CN117577275B - 基于壳结构的剂量信息确定装置、电子设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种基于壳结构的剂量信息确定装置、电子设备及存储介质。其中，基于壳结构的剂量信息确定装置，包括：获取单元，用于获取目标器官对应的3D形式的勾画影像，其中，目标器官包括壳结构，壳结构为目标器官中用于包裹目标物质的外表面器官组织；第一确定单元，用于依据勾画影像确定壳结构对应的初始剂量分布图；切层单元，用于将勾画影像切层为N个切层影像；第二确定单元，用于根据N个切层影像和初始剂量分布图重新确定壳结构对应的剂量信息。本申请解决了现有技术中在确定目标器官的壳结构的剂量信息时，将壳结构所包裹的非必要物质也作为了计算剂量信息时的计算因子，从而导致的壳结构的剂量信息确定不准确的技术问题。
Description
技术领域
本申请涉及医疗科技领域，具体而言，涉及一种基于壳结构的剂量信息确定装置、电子设备及存储介质。
背景技术
放射治疗是治疗癌症患者的重要手段之一。 其中，在放射治疗的过程中，需要尽量保证向放疗靶区投放足够的放射剂量，用于杀死绝大多数肿瘤细胞，同时还需要尽可能地降低对肿瘤周围的健康组织及健康人体器官的损害。在此基础上，尽可能地控制放射射线仅杀死肿瘤细胞并且降低对其他非肿瘤细胞的损坏便成为了放射治疗的关键。
其中，适形放疗的目标便是将所投放的放射剂量仅限于由肿瘤的外表面所定义的整体肿瘤体积，同时最小化对周围健康组织或邻近健康器官的放射剂量。现有公开专利（CN117244181A）公开了一种基于放疗风险器官轮廓的剂量分析装置，但是，其方案实质是无论是脑瘤、鼻咽癌、肺癌、乳腺癌、食管癌、宫颈癌、前列腺癌和直肠癌，都可以通过专家勾画方式进行器官轮廓勾画。然而，需要说明的是，脑瘤、鼻咽癌、肺癌、乳腺癌所对应的病变器官并不包含壳结构，这类病变器官的病变部位可能是器官的表面，也可能是器官的内部，因此，对于这类器官的勾画操作，需要勾画的是病变器官的全部，换言之，在对脑瘤、鼻咽癌、肺癌、乳腺癌所对应的病变器官进行勾画操作时，根本不会存在壳结构这一概念。
由此可以推断，现有技术在针对不同癌种的放疗时，是不区分病变器官是否为具有壳结构的器官的，然而，对于直肠癌、食管癌所对应的病变器官，这类病变器官是包含壳结构的器官，而发生病变的部位一定是在这类器官的壳结构上，绝对不是在其内部所包括的物质上，因此，对于存在壳结构的此类器官而言，如果是对器官整体（包含了内部的物质）进行勾画，则勾画影像中实际是包括大量非必要信息的，而在放疗领域中，本领域技术人员知晓的是，剂量的计算是与勾画区域的体积直接相关的，例如，不同体积对应的剂量上限不同，因此，如果勾画影像中包括了大量非必要信息，则势必会导致最终的剂量信息计算不准确的问题。此外，对于包括壳结构的ROI（region of interest，感兴趣区，这里可以理解为是包含壳结构的病变器官或者危及器官），使用整体的体积来评估放射剂量是不合适的，例如，对于膀胱或直肠等包括壳结构的器官，放射剂量应评估有功能的组织（即壳结构）而不是内部的液体/空气/固体，因为这些内部的填充物受到的放射剂量并不会导致壳结构组织产生并发症。但是，现有的剂量确定方式，均是通过外表面所定义的整体体积来评价剂量受限的程度，即在不去除壳结构内部的非必要物质的情况下，依据壳结构和非必要物质的整体体积来确定剂量信息，由此导致在确定目标器官的壳结构的剂量信息时，将壳结构所包裹的非必要物质也作为了计算剂量信息时的计算因子，进而导致的壳结构的剂量信息确定不准确的问题。
发明内容
本申请提供了一种基于壳结构的剂量信息确定装置、电子设备及存储介质，以至少解决现有技术中在确定目标器官的壳结构的剂量信息时，将壳结构所包裹的非必要物质也作为了计算剂量信息时的计算因子，从而导致的壳结构的剂量信息确定不准确的技术问题。
