CN113870251B - 放疗精准定位的心脏图像处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种放疗精准定位的心脏图像处理方法,该方法包括获取心脏图像,将室间隔域根据第一边界线和第二边界线的曲率划分为若干待作用区域,将若干待作用区域的宽度分别与标准室间隔宽度进行比较,获取比较结果;根据比较结果定位放疗的作用位置,并将作用位置进行标注,并根据待作用区域的宽度超出标准室间隔的差值宽度标准作用时间和作用强度;根据血液流速与预设的标准流速的关系调整标注的作用时间和作业强度。通过获取心脏图像,并确定心脏图像上的室间隔的位置,并根据室间隔中的待作用区域的实际宽度与标准宽度,在心脏图像上予以标注,需要进行标注的信息包括作用位置、作用时间和作用强度,以进行对应的放疗。
Description
技术领域
本发明涉及图像处理技术领域,尤其涉及一种放疗精准定位的心脏图像处理方法。
背景技术
HOCM是年轻人猝死的最常见病因,药物治疗不能改善该病结局,年死亡率为1.7%~4%,5年死亡率为15%。室间隔位于左右心室之间,室间隔中部明显凸向右心室,凹向左心室。部分心脏疾病需要手术消融或切除不正常的心脏组织以达到治疗疾病的目的,如肥厚型心肌病时异常肥厚的室间隔等。部分这些异常心肌组织解剖位置特殊,通过外科手术或经导管介入手术无法切除或消除,或手术难度大、风险极高,因此往往不能达到治疗的目的,或治疗效果差。
近年来,肿瘤放疗的原理被用于这些心脏疾病,将根治性的高放疗剂量通过外照射方式聚焦到体内病灶位置,达到消灭根治病灶的目的。基于上述对于室间隔肥大的治疗,采用无创的治疗方法,该方法需要准确定位室间隔的作用位置,然后对准作用位置进行靶向治疗,因此该方法需要精准定位,但是现有技术中的定位方法仍存在偏差,使得心脏的其他组织受损,使得现有技术中对于室间隔的定位不准确。
发明内容
为此,本发明提供一种放疗精准定位的心脏图像处理方法,可以解决现有技术中的对于室间隔定位不准的技术问题。
为实现上述目的,本发明提供一种放疗精准定位的心脏图像处理方法,包括:
获取心脏图像,所述心脏图像中包括左心室图域、右心室图域以及设置在左心室图域和右心室图域之间的室间隔域,所述左心室图域与室间隔域形成第一边界线,所述右心室图域与室间隔域形成第二边界线;
将室间隔域根据第一边界线和第二边界线的曲率划分为若干待作用区域,将若干待作用区域的宽度分别与标准室间隔宽度进行比较,获取比较结果;
根据比较结果定位放疗的作用位置,并将所述作用位置进行标注,并根据待作用区域的宽度超出标准室间隔的差值宽度标准作用时间和作用强度;
获取待作用区域内的血液流速,并根据血液流速与预设的标准流速的关系调整标注的作用时间和作业强度。
进一步地,在对室间隔域进行划分时,第一边界线的曲率和第二边界线的曲率均设置有三种,包括第一曲率、第二曲率和第三曲率,其中第一曲率表示曲线的曲率中心位于左心房的一侧,第二曲率表示0,第二曲率的第一边界线基本无弯曲,为直线,第三曲率的第一边界线的曲率中心位于右心房的一侧,第二边界线也设置有三种不同的曲率线段,当对第一边界线和第二边界线构成的区域进行划分时,若在待作用区域中,第一边界线的曲率为第一曲率、第二边界线的曲率为第三曲率,则无需进行宽度的比较,则认定待作用区域的宽度小于标准室间隔宽度;
若在待作用区域中,第一边界线的曲率为第三曲率、第二边界线的曲率为第一曲率,则认定该待作用区域的宽度大于标准室间隔宽度;
若在待作用区域中,第一边界线的曲率为第二曲率同时第二边界线的曲率为第三曲率,或是第一边界线的曲率为第一曲率同时第二边界线的曲率为第二曲率,则认定该待作用区域的宽度大于标准室间隔宽度。
进一步地,在实际宽度大于标准室间隔宽度时,对于任意待作用区域,检测待作用区域的实际宽度Wi,预先设置有标准室间隔宽度W0,计算Wi和W0的宽度差值ΔW=Wi-W0,根据宽度差值确定标注作用时间Ti和作用强度Pi,预先设置有标准作用时间T0和标准作用强度P0,利用标注作用时间Ti和作用强度Pi代替标准作用时间T0和标准作用强度P0。
进一步地,所述作用时间Ti=T0×(1+(Wi-W0)/W0);
所述作用强度Pi=P0×(1+(Wi-W0)/W0)。
进一步地,在根据血液流速与预设的标准流速的关系调整标注的作用时间和作业强度时,若是在待作用区域内的血液流速低于标准流速,则需要对标注的作用时间和作业强度进行调整,且其调整的幅度根据标准流速与血液流速的差值来确定
