CN108564576A - 一种图像区块数字识别的鼻咽癌摆位误差监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种图像区块数字识别的鼻咽癌摆位误差监控方法，应用计算机图像处理的方法自动识别鼻咽癌放射治疗中患者摆位图像中的具体误差的数据，快速准确并自动化的收集患者的住院号，摆位误差和采集日期，以减少人员的重复劳动并避免人工输入的错误，并可以便捷地进行远程数据查询和统计。

Description

一种图像区块数字识别的鼻咽癌摆位误差监控方法

技术领域

本发明涉及计算机图像处理与放射治疗领域，特别是一种图像区块数字识别的鼻咽癌摆位误差监控方法。

背景技术

鼻咽癌是中国南方及亚洲中国人种的高发头颈部肿瘤，放射治疗是当前鼻咽癌主要的治疗手段。鼻咽癌调强放射治疗可以最大限度的将射线剂量集中到肿瘤内，并使周围正常组织少受或免受不必要的照射。鼻咽癌有以下主要几个特点：（1）鼻咽癌周围紧邻重要的正常的组织多，器官运动少，体位固定和重复性好。（2）鼻咽癌具有向周围组织侵润的特点，靶区通常比较大且极不规则。（3）鼻咽癌的局部控制率与所受的照射剂量具有明确的相关性。调强放射治疗技术特性是可以在肿瘤的内部形成很高的较均匀的剂量，在靶区的边缘通常会形成很高的剂量梯度。因此，鼻咽癌最适宜进行调强放射治疗。

目前调强放射治疗本身主要特点是三精治疗：精确定位、精确计划、精确治疗。调强放射治疗中，精确治疗的最大的保证是患者治疗机下体位的确定。目前，机下体位获取和确定的方式也从以往的拍摄胶片或摄野影像片（Electronic portal imaging device，EPID），发展为锥形束CT（Cone-beam CT，CBCT）体位图像采集。一般而言，在鼻咽癌患者固定在治疗床上以后，准备进行治疗前，首先进行CBCT的扫描，最后重建出类CT的断面图像。而这组图像将代表本次治疗中患者的真正体位。然后利用CBCT图像与治疗计划设计时的CT图像进行图像配准。获取患者的摆位误差，包括平移和旋转的数据。如果最终配准获得的误差达到一定的限值之内，那么可以进行治疗，此时肿瘤最终受照射的剂量与治疗计划所设计的剂量几乎一致。如果误差超出限值，那么就要进行人工干预，调整患者的体位，直到其摆位误差达到限值（阈值）之内。而目前对于摆位误差的记录主要是采取手工记录的方式，这样治疗技师一方面需要分出更多的精力来进行准确记录，另外一方面也不利于最终误差的数据收集和远程查询。

随着计算机图像处理技术的发展，使用图像特征来识别数字技术已经获得了广泛使用。最为广泛应用的是车牌号码的识别。利用已有的数字特征来识别图像中的数字已经不是一件有难度的技术。在CBCT图像与CT图像配准后，获得摆位误差，目前CBCT软件厂家的数据或记录还需要技师的手工操作。这必然就有可能产生人为的误差。也会影响技师集中精力的进行鼻咽癌患者的治疗。另一方面，数据使用手工记录后，如果医生需要再次查询，还需要重新打开CBCT软件和翻阅治疗记录单才能获取完整的患者摆位误差信息。这样繁琐的过程会花费技师和医生很大的精力和时间。因此如何快速准确的自动化进行误差数据记录和数据收集，以及医生和相关人员的简单快速查询摆位误差数据是放射治疗质量控制面临的最大问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种图像区块数字识别的鼻咽癌摆位误差监控方法，以克服现有技术中存在的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种图像区块数字识别的鼻咽癌摆位误差监控方法，按照如下步骤实现：

步骤S1：进行CBCT图像扫描，并与计划CT图像进行图像配准，获取摆位误差图像；

步骤S2：获取所述摆位误差图像中对应的图像区块；

步骤S3：对所获取对应的图像区块中的数据进行识别，并分别获取：住院号、摆位误差以及日期时间，并存储至一数据库中；

步骤S4：通过对所述数据库远程查询，获取对应的数据。

在本发明一实施例中，在所述步骤S1中，还包括如下步骤：

步骤S11：确定体位；待检测用户采取仰卧位，平躺，并采用头枕加热塑模固定后，进行CBCT扫描；

步骤S12：CBCT图像的获取：在治疗机下通过XVI软件进行CBCT扫描；

步骤S13：CBCT图像与CT图像配准：在XVI软件中，导入患者的计划CT图像和对应的RT信息；选取CBCT图像中准备配准的区域，然后使用计划CT图像进行图像配准，配准方式采用骨配准方法，获得患者的摆位误差信息，包括六个方向的数据：左右平移、头脚平移、前后升降、沿头脚方向轴旋转、左右方向轴旋转、身体前后方向轴旋转；