根据本申请的一个方面，提供了一种基于壳结构的剂量信息确定装置，包括：获取单元，用于获取目标器官对应的3D形式的勾画影像，其中，目标器官包括壳结构，壳结构为目标器官中用于包裹目标物质的外表面器官组织，目标物质为在接受射线照射之后不会影响目标器官发生并发症的物质，勾画影像用于表征壳结构在医学影像中的轮廓信息；第一确定单元，用于依据勾画影像确定壳结构对应的初始剂量分布图；切层单元，用于将勾画影像切层为N个切层影像，其中，N为大于1的整数，N个切层影像中的每个切层影像均为2D形式的影像；第二确定单元，用于根据N个切层影像和初始剂量分布图重新确定壳结构对应的剂量信息，其中，重新确定的剂量信息为通过所述壳结构自身所定义的体积所确定的壳结构的剂量信息。
可选地，第二确定单元，包括：第一确定子单元，用于基于初始剂量分布图确定壳结构在每个切层影像上对应的J个目标点中的每个目标点所对应的剂量值，得到每个切层影像对应的J个剂量值，其中，J为大于1的整数；第二确定子单元，用于根据每个切层影像对应的J个剂量值重新确定壳结构对应的剂量信息。
可选地，第一确定单元，包括：第一获取子单元，用于获取目标器官对应的剂量分布图；第一处理子单元，用于从目标器官对应的剂量分布图中提取剂量影像切图，其中，剂量影像切图为目标器官对应的剂量分布图中与壳结构的最大外接矩形相对应的图像区域；第二处理子单元，用于将剂量影像切图与勾画影像相乘，得到初始剂量分布图。
可选地，基于壳结构的剂量信息确定装置还包括：设置单元，用于为N个切层影像中的每个切层影像设置一个参考点；第一处理单元，用于在每个切层影像中建立由该切层影像的参考点作为射源发出的M个射线，其中，M为大于1的整数，M个射线中的每相邻的两个射线之间的角度为预设角度；第二处理单元，用于将每个切层影像对应的每个射线与该切层影像对应的外接矩形的交点作为该切层影像的第一待处理点。
可选地，基于壳结构的剂量信息确定装置还包括：划分单元，用于依据每个切层影像的参考点和该切层影像对应的外接矩形的顶点将该外接矩形划分为与该切层影像相对应的多个子图形；第三确定单元，用于从每个切层影像对应的多个子图像中确定与该切层影像相对应的目标子图像，其中，目标子图像为该切层影像的第一待处理点所在的子图像；第三处理单元，用于将每个切层影像对应的每个射线与该切层影像对应的目标子图像的边缘的交点作为该切层影像对应的第二待处理点。
可选地，基于壳结构的剂量信息确定装置还包括：构建单元，用于构建每个切层影像对应的第二待处理点与该切层影像的参考点之间的连线，并将该连线拆分为该切层影像对应的F个第三待处理点，其中，F为大于J的整数，该切层影像对应的F个第三待处理点中每相邻的两个第三待处理点之间的间距为预设间距；第四处理单元，用于将每个切层影像对应的F个第三待处理点中位于壳结构的J个第三待处理点作为该切层影像对应的J个目标点。
可选地，第一确定子单元，包括：第一获取模块，用于获取每个切层影像的第一待处理点的坐标值；第一确定模块，用于根据每个切层影像的第一待处理点的坐标值、该第一待处理点与该切层影像对应的每个目标点之间的相对位置确定该切层影像上对应的J个目标点中的每个目标点的坐标值；第二确定模块，用于根据每个切层影像对应的每个目标点的坐标值，从初始剂量分布图中确定该切层影像上对应的J个目标点所对应的J个剂量值。
可选地，基于壳结构的剂量信息确定装置还包括：计算单元，用于将J个剂量值中对应同一编号、同一射线的剂量值进行求和计算，并将求和结果作为第一剂量值，其中，编号为目标器官的内部区域的标识，编号的出现数量与该编号对应的目标器官的内部区域的厚度相关。