进一步地,在确定对标注的作用时间和作业强度的调整幅度时,若标准流速为V0,待作用区域内包含n条血管,每条血管的血液流速为Vi,i=1,2…n,在确定待作用区域的血液流速时,V=(V1+V2+V3+…+Vn)/n,以V0-V作为调整基数对标注的作用时间和作业强度的调整幅度进行修正。
进一步地,在待作用区域内的血管中,若有多于20%的血管内的血液速度低于标准血液流速,则采用所述第一系数k1进行调整,第一系数的计算方式为k1=(V0-V)/V0×0.2;
若有多于50%的血管内的血液速度低于标准血液流速,则采用所述第二系数k2进行调整,所述第二系数k2的计算方式为k2=(V0-V)/V0×0.5;
若有多于80%的血管内的血液速度低于标准血液流速,则采用所述第三系数k3进行调整,所述第三系数k3的计算方式为k3=(V0-V)/V0×0.8。
进一步地,所述待作用区域设置有四个血管,分别为第一血管、第二血管、第三血管和第四血管,其中第一血管用于将血液由左心房输送至左心室,所述第二血管用以将血液由左心房输送至右心室;
所述第三血管用以将血液由右心房输送至右心室,所述第四血管用以将血液由右心房输送至左心室。
与现有技术相比,本发明的有益效果在于,通过获取心脏图像,并确定心脏图像上的室间隔的位置,并根据室间隔中的待作用区域的实际宽度与标准宽度,在心脏图像上予以标注,需要进行标注的信息包括作用位置、作用时间和作用强度,医生通过标注的心脏图像就可以进行对应的放疗,因此对于心脏图像的处理能够给医生以医疗提示,提高放疗的速度以及对心脏进行放疗的精准度,提高图像处理的效率。
尤其,通过对作用时间和作用强度的动态标注,便于根据心脏图像的实时变化对作用时间和作用强度进行调整,提高对心脏图像的处理效率。
尤其,通过对标注的作用时间和作用强度进行了更为具体地限定,使得对于心脏图像的处理更为直观和全面,便于根据获取的心脏图像进行精准放疗,提高对于待作用区域的确定,提高放疗位置确定的精准性,提高图像的处理效率。
尤其,通过在待作用区域的血液流速的速度大小,确定了室间隔中的血管的作用,若是室间隔的区域增大很大,那血管的流动时间会增加,因此血液流速会因为流动路径的增加而降低流速,因此本发明实施例通过对血液流速的判定,确定室间隔增加的幅度,若是室间隔增加的幅度很大,则对室间隔进行放疗的时间和强度要增加,以使室间隔恢复至标准大小,通过对作用时间和作用强度的调整,使得根据心脏图像上进行标注的信息直接进行放疗,使得心脏图像的引导指示作用明显增加。
尤其,通过对作用时间和作业强度的调整幅度进行了修正,并以血管内的血液流速的差值作为调整基础,使得对于室间隔的作用时间和作用强度的标注更为精准,提高心脏图像给与的指导作用,提高心脏图像的引导性。
尤其,过设置的第一系数、第二系数和第三系数对标注的作用时间进行调整使得标注的时间进行动态的调整,使得在心脏图像上进行标注的作用时间更为精准,可以根据心脏内的血液的实时状态进行动态调整,提高作用时间的精准度。
尤其,通过对待作用区域中的血管中的血液流速进行判定,确定在待作用区域内的所有血管内的血液流速的分布情况,并根据分布情况确定不同的系数对心脏图像上标注的作用时间和作用强度进行动态调整,提高心脏图像的指示作用,进一步提高处理效率。
尤其,通过对待作用区域的血管进行确定,使得对于心脏图像内的血管内的流速的监测和判定更为精准,便于根据心脏图像内血液流速进行调整,以提高对心脏图像内标注的调整效率,提高心脏图像的引导作用。
附图说明
图1为本发明实施例提供的放疗精准定位的心脏图像处理方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的和优点更加清楚明白,下面结合实施例对本发明作进一步描述;应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明,并不用于限定本发明。
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是,这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理,并非在限制本发明的保护范围。
需要说明的是,在本发明的描述中,术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系,这仅仅是为了便于描述,而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