步骤S14：摆位误差图像获取；使用计算机的屏幕复制功能键，复制图像配准结果界面，复制后打开计算机本身所带画板存入指定的文件夹。

在本发明一实施例中，在所述步骤S2中，通过一选取矩形框，分别选择以下三个区块：（1）住院号区块（2）六个方向误差区块（3）日期时间区块。

在本发明一实施例中，在所述步骤S3中，每个图像区块的识别还包括如下步骤：

步骤S31：读取所述摆位误差图像；

步骤S32：选择准备识别的图像区块，记录图像区块在摆位误差图像中的矩形位置，后续测试均使用该组矩形数据；

步骤S33：对矩形框内的图像区块进行二值化，生成黑白区块图像；

步骤S34：对二值化后的图像进行反相；

步骤S35：获取黑白区块图像中每列的像素和，生成一数字串；

步骤S36：获取所述数字串中两个0，或数字串开始至第一个0，或0至数字串结尾之间，连续非零区段数字串之和；不同连续非零区段的和对应不同待识别的数字或符号，通过将所获取的和与一预设识别列表进行比对，获取对应的待识别的数字或符号；若所获取的和对应多个待识别的数字或符号，则通过比对连续非零区段的数字串中的数字来判断待识别的数字或符号；

步骤S37：根据预设识别识别图像区域数据，获取住院号、六个方向误差或日期时间；

步骤S38：把区块识别的结果输出至数据库，并为配准结果图像文件命名；根据图像区块识别的数据，修改截屏配准结果图像的文件名，命名规则：住院号+日期+时间。

在本发明一实施例中，在所述步骤S4中，还包括如下步骤：

步骤S41：设置误差阈值；

步骤S42：根据住院号查询患者摆位误差信息；输入住院号，点击查询，显示查询结果；如果患者有多组摆位误差结果，将通过列表输出；选择要查询的时间，然后界面输出结果；界面显示的信息包括摆位误差图像以及摆位误差数据；通过点击测试按键，则会将摆位误差数据与所述误差阈值进行对比；如果超出所述误差阈值，会给予不同的警告提示；警告信息输出至所述数据库，以供查询。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明的创新点在于计算机图像处理的快速和简单的优势。同时利用标准数字可以准确识别的理念。通过反复训练图像获取数字串与相应的数字的对应关系表，然后应用这一对应关系表获取实际患者摆位图像中的住院号，摆位误差，摆位日期时间的准确数据，然后把这些数据存入数据库。同时把患者摆位图像经过处理后，以患者的住院号，日期时间组合为本图像的文件名，也存入指定的文件夹中。实现方便的远程查询和监控的目的。以上流程经过训练后，可以自动化的实施，从而大大提高了现场数据采集的速度和准确性，同时大幅减少医生和技师工作负担，为调强放射治疗中精确治疗的监控和实施提供了有力的技术保证。

附图说明

图1为本发明中图像区块数字识别的鼻咽癌摆位误差监控方法流程图。

图2为本发明中图像数字区块的选择示意图。

图3为本发明中图像区块数字识别的流程示意图。

图4为本发明中远程查询路流程示意图。

图5 为本发明实施例中住院号识别时使用的预设识别列表的对应表。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。

本发明提出了一种图像区块数字识别的鼻咽癌摆位误差监控方法，如图1至图4所示，主要利用放射治疗中最终CBCT软件获取的摆位误差的截屏图像，进行图像区块的数字识别，识别出患者住院号；六个方向的摆位误差，包括：患者左右平移、患者头脚平移、患者前后升降、患者沿头脚方向轴旋转、患者左右方向轴旋转、患者身体前后方向轴旋转；摆位误差获取的具体时间。获取后导入至数据库中，实现数据的远程查询，并可以远程查看最终配准的交互界面图像。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案，包括：