可选地，第二确定子单元，包括：第一处理模块，用于将每个切层影像对应的外接矩形划分为多个预设格点；第二处理模块，用于将每个切层影像对应的J个剂量值中满足预设条件的X个剂量值删除至剩余一个剂量值，并将J个剂量值中剩余的所有剂量值作为该切层影像对应的目标剂量值，其中，满足预设条件的X个剂量值对应的多个射线为不同角度但穿过相同的一个预设格点的射线，X为小于或等于J的正整数；第三确定模块，用于根据每个切层影像对应的目标剂量值重新确定壳结构对应的剂量信息。
可选地，第三确定模块，包括：第一获取子模块，用于获取N个切层影像对应的N个参考点之间的相对位置关系；第一处理子模块，用于根据相对位置关系在每个切层影像对应的目标剂量值的基础上通过填充操作得到每个切层影像对应的剂量信息，其中，填充操作用于在保持N个参考点之间的相对位置关系的情况下，依据每个参考点至壳结构的最大外接矩形的中心点的距离分别填充得到该参考点所在的切层影像对应的剂量信息，该切层影像对应的剂量信息为一维形式并且长度为预设长度的剂量信息，该切层影像对应的剂量信息中至少包括该切层影像对应的目标剂量值；第二处理子模块，用于依据N个切层影像之间的关联关系，将N个切层影像中的每个切层影像对应的剂量信息进行叠加，得到壳结构对应的二维形式的剂量信息。
可选地，基于壳结构的剂量信息确定装置还包括：第四确定单元，用于在壳结构包括多层子壳结构的情况下，基于每层子壳结构对应的N个切层影像和该层子壳结构对应的初始剂量分布图重新确定该层子壳结构对应的二维形式的剂量信息，其中，不同层的子壳结构对应壳结构的不同厚度；第五确定单元，用于依据多层子壳结构中的每层子壳结构对应的二维形式的剂量信息确定壳结构在不同厚度下的三维形式的剂量信息。
根据本申请的另一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，其中，计算机可读存储介质中存储有计算机程序，其中，在计算机程序运行时控制计算机可读存储介质所在设备运行上述任意一项的基于壳结构的剂量信息确定装置。
根据本申请的另一方面，还提供了一种电子设备，其中，包括一个或多个处理器和存储器，存储器用于存储一个或多个程序，其中，当一个或多个程序被一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器控制上述任意一项的基于壳结构的剂量信息确定装置运行。
在本申请中，采用根据N个切层影像和初始剂量分布图重新确定壳结构对应的剂量信息的方式，提供一种基于壳结构的剂量信息确定装置，包括获取单元、第一确定单元、切层单元以及第二确定单元。其中，获取单元，用于获取目标器官对应的3D形式的勾画影像，其中，目标器官包括壳结构，壳结构为目标器官中用于包裹目标物质的外表面器官组织，目标物质为在接受射线照射之后不会影响目标器官发生并发症的物质，勾画影像用于表征目标器官的壳结构在医学影像中的轮廓信息；第一确定单元，用于依据勾画影像确定壳结构对应的初始剂量分布图；切层单元，用于将勾画影像切层为N个切层影像，其中，N为大于1的整数，N个切层影像中的每个切层影像均为2D形式的影像；第二确定单元，用于根据N个切层影像和初始剂量分布图重新确定壳结构对应的剂量信息。
由上述内容可知，在本申请中，通过获取目标器官对应的3D形式的勾画影像，其中，目标器官包括壳结构，壳结构为目标器官中用于包裹目标物质的外表面器官组织，目标物质为在接受射线照射之后不会影响目标器官发生并发症的物质，勾画影像用于表征目标器官的壳结构在医学影像中的轮廓信息，从而实现了将壳结构的图像信息从目标器官对应的医学影像中单独提取出来的目的。