此外,还需要说明的是,在本发明的描述中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言,可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1所示,本发明实施例提供的放疗精准定位的心脏图像处理方法,该方法包括:
步骤S100:获取心脏图像,所述心脏图像中包括左心室图域、右心室图域以及设置在左心室图域和右心室图域之间的室间隔域,所述左心室图域与室间隔域形成第一边界线,所述右心室图域与室间隔域形成第二边界线;
步骤S200:将室间隔域根据第一边界线和第二边界线的曲率划分为若干待作用区域,将若干待作用区域的宽度分别与标准室间隔宽度进行比较,获取比较结果;
步骤S300:根据比较结果定位放疗的作用位置,并将所述作用位置进行标注,并根据待作用区域的宽度超出标准室间隔的差值宽度标注作用时间和作用强度;
步骤S400:获取待作用区域内的血液流速,并根据血液流速与预设的标准流速的关系调整标注的作用时间和作业强度。
在步骤S200中,第一边界线的曲率和第二边界线的曲率均设置有三种,包括第一曲率、第二曲率和第三曲率,其中第一曲率表示曲线的曲率中心位于左心房的一侧,形状类似于),第二曲率表示0,第二曲率的第一边界线基本无弯曲,为直线,第三曲率的第一边界线的曲率中心位于右心房的一侧,形状类似于(,同样地,第二边界线也设置有三种不同的曲率线段,当对第一边界线和第二边界线构成的区域进行划分时,若在待作用区域中,第一边界线的曲率为第一曲率、第二边界线的曲率为第三曲率,则无需进行宽度的比较,则认定待作用区域的宽度小于标准室间隔宽度;
若在待作用区域中,第一边界线的曲率为第三曲率、第二边界线的曲率为第一曲率,则认定该待作用区域的宽度大于标准室间隔宽度;
若在待作用区域中,第一边界线的曲率为第二曲率同时第二边界线的曲率为第三曲率,或是第一边界线的曲率为第一曲率同时第二边界线的曲率为第二曲率,则认定该待作用区域的宽度大于标准室间隔宽度。
具体而言,本发明实施例通过获取心脏图像,并确定心脏图像上的室间隔的位置,并根据室间隔中的待作用区域的实际宽度与标准宽度,在心脏图像上予以标注,需要进行标注的信息包括作用位置、作用时间和作用强度,医生通过标注的心脏图像就可以进行对应的放疗,因此对于心脏图像的处理能够给医生以医疗提示,提高放疗的速度以及对心脏进行放疗的精准度,提高图像处理的效率。
具体而言,在实际宽度大于标准室间隔宽度时,对于任意待作用区域,检测待作用区域的实际宽度Wi,预先设置有标准室间隔宽度W0,计算Wi和W0的宽度差值ΔW=Wi-W0,根据宽度差值确定标注作用时间Ti和作用强度Pi,预先设置有标准作用时间T0和标准作用强度P0,利用标注作用时间Ti和作用强度Pi代替标准作用时间T0和标准作用强度P0,实现作用时间和作用强度的动态标注,便于根据心脏图像的实时变化对作用时间和作用强度进行调整,提高对心脏图像的处理效率。
具体而言,本发明实施例通过对作用时间和作用强度的动态标注,便于根据心脏图像的实时变化对作用时间和作用强度进行调整,提高对心脏图像的处理效率。
具体而言,所述作用时间Ti=T0×(1+(Wi-W0)/W0);
所述作用强度Pi=P0×(1+(Wi-W0)/W0)。
具体而言,本发明实施例通过对标注的作用时间和作用强度进行了更为具体地限定,使得对于心脏图像的处理更为直观和全面,便于根据获取的心脏图像进行精准放疗,提高对于待作用区域的确定,提高放疗位置确定的精准性,提高图像的处理效率。
具体而言,本发明实施例中的放疗精准定位的心脏图像处理方法通过对室间隔域内进行划分,精准定位病灶靶点,也就是精准定位待作用位置,通过对待作用位置的精准确定能够准确识别室间隔区域中的作用区域,并在放疗过程中,对于非作用区域,也就是需要进行重点保护或避开的重要功能区域实现有效得避开,大大提高了放疗作用的安全性。本发明实施例将心脏图像中的各种功能数据与传统心脏影像进行融合,从而能够识别心肌精准放疗的病灶靶点、同时避开重要功能区,实现心肌放疗的准确性和安全性。
具体而言,在根据血液流速与预设的标准流速的关系调整标注的作用时间和作业强度时,若是在待作用区域内的血液流速低于标准流速,则需要对标注的作用时间和作业强度进行调整,且其调整的幅度根据标准流速与血液流速的差值来确定。
