基于超声图像的婴儿脑部肿瘤放疗计划调整方法及设备与流程

本发明具体涉及一种基于超声图像的婴儿脑部肿瘤放疗计划调整方法及设备。

背景技术：

1、儿童颅内肿瘤是最常见的儿童期实体性肿瘤国外报道占全部儿童肿瘤的18.6％仅次于白血病国内为13.5％。每年新增发病数2～5人/10万占所有颅内肿瘤15％～20％。由于ct和mri等技术的应用使儿童颅内肿瘤发病率呈增高趋势。儿童颅内肿瘤的5年生存率约67％占儿童肿瘤死亡率的30％是肿瘤死亡。

2、放射治疗是目前儿童颅内肿瘤的治疗主要治疗手段之一。治疗儿童颅内肿瘤的最终目标不是简单的医学上治愈，而是追求生存者长期健康、良好的认知功能和高水平生活质量。这使得目前的治疗方式面临两难境地，放射治疗取得良好治愈率的同时也带来了严重的副作用，但是力图将毒性降至最低的治疗方案可能又会增加肿瘤复发和进展的机率，所以提高放射治疗的准确性是降低放射治疗副作用是提高放射治疗效果的关键。

3、cn207506790u公开了“体部立体定向放疗追踪检测颗粒球”，该体部立体定向放疗追踪检测颗粒球体积相对金属粒子要大，不易移位以保证放疗定位的精确性。同时，该发明由ct进行定位扫描追踪，有电离辐射危害，需要有创植入人体内可以进行治疗。

4、cn217645337u公开了“一种立体定向放射治疗追踪标记物”，该标记物本体为长粒状且由稳定的mri显影材料制成，标记物本体的横截面外轮廓呈正多边形，正多边形的内角呈钝角。该发明使得标记物外表面具有在显影下易显示的条纹样，并以纵向棱防止粒子在体内扭转，便于体内的固定。该发明由ct进行定位扫描追踪，有电离辐射危害，由mri进行定位扫描追踪，不具有实时性，需要有创植入人体内才可以进行治疗。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提出了一种基于超声图像的婴儿脑部肿瘤放疗计划调整方法及设备。