另外，本申请将勾画影像切层为N个切层影像，其中，N为大于1的整数，N个切层影像中的每个切层影像均为2D形式的影像，从而实现了将3D形式的壳结构的勾画影像转换为2D影像的技术效果，此外，由于初始剂量分布图中至少记录了壳结构对应的原始剂量分布信息，因此，本申请根据N个切层影像和初始剂量分布图重新确定壳结构对应的剂量信息，实现了在不考虑壳结构所包裹的目标物质的情况下，通过壳结构自身所定义的体积来重新确定壳结构的剂量信息的技术效果，进而解决了现有技术中在确定目标器官的壳结构的剂量信息时，将壳结构所包裹的非必要物质也作为了计算剂量信息时的计算因子，从而导致的壳结构的剂量信息确定不准确的技术问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是根据本申请实施例的一种可选的基于壳结构的剂量信息确定装置的示意图；
图2是根据本申请实施例的一种可选的膀胱的壳结构对应的切层影像的示意图；
图3是根据本申请实施例的一种可选的直肠的壳结构对应的切层影像的示意图；
图4是根据本申请实施例的一种可选的膀胱的壳结构对应的最大外接矩形的示意图；
图5是根据本申请实施例的一种可选的子图像的示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
根据本申请实施例，提供了一种基于壳结构的剂量信息确定装置（以下简称为剂量信息确定装置）的实施例，其中，图1是根据本申请实施例的一种可选的基于壳结构的剂量信息确定装置的示意图，如图1所示，该装置包括：获取单元101、第一确定单元102、切层单元103以及第二确定单元104。
可选地，获取单元101，用于获取目标器官对应的3D形式的勾画影像。
其中，目标器官包括壳结构，壳结构为目标器官中用于包裹目标物质的外表面器官组织，目标物质为在接受射线照射之后不会影响目标器官发生并发症的物质，勾画影像用于表征目标器官的壳结构在医学影像中的轮廓信息。
可选地，目标器官也称为ROI器官，其中，目标器官包括但不限于目标对象的放疗靶区、危及器官。另外，目标器官包括壳结构，例如，目标器官可以是膀胱，壳结构可以是膀胱的外壁、逼尿肌等膀胱的外表面器官组织结构，目标物质可以是膀胱内的空气、液体（例如尿液）、固体（例如结石）；目标器官还可以是肠道，壳结构可以是肠道的外壁，目标物质可以是肠道内的空气、液体、固体。
可选地，为了获取目标器官对应的3D形式的勾画影像，可以先采集目标器官对应的3D医学影像，例如，目标器官对应的3D形式的CT影像/CBCT影像/MR影像/PET影像。然后，基于目标器官对应的3D医学影像进行勾画操作，得到目标器官对应的3D形式的勾画影像。其中，勾画方式包括但不限于人工勾画的方式、神经网络模型自动勾画的方式。
可选地，在对目标器官进行勾画时，需要勾画目标器官的壳结构区域，例如，可以勾画目标器官的外壁或者分层次勾画目标器官的不同层级的组织结构，以膀胱为例，可以分别勾画膀胱的外壁、逼尿肌等结构，另外，对于分层结构的目标器官，可以仅勾画目标器官的外壁，然后通过外壁内缩生成不同的分层结构。
可选地，第一确定单元102，用于依据勾画影像确定壳结构对应的初始剂量分布图。
可选地，壳结构对应的初始剂量分布图可以是从目标对象的剂量文件中提取得到的剂量信息，其中，目标对象的剂量文件可以是人工设计放疗计划之后通过剂量计算算法计算得到的剂量文件，也可以是通过预先训练的剂量预测模型预测得到的剂量文件。
需要说明的是，目标对象的剂量文件是通过目标器官的外表面所定义的整体体积计算得到的剂量文件，换言之，在计算目标对象的剂量文件时，目标器官的壳结构所包括的目标物质也作为了计算剂量信息时的计算因子。在此基础上，壳结构对应的初始剂量分布图也并非是通过壳结构自身所定义的体积所确定的壳结构的剂量信息，因此需要继续通过切层单元103和第二确定单元104来重新确定壳结构对应的剂量信息。
可选地，切层单元103，用于将勾画影像切层为N个切层影像，其中，N为大于1的整数，N个切层影像中的每个切层影像均为2D形式的影像.