具体而言,本发明实施例通过在待作用区域的血液流速的速度大小,确定了室间隔中的血管的作用,若是室间隔的区域增大很大,那血管的流动时间会增加,因此血液流速会因为流动路径的增加而降低流速,因此本发明实施例通过对血液流速的判定,确定室间隔增加的幅度,若是室间隔增加的幅度很大,则对室间隔进行放疗的时间和强度要增加,以使室间隔恢复至标准大小,通过对作用时间和作用强度的调整,使得根据心脏图像上进行标注的信息直接进行放疗,使得心脏图像的引导指示作用明显增加。
具体而言,在确定对标注的作用时间和作业强度的调整幅度时,若标准流速为V0,待作用区域内包含n条血管,每条血管的血液流速为Vi,i=1,2…n,在确定待作用区域的血液流速时,V=(V1+V2+V3+…+Vn)/n,以V0-V作为调整基数对标注的作用时间和作业强度的调整幅度进行修正。
具体而言,本发明实施例通过对作用时间和作业强度的调整幅度进行了修正,并以血管内的血液流速的差值作为调整基础,使得对于室间隔的作用时间和作用强度的标注更为精准,提高心脏图像给与的指导作用,提高心脏图像的引导性。
具体而言,本发明实施例通过设置的第一系数、第二系数和第三系数对标注的作用时间进行调整使得标注的时间进行动态的调整,使得在心脏图像上进行标注的作用时间更为精准,可以根据心脏内的血液的实时状态进行动态调整,提高作用时间的精准度。
具体而言,本发明实施例通过设置的第一系数、第二系数和第三系数对标注的作用强度进行调整使得标注的作用强度进行动态的调整,使得在心脏图像上进行标注的作用强度更为精准,可以根据心脏内的血液的实时状态进行动态调整,提高作用强度的精准度。
具体而言,在待作用区域内的血管中,若有多于20%的血管内的血液速度低于标准血液流速,则采用所述第一系数k1进行调整,第一系数的计算方式为k1=(V0-V)/V0×0.2;
若有多于50%的血管内的血液速度低于标准血液流速,则采用所述第二系数k2进行调整,所述第二系数k2的计算方式为k2=(V0-V)/V0×0.5;
若有多于80%的血管内的血液速度低于标准血液流速,则采用所述第三系数k3进行调整,所述第三系数k3的计算方式为k3=(V0-V)/V0×0.8。
具体而言,本发明实施例通过对待作用区域中的血管中的血液流速进行判定,确定在待作用区域内的所有血管内的血液流速的分布情况,并根据分布情况确定不同的系数对心脏图像上标注的作用时间和作用强度进行动态调整,提高心脏图像的指示作用,进一步提高处理效率。
具体而言,所述待作用区域设置有四个血管,分别为第一血管、第二血管、第三血管和第四血管,其中第一血管用于将血液由左心房输送至左心室,所述第二血管用以将血液由左心房输送至右心室;
所述第三血管用以将血液由右心房输送至右心室,所述第四血管用以将血液由右心房输送至左心室。
具体而言,本发明实施例通过对待作用区域的血管进行确定,使得对于心脏图像内的血管内的流速的监测和判定更为精准,便于根据心脏图像内血液流速进行调整,以提高对心脏图像内标注的调整效率,提高心脏图像的引导作用。
具体而言,通过心脏功能学和心脏影像学检查结果相结合,对心脏图像进行标记,将放疗的作用位置进行标记,在CT、MRI、SPECT、CTA等传统影像融合(以下简称融合影像)的基础上加入不同心脏功能数据(力学数据、缺血缺氧数据、坏死疤痕数据、电生理数据),心脏的功能数据可以由心脏内的血流速度进行表示,进行功能与图像融合,识别心肌精准放疗的病灶靶点、同时避开重要功能区,实现心肌放疗的准确性和安全性。
具体而言,以心脏CT获取的二维影像和三维重建影像为基础,加入不同心脏功能数据(心肌力学数据、缺血缺氧数据、坏死疤痕数据、电生理数据),通过软件进行图像融合,识别心肌精准放疗的病灶靶点、同时避开重要功能区,实现心肌放疗位置的准确性和安全性。
具体而言,在实际应用过程中,心脏收缩舒张功能与传统影像学融合,加入心肌力学数据,通过心脏彩超获得心肌活动力增强或减弱的区域。
具体而言,在实际应用过程中,心肌缺血缺氧数据与传统影像学融合,加入心肌供血数据,通过心脏血管CTA或冠脉造影和FFR检测获取心肌供血数据。
具体而言,在实际应用过程中,心肌坏死疤痕数据与传统影像学融合,加入心肌疤痕数据,通过心脏MRI或SPECT检测获取心肌纤维化和坏死区域数据。
具体而言,在实际应用过程中,电生理数据与传统影像学融合,加入心肌心电生理数据,加入心肌异常放电点或重要传导束数据。
