体可以根据标记物的截面面积乘以一定的比例来确定第三阈值。而对于形状变化较大的标记物，可以根据标记物在对应的三维定位图像(三维定位图像由一组二维定位图像组成)的情况，例如为横断位图像、矢状位图像或者冠状位图像，去掉标记物在二维定位图像组内最大的截面面积后，取剩余定位图像层组的截面面积的平均值计算得到。由于部分骨骼和标记物的亨氏值近似，所以第一区域内会包含代表真实基准点的种子点501，以及代表骨骼的种子点502。
[0037]除了上述根据连通区域面积来确定种子点的方式，还可以通过其他方式，例如形态学方法确定种子点。例如，如果标记物在定位图像上的截面形状为圆点形，则在第一区域内寻找近似于圆点形的连通区域，作为种子点。种子点的确认也可以采用连通区域面积阈值法和形态学相结合的方法。
[0038]S304，将覆盖了所述种子点的第二区域经过筛选，得到基准点。
[0039]首先在步骤S302得到的第二区域内，找到覆盖种子点的连通区域(例如区域503、区域504)，这些区域是潜在的基准点。而没有覆盖种子点的连通区域(例如区域505)则必然不是基准点。
[0040]在第二区域内找到覆盖种子点的连通区域，具体可以采用将第二区域与第一区域内种子点直接对比的方式，或者将种子点放到第二区域内进行区域生长的方式。
[0041]对于覆盖了种子点的连通区域，因为有