可选地，切层单元103可以将3D形式的勾画影像切层为N个2D形式的切层影像，其中，切层方向可以是任意斜度的方向，例如，矢状面方向、冠状面方向、横截面方向。
可选地，图2示出了一种可选的膀胱的壳结构对应的切层影像。图3示出了一种可选的直肠的壳结构对应的切层影像。
可选地，第二确定单元104，用于根据N个切层影像和初始剂量分布图重新确定壳结构对应的剂量信息。
可选地，由于N个切层影像均为壳结构自身对应的2D影像，并且初始剂量分布图中实际上记录有壳结构的原始剂量分布信息，因此，第二确定单元104可以根据N个切层影像和初始剂量分布图重新确定壳结构对应的剂量信息，其中，重新确定的剂量信息为通过壳结构自身所定义的体积所确定的壳结构的剂量信息。
由上述内容可知，在本申请中，通过获取目标器官对应的3D形式的勾画影像，其中，目标器官包括壳结构，壳结构为目标器官中用于包裹目标物质的外表面器官组织，目标物质为在接受射线照射之后不会影响目标器官发生并发症的物质，勾画影像用于表征目标器官的壳结构在医学影像中的轮廓信息，从而实现了将壳结构的图像信息从目标器官中单独提取出来的目的。
另外，本申请将勾画影像切层为N个切层影像，其中，N为大于1的整数，N个切层影像中的每个切层影像均为2D形式的影像，从而实现了将3D形式的壳结构的勾画影像转换为2D影像的技术效果，此外，由于初始剂量分布图中至少记录了壳结构对应的原始剂量分布信息，因此，本申请根据N个切层影像和初始剂量分布图重新确定壳结构对应的剂量信息，实现了在不考虑壳结构所包裹的目标物质的情况下，通过壳结构自身所定义的体积来重新确定壳结构的剂量信息的技术效果，进而解决了现有技术中在确定目标器官的壳结构的剂量信息时，将壳结构所包裹的非必要物质也作为了计算剂量信息时的计算因子，从而导致的壳结构的剂量信息确定不准确的技术问题。
综上所述，本申请中的目标器官为包括壳结构的器官（例如直肠、膀胱等器官），壳结构为所述目标器官中用于包裹目标物质的外表面器官组织，目标物质为在接受射线照射之后不会影响目标器官发生并发症的物质（例如，膀胱中的尿液、空气等），勾画影像用于表征壳结构在医学影像中的轮廓信息。由此可见，本申请的技术方案是基于膀胱、直肠等具有壳结构的器官所专门提出的技术方案，区别于脑瘤、鼻咽癌、肺癌、乳腺癌所对应的不具有壳结构的病变器官。
另外，本申请的勾画影像用于表征壳结构在医学影像中的轮廓信息，因此本申请的勾画影像中不包括壳结构内所包括的目标物质等非必要信息，最终，在勾画影像中不包括大量非必要信息的情况下，本申请最终重新确定的壳结构对应的剂量信息为通过壳结构自身所定义的体积所确定的壳结构的剂量信息，也就是在不考虑壳结构所包裹的目标物质的情况下，通过壳结构自身所定义的体积来重新确定壳结构的剂量信息，从而解决了现有技术中在确定目标器官的壳结构的剂量信息时，将壳结构所包裹的非必要物质也作为了计算剂量信息时的计算因子所导致的壳结构的剂量信息确定不准确的技术问题，实现了针对具有壳结构的器官计算更加准确的剂量信息的技术效果。
在一种可选的实施例中，第二确定单元104，包括：第一确定子单元和第二确定子单元。其中，第一确定子单元，用于基于初始剂量分布图确定壳结构在每个切层影像上对应的J个目标点中的每个目标点所对应的剂量值，得到每个切层影像对应的J个剂量值，其中，J为大于1的整数；第二确定子单元，用于根据每个切层影像对应的J个剂量值重新确定壳结构对应的剂量信息。