至此,已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案,但是,本领域技术人员容易理解的是,本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下,本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换,这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
以上所述仅为本发明的优选实施例,并不用于限制本发明;对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种放疗精准定位的心脏图像处理方法,其特征在于,包括:
获取心脏图像,所述心脏图像中包括左心室图域、右心室图域以及设置在左心室图域和右心室图域之间的室间隔域,所述左心室图域与室间隔域形成第一边界线,所述右心室图域与室间隔域形成第二边界线;
将室间隔域根据第一边界线和第二边界线的曲率划分为若干待作用区域,将若干待作用区域的宽度分别与标准室间隔宽度进行比较,获取比较结果;
根据比较结果定位放疗的作用位置,并将所述作用位置进行标注,并根据作用位置的实际宽度超出标准室间隔宽度的差值宽度标注作用时间和作用强度;
获取作用位置区域内的血液流速,并根据血液流速与预设的标准流速的关系调整标注的作用时间和作用强度;
在对室间隔域进行划分时,第一边界线的曲率和第二边界线的曲率均设置有三种,包括第一曲率、第二曲率和第三曲率,所述第一曲率表示曲线的曲率中心位于左心房的一侧,第二曲率表示0,第二曲率的第一边界线基本无弯曲,第三曲率的第一边界线的曲率中心位于右心房的一侧,若在待作用区域中,第一边界线的曲率为第三曲率、第二边界线的曲率为第一曲率,则认定该待作用区域的宽度大于标准室间隔宽度;若在待作用区域中,第一边界线的曲率为第二曲率同时第二边界线的曲率为第三曲率,或是第一边界线的曲率为第一曲率同时第二边界线的曲率为第二曲率,则认定该待作用区域的宽度大于标准室间隔宽度;
在待作用区域的宽度大于标准室间隔宽度时,检测作用位置的实际宽度Wi,预先设置有标准室间隔宽度W0,计算Wi和W0的宽度差值ΔW=Wi-W0,根据宽度差值确定标注作用时间Ti和作用强度Pi,预先设置有标准作用时间T0和标准作用强度P0,利用标注作用时间Ti和作用强度Pi代替标准作用时间T0和标准作用强度P0;
所述作用时间Ti=T0×(1+(Wi-W0)/W0);
所述作用强度Pi=P0×(1+(Wi-W0)/W0);
在根据血液流速与预设的标准流速的关系调整标注的作用时间和作用强度时,若是在作用位置区域内的血液流速低于标准流速,则需要对标注的作用时间和作用强度进行调整,且其调整的幅度根据标准流速与血液流速的差值来确定。
2.根据权利要求1所述的放疗精准定位的心脏图像处理方法,其特征在于,第二边界线也设置有三种不同的曲率线段,当对第一边界线和第二边界线构成的区域进行划分时,若在待作用区域中,第一边界线的曲率为第一曲率、第二边界线的曲率为第三曲率,则无需进行宽度的比较,则认定待作用区域的宽度小于标准室间隔宽度。
3.根据权利要求1所述的放疗精准定位的心脏图像处理方法,其特征在于,在确定对标注的作用时间和作用强度的调整幅度时,若标准流速为V0,作用位置区域内包含n条血管,每条血管的血液流速为Vi,i=1,2…n,在确定作用位置区域的血液流速时,V=(V1+V2+V3+…+Vn)/n,以V0-V作为调整基数对标注的作用时间和作用强度的调整幅度进行修正。
4.根据权利要求3所述的放疗精准定位的心脏图像处理方法,其特征在于,在确定调整的幅度时,设置有第一系数k1、第二系数k2和第三系数k3对标注的作用时间进行调整,采用第一系数k1调整后的作用时间为T1i′=Ti×;
在作用位置区域内的血管中,若有多于20%的血管内的血液速度低于标准血液流速,则采用所述第一系数k1进行调整,第一系数的计算方式为k1=(V0-V)/V0×0.2;
若有多于50%的血管内的血液速度低于标准血液流速,则采用所述第二系数k2进行调整,所述第二系数k2的计算方式为k2=(V0-V)/V0×0.5;
若有多于80%的血管内的血液速度低于标准血液流速,则采用所述第三系数k3进行调整,所述第三系数k3的计算方式为k3=(V0-V)/V0×0.8。
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