步骤S1：摆位误差图像的获取；

步骤S2：图像中数据区块的选取和识别，包括：住院号、摆位误差以及日期时间；

步骤S3：自动控制数据输出，包括：识别后数据导入数据库，与误差阈值比对，警示信息设置，摆位误差截屏图像的修改及存储；

步骤S4：远程查询及确认。

进一步的，在步骤S1中，患者在治疗技师的安排下，进行相应摆位的CBCT扫描，获取鼻咽癌患者摆位误差配准结果图像还包括如下步骤，其中，CBCT图像的获取和基本要求与计划CT摆位位置相同：

步骤S11：确定体位；待检测用户采样仰卧位，平躺，并采用头枕加热塑模固定后，进行CBCT扫描；

步骤S12：CBCT图像的获取；在治疗机下通过XVI软件进行CBCT扫描；

步骤S13：CBCT图像与CT图像配准；在XVI软件中，导入患者的计划CT图像和对应的RT信息，包括治疗计划，靶区及危及器官信息。选取CBCT图像中准备配准的区域，然后使用计划CT图像进行图像配准，配准方式采用骨配准方法，获得患者的摆位误差信息，包括六个方向的数据：左右平移、头脚平移、前后升降、沿头脚方向轴旋转、左右方向轴旋转、身体前后方向轴旋转。

步骤S14：配准结果图像的获取：使用计算机的屏幕复制功能键，复制图像配准结果界面。复制后打开计算机本身所带画板存入指定的文件夹。

进一步的，在步骤S2中，数字区块的选择还包括如下步骤：

步骤S21：通过选取矩形框，分别选择以下三种区块：（1）住院号区块（2）六个方向的误差区块（3）日期时间区块。较佳的，选择区块时，必须包含完整的整个数字所在范围，同时适当扩大包含部分的空白或黑色范围。

进一步的，数字识别的训练及识别标准的建立，图像区块数字识别的基本流程：对于三种区块的可以采用相近一致的方法进行识别，识别的基本过程为：读取以上选择的区块，对于区块进行图像反相处理，处理后进行数字识别，最后把识别后的数据存储数据库中。同时，把配准的图像也存入数据库中。还包括如下：

步骤S31：以住院号数字识别为例，具体过程为：

（1）读取图像配准结果图像；

（2）选择准备识别的区块，记录区块在图像中的矩形位置，后续测试均使用这一组矩形数据；

（3）对区块图像进行二值化。生成黑白的区块图像；

（4）对二值化后的图像进行反相，也即，将黑色变为白色，将白色变为黑色。较佳的，将数字变为黑色，将底色变为白色；

（5）求黑白区块图像的每列的像素和；因为已经经过前两步的处理，黑色像素为1，白色像素为0，最后生成一个数字串；

（6）再求前一步数字串中两个0，或开始至第一个0，或0至结尾之间，即连续非零区段的数字串之和，不同连续非零区段的和对应不同待识别的数字或符号，通过将所获取的和与一预设住院号识别列表进行比对，获取对应的待识别的数字或符号。

在本实施例中，若所获取数字串之和对应多个待识别的数字或符号，则在判断和的基础上，进一步通过比对连续非零区段的数字串中的数字来判断待识别的数字或符号；在本实施例中，如图5所示，给出了住院号识别列表中的和相同时对应的不同数字串。如住院号识别中数字352，连续非零区段数字串之和为46代表3，54代表5，48代表2或6，而2的连续数字串为[4，7，7，7，8，9，6]，通过比对2和6对应的数字串，进一步判断出352。

在本实施例中，预设住院号识别列表、预设日期时间识别列表以及预设误差识别列表包括：待识别数字或符号、连续非零区段数字串和以及连续非零区段数字串。待识别数字或符号包括：负号、点号、冒号、0、1、2、3、4、5、6、7、8、9，连续非零区段数字串和以及连续非零区段数字串分别存储各个待识别的数字或符号的对应的和以及数字串列表。三种区域对应有不同的数字识别串或数字串和，并以列表文件存储，列表文件建立可根据实际待识别区域的数字或符号建立。