可选地，第一确定子单元可以在N个切层影像中的每个切层影像上确定J个目标点，然后确定J个目标点中的每个目标点在初始剂量分布图中对应的剂量值，从而得到每个切层影像对应的J个剂量值。最后，第一确定子单元根据每个切层影像对应的J个剂量值重新确定壳结构对应的剂量信息。
在一种可选的实施例中，第一确定单元102，包括：第一获取子单元、第一处理子单元以及第二处理子单元。
其中，第一获取子单元，用于获取目标器官对应的剂量分布图；第一处理子单元，用于从目标器官对应的剂量分布图中提取剂量影像切图，其中，剂量影像切图为目标器官对应的剂量分布图中与壳结构的最大外接矩形相对应的图像区域；第二处理子单元，用于将剂量影像切图与勾画影像相乘，得到初始剂量分布图。
可选地，使用现有技术基于目标器官的外表面所定义的整体体积确定目标器官对应的剂量分布图，然后基于ROI区域（即勾画的壳结构区域）对目标器官对应的剂量分布图进行切图，其中，切图范围为ROI区域的最大外接矩形，并且确定该最大外接矩形的顶点坐标分别为b0(x，y)、b1(x，y)、b2(x，y)、b3(x，y)。其中，切图得到的影像为剂量影像切图。
可选地，图4示出了一种可选的膀胱的壳结构对应的最大外接矩形。
可选地，剂量信息确定装置可以通过第二处理子单元将ROI区域影像（即勾画影像）与剂量影像切图相乘，从而获得仅在ROI区域内部有值的剂量影像（即壳结构对应的初始剂量分布图）。
在一种可选的实施例中，基于壳结构的剂量信息确定装置还包括：设置单元、第一处理单元以及第二处理单元。
其中，设置单元，用于为N个切层影像中的每个切层影像设置一个参考点；第一处理单元，用于在每个切层影像中建立由该切层影像的参考点作为射源发出的M个射线，其中，M为大于1的整数，M个射线中的每相邻的两个射线之间的角度为预设角度；第二处理单元，用于将每个切层影像对应的每个射线与该切层影像对应的外接矩形的交点作为该切层影像的第一待处理点。
可选地，剂量信息确定装置可以通过设置单元为壳结构对应的每个切层影像设置一个参考点C，其中，参考点C可以是每个切层影像的最大外接矩形的中心点，或者是壳结构区域的质心，或者是壳结构区域的重心。
可选地，如图5所示，剂量信息确定装置还可以基于每个切层影像的参考点C与该切层影像的最大外接矩形的四个顶点将该切层影像的最大外接矩形切为8个子图像（可以记为K1至K8）。其中，在图5中，椭圆形表征切层影像，面积最大的矩阵表征切成影像的最大外接矩形，8个均匀分割的三角形为该最大外接矩形对应的8个子图像。
可选地，剂量信息确定装置可以通过第一处理单元在每个切层影像中建立由该切层影像的参考点C发出的任意角度射线，其中，每相邻的两个射线之间的预设角度可以是0度至359度中的任意一个角度值，一般可以取1度至20度中的一个角度值，以20度为例，每个切层影像上可以建立18条射线（对应M个射线）。
可选地，基于每个切层影像，剂量信息确定装置还可以通过第二处理单元将每个切层影像上的每个射线与该切层影像对应的外接矩形（可以是该切层影像的最大外接矩形）的交点作为该切层影像的第一待处理点。
在一种可选的实施例中，基于壳结构的剂量信息确定装置还包括：划分单元、第三确定单元以及第三处理单元。