2、为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

3、一方面，本发明公开一种基于超声图像的婴儿脑部肿瘤放疗计划调整方法，包括以下步骤：

4、放射治疗的同时，利用超声通过婴儿未闭合的囟门作为透声窗获取颅腔内脑组织的超声图像；

5、利用采集的超声图像对婴儿颅腔内的肿瘤位置进行追踪；

6、基于肿瘤位置的信息，调整放射治疗计划。

7、在上述技术方案的基础上，还可做如下改进：

8、作为优选的方案，在“放射治疗的同时，利用超声通过婴儿未闭合的囟门作为透声窗获取颅腔内脑组织的超声图像”之前还包括以下内容：选择合适频率的超声探头。

9、作为优选的方案，“利用采集的超声图像对婴儿颅腔内的肿瘤位置进行追踪”具体包括以下步骤：

10、对超声图像进行预处理；

11、在预处理后的超声图像进行目标肿瘤定位；

12、使用无色卡尔曼滤波法预测肿瘤的位置。

13、作为优选的方案，“对超声图像进行预处理”具体为：

14、采用非局部均值图像降噪算法对超声图像进行去噪处理。

15、作为优选的方案，“在预处理后的超声图像进行目标肿瘤定位”具体为：

16、采用基于参数活动轮廓模型的追踪算法或自动勾画肿瘤病灶区域的方法对超声图像进行目标肿瘤定位。

17、作为优选的方案，“在预处理后的超声图像进行目标肿瘤定位”具体包括以下内容：

18、在目标轮廓附近定义一条能够发生形变的轮廓曲线；

19、根据轮廓曲线方程和图像特征构建曲线的能量泛函，对该能量泛函求极小值，当能量泛函达到最小值的时候，轮廓曲线在内力和外力的双重作用下最终收敛至目标的真实轮廓；

20、根据得到的真实轮轮廓线求取其质心坐标，作为下一步跟踪目标的起始点。

21、作为优选的方案，“使用无色卡尔曼滤波法预测肿瘤的位置”具体包括以下内容：

22、利用sigma点采样对随机变量进行近似选取，若采取对称采样策略，所得的采样点及其权重可由下式得到；

23、

24、

25、

26、其中：为初始时刻肿瘤位置的估计值；

27、p0＝cov(x0)为初始时刻肿瘤位置的方差；

28、n为状态向量的维数；

29、k为比例参数；

30、在采样sigma点的基础上对肿瘤位置进一步预测，根据历史时刻所有的测量信息对状态向量做最小方差估计，估计的优劣用状态协方差描述，得到的预测均值和方差；

31、然后，进行测量修正，获得当前时刻体外标记物的测量信息后，对肿瘤位置的估计值进行修正，得到最优估计值，最优估计的优劣通过误差协方差评价；

32、按照此步骤依次递推，在建立状态模型和测量模型的基础上，每采集到一组体外标记物的运动信息预测出体内肿瘤的运动位置。

33、此外，本发明还公开一种基于超声图像的婴儿脑部肿瘤放疗计划调整设备，包括：

34、一个或多个处理器；

35、存储器；

36、以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在存储器中并被配置为由一个或多个处理器执行，一个或多个程序包括用于实现上述任一种婴儿脑部肿瘤放疗计划调整方法的指令。

37、本发明公开一种基于超声图像的婴儿脑部肿瘤放疗计划调整方法及设备，解决了婴儿脑部肿瘤在放疗过程中肿瘤靶区随呼吸运动带来的放疗效果下降问题，具有以下有益效果：

38、第一，本发明利用超声通过未闭的囟门作为透声窗可见颅腔内占位情况，通过超声采集图像的方法，解决了婴儿脑部肿瘤图像实时采集的问题。

39、第二，本发明通过基于超声图像对脑部肿瘤追踪算法确定肿瘤的位置变化，最终得到肿瘤位置的位置偏差后，输入放疗计划系统，通过自动计划进行放疗计划的自动调整，实现婴儿脑部肿瘤的动态精准放疗，减小对正常脑部组织的损伤。

40、第三，本发明降低因设备升级造成的成本升高，提升临床普及率。

41、第四，本发明可在放射治疗过程中实时监测。

技术特征：

1.基于超声图像的婴儿脑部肿瘤放疗计划调整方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的婴儿脑部肿瘤追踪方法，其特征在于，在“放射治疗的同时，利用超声通过婴儿未闭合的囟门作为透声窗获取颅腔内脑组织的超声图像”之前还包括以下内容：选择合适频率的超声探头。

3.根据权利要求1或2所述的婴儿脑部肿瘤放疗计划调整方法，其特征在于，“利用采集的超声图像对婴儿颅腔内的肿瘤位置进行追踪”具体包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的婴儿脑部肿瘤放疗计划调整方法，其特征在于，“对超声图像进行预处理”具体为：

5.根据权利要求3所述的婴儿脑部肿瘤放疗计划调整方法，其特征在于，“在预处理后的超声图像进行目标肿瘤定位”具体为：

6.根据权利要求5所述的婴儿脑部肿瘤放疗计划调整方法，其特征在于，“在预处理后的超声图像进行目标肿瘤定位”具体包括以下内容：

7.根据权利要求1所述的婴儿脑部肿瘤放疗计划调整方法，其特征在于，“使用无色卡尔曼滤波法预测肿瘤的位置”具体包括以下内容：

8.基于超声图像的婴儿脑部肿瘤放疗计划调整设备，其特征在于，包括：

技术总结
本发明公开一种基于超声图像的婴儿脑部肿瘤放疗计划调整方法及设备，该方法包括以下步骤：放射治疗的同时，利用超声通过婴儿未闭合的囟门作为透声窗获取颅腔内脑组织的超声图像；利用采集的超声图像对婴儿颅腔内的肿瘤位置进行追踪；基于肿瘤位置的信息，调整放射治疗计划。本发明利用超声通过未闭的囟门作为透声窗可见颅腔内占位情况，通过超声采集图像的方法，解决了婴儿脑部肿瘤图像实时采集的问题，实现婴儿脑部肿瘤的动态精准放疗，减小对正常脑部组织的损伤。

技术研发人员：张家乐,任钰,姚毅
受保护的技术使用者：苏州雷泰医疗科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12