（7）根据这一对应列表文件识别图像区域数据，获取住院号、六个方向的误差以及日期时间区块；

（8）然后把区块识别的结果输出至数据库。

步骤S32：配准结果图像文件命名。根据图像区块识别的数据，修改截屏配准结果图像的文件名，命名规则：住院号+日期+时间。同时，将此文件存入数据库。

进一步在，在步骤S4中，还包括如下步骤：

步骤S41：误差阈值设定。根据文献及本机构的统计数据，设定本机构的误差阈值设定文件。鼻咽误差为平移小于2mm，旋转小于3度；

步骤S42：远程查询及监控。远程根据住院号查询患者摆位误差。输入住院号，点击查询，显示查询结果，如果患者有多组摆位误差结果，将提示列表输出。选择要查询的具体时间，然后界面输出结果。界面可显示包括配准结果图像、摆位误差数据。然后点击测试，则会与以上误差阈值进行对比，如果超出误差阈值，会给予不同的警告提示。警告信息输出至数据库，以供查询。

以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种图像区块数字识别的鼻咽癌摆位误差监控方法，其特征在于，按照如下步骤实现：

步骤S1：进行CBCT图像扫描，并与计划CT图像进行图像配准，获取摆位误差图像；

步骤S2：获取所述摆位误差图像中对应的图像区块；

步骤S3：对所获取对应的图像区块中的数据进行识别，并分别获取：住院号、摆位误差以及日期时间，并存储至一数据库中；

步骤S4：通过对所述数据库远程查询，获取对应的数据。

2.根据权利要求1所述的一种图像区块数字识别的鼻咽癌摆位误差监控方法，其特征在于，在所述步骤S1中，还包括如下步骤：

步骤S11：确定体位；待检测用户采取仰卧位，平躺，并采用头枕加热塑模固定后，进行CBCT扫描；

步骤S12：CBCT图像的获取；在治疗机下通过XVI软件进行CBCT扫描；

步骤S13：CBCT图像与CT图像配准；在XVI软件中，导入患者的计划CT图像和对应的RT信息；选取CBCT图像中准备配准的区域，然后使用计划CT图像进行图像配准，配准方式采用骨配准方法，获得患者的摆位误差信息，包括六个方向的数据：左右平移、头脚平移、前后升降、沿头脚方向轴旋转、左右方向轴旋转、身体前后方向轴旋转；

步骤S14：摆位误差图像获取；使用计算机的屏幕复制功能键，复制图像配准结果界面，复制后打开计算机本身所带画板存入指定的文件夹。

3.根据权利要求1所述的一种图像区块数字识别的鼻咽癌摆位误差监控方法，其特征在于，在所述步骤S2中，通过一选取矩形框，分别选择以下三个区块：（1）住院号区块（2）六个方向误差区块（3）日期时间区块。

4.根据权利要求1所述的一种图像区块数字识别的鼻咽癌摆位误差监控方法，其特征在于，在所述步骤S3中，每个图像区块的识别还包括如下步骤：

步骤S31：读取所述摆位误差图像；

步骤S32：选择准备识别的图像区块，记录图像区块在摆位误差图像中的矩形位置，后续测试均使用该组矩形数据；

步骤S33：对矩形框内的图像区块进行二值化，生成黑白区块图像；

步骤S34：对二值化后的图像进行区块反相；

步骤S35：获取黑白区块图像中每列的像素和，生成一数字串；

步骤S36：获取所述数字串中两个0，或数字串开始至第一个0，或0至数字串结尾之间，连续非零区段数字串之和；不同连续非零区段的和对应不同待识别的数字或符号，通过将所获取的和与一预设识别列表进行比对，获取对应的待识别的数字或符号；若所获取的和对应多个待识别的数字或符号，则通过比对连续非零区段的数字串中的数字来判断待识别的数字或符号；

步骤S37：根据预设识别识别图像区域数据，获取住院号、六个方向误差或日期时间；

步骤S38：把区块识别的结果输出至数据库，并为配准结果图像文件命名；根据图像区块识别的数据，修改截屏配准结果图像的文件名，命名规则：住院号+日期+时间。

5.根据权利要求1所述的一种图像区块数字识别的鼻咽癌摆位误差监控方法，其特征在于，在所述步骤S4中，还包括如下步骤：

步骤S41：设置误差阈值；

步骤S42：根据住院号查询患者摆位误差信息；输入住院号，点击查询，显示查询结果；如果患者有多组摆位误差结果，将通过列表输出；选择要查询的时间，然后界面输出结果；界面显示的信息包括摆位误差图像以及摆位误差数据；通过点击测试按键，则会将摆位误差数据与所述误差阈值进行对比；如果超出所述误差阈值，会给予不同的警告提示；警告信息输出至所述数据库，以供查询。