其中，划分单元，用于依据每个切层影像的参考点和该切层影像对应的外接矩形的顶点将该外接矩形划分为与该切层影像相对应的多个子图形；第三确定单元，用于从每个切层影像对应的多个子图像中确定与该切层影像相对应的目标子图像，其中，目标子图像为该切层影像的第一待处理点所在的子图像；第三处理单元，用于将每个切层影像对应的每个射线与该切层影像对应的目标子图像的边缘的交点作为该切层影像对应的第二待处理点。
可选地，剂量信息确定装置可以基于每个切层影像的参考点C与该切层影像的最大外接矩形的四个顶点将该切层影像的最大外接矩形切为8个子图像（可以记为K1至K8）。然后，剂量信息确定装置还可以确定每个切层影像的每个第一待处理点在该切层影像对应的K1至K8这8个子图像区域中的哪个子图像中，并且将第一待处理点所在的子图像作为该切层影像对应的目标子图像。最后，剂量信息确定装置将每个切层影像对应的每个射线与该切层影像对应的目标子图像的边缘的交点作为该切层影像对应的第二待处理点，并且利用三角函数以及逻辑判断等数学计算方式确定第二待处理点的坐标值。为了方便描述，以下将第二待处理点记为s。
在一种可选的实施例中，基于壳结构的剂量信息确定装置还包括：构建单元和第四处理单元。
其中，构建单元，用于构建每个切层影像对应的第二待处理点与该切层影像的参考点之间的连线，并将该连线拆分为该切层影像对应的F个第三待处理点，其中，F为大于J的整数，该切层影像对应的F个第三待处理点中每相邻的两个第三待处理点之间的间距为预设间距；第四处理单元，用于将每个切层影像对应的F个第三待处理点中位于壳结构的J个第三待处理点作为该切层影像对应的J个目标点。
可选地，剂量信息确定装置可以通过构建单元构建每个切层影像对应的第二待处理点s与该切层影像的参考点C之间的连线，并将该连线等距拆分为F个第三待处理点，然后，剂量信息确定装置通过第四处理单元将每个切层影像对应的F个第三待处理点中位于壳结构的J个第三待处理点作为该切层影像对应的J个目标点。
在一种可选的实施例中，第一确定子单元，包括：第一获取模块、第一确定模块以及第二确定模块。
其中，第一获取模块，用于获取每个切层影像的第一待处理点的坐标值；第一确定模块，用于根据每个切层影像的第一待处理点的坐标值、该第一待处理点与该切层影像对应的每个目标点之间的相对位置确定该切层影像上对应的J个目标点中的每个目标点的坐标值；第二确定模块，用于根据每个切层影像对应的每个目标点的坐标值，从初始剂量分布图中确定该切层影像上对应的J个目标点所对应的J个剂量值。
可选地，第一获取模块可以依据每个切层影像的外接矩形建立坐标系，并根据建立的坐标系确定每个切层影像的每个第一待处理点的坐标值，随后，第一确定模块可以利用三角函数以及逻辑判断等数学计算方式，根据每个切层影像的第一待处理点的坐标值、该第一待处理点与该切层影像对应的每个目标点之间的相对位置确定该切层影像上对应的J个目标点中的每个目标点的坐标值。
在一种可选的实施例中，基于壳结构的剂量信息确定装置还包括：计算单元，用于将J个剂量值中对应同一编号、同一射线的剂量值进行求和计算，并将求和结果作为第一剂量值，其中，编号为目标器官的内部区域的标识，编号的出现数量与该编号对应的目标器官的内部区域的厚度相关。
可选地，剂量信息确定装置可以针对目标器官设置一个掩膜表，掩膜表用于针对目标器官不同厚度的器官组织设置不同的编号，例如，以目标器官为膀胱为例，膀胱具有两层器官组织，分别为膀胱壁和逼尿肌，假设某个切层影像对应的J个目标点为10个目标点，并且10个目标点分别对应的编号为0000022211，其中，编号0表示的是目标物质，编号2表示的是逼尿肌，编号1表示的是膀胱壁。由此可见，目标器官的逼尿肌的厚度为3个预设间距，膀胱壁的厚度为2个预设间距。
可选地，剂量信息确定装置通过第二确定模块可以根据每个切层影像对应的每个目标点的坐标值，从初始剂量分布图中确定该切层影像上对应的J个目标点所对应的J个剂量值。换言之，在射线为任意角度的射线的情况下，剂量信息确定装置可以对任意壳结构得到任意角度下的剂量值。
可选地，在计算得到壳结构在任意角度下的剂量值的过程中，可至少采用以下两种方式：
方式一，在保留壳结构厚度的情况下，对任意射线仅保存掩模表中不为0的位置上的剂量值。
可选地，以上述关于膀胱的举例而言，采用方式一，需要保留每个编号为2的目标点对应的剂量值以及每个编号为1的目标点对应的剂量值，因此最终需要保留5个剂量值。
方式二，在不保留壳结构厚度的情况下，对任意射线仅保存掩模表中不为0的位置上剂量的求和结果。
可选地，，以上述关于膀胱的举例而言，采用方式二，将3个编号为2的目标点对应的剂量值以及2个编号为1的目标点对应的剂量值进行求和，并将求和结果作为第一剂量值。可选地，在每个切层影像上建立有18条射线的情况下，每条射线对应一个第一剂量值，因此每个切层影像对应18个第一剂量值。
在一种可选的实施例中，第二确定子单元，包括：第一处理模块、第二处理模块以及第三确定模块。
其中，第一处理模块，用于将每个切层影像对应的外接矩形划分为多个预设格点；第二处理模块，用于将每个切层影像对应的J个剂量值中满足预设条件的X个剂量值删除至剩余一个剂量值，并将J个剂量值中剩余的所有剂量值作为该切层影像对应的目标剂量值，其中，满足预设条件的X个剂量值对应的多个射线为不同角度但穿过相同的一个预设格点的射线，X为小于或等于J的正整数；第三确定模块，用于根据每个切层影像对应的目标剂量值重新确定壳结构对应的剂量信息。
可选地，剂量信息确定装置还可以通过第一处理模块将每个切层影像对应的外接矩形划分为多个预设格点，例如，将每个切层影像对应的外接矩形均匀地划分为多个预设格点，其中，每个预设格点的大小均为预设大小。
可选地，剂量信息确定装置还可以通过第二处理模块将每个切层影像对应的J个剂量值中满足预设条件的X个剂量值删除至剩余一个剂量值，并将J个剂量值中剩余的所有剂量值作为该切层影像对应的目标剂量值。其中，满足预设条件的X个剂量值对应的多个射线为不同角度但穿过相同的一个预设格点的射线，X为小于或等于J的正整数。
可选地，通过上述过程，当不同角度的射线同时穿过相同的一个预设格点的情况下，则仅保留一个穿过该预设网格的射线对应的剂量值。需要说明的是，当预设格点设置的较小的情况下，穿过相同的预设格点的多个射线上的每个点对应的剂量值实际上非常接近，因此，可以通过仅保留一个射线对应的剂量值，以实现减少后续的剂量值计算量的技术效果，尤其在射线间距很小和/或壳结构较小的情况下，该方式能大量降低不必要的计算资源消耗，提高计算效率。
在一种可选的实施例中，第三确定模块，包括：第一获取子模块、第一处理子模块以及第二处理子模块。
其中，第一获取子模块，用于获取N个切层影像对应的N个参考点之间的相对位置关系；第一处理子模块，用于根据相对位置关系在每个切层影像对应的目标剂量值的基础上通过填充操作得到每个切层影像对应的剂量信息，其中，填充操作用于在保持N个参考点之间的相对位置关系的情况下，依据每个参考点至壳结构的最大外接矩形的中心点的距离分别填充得到该参考点所在的切层影像对应的剂量信息，该切层影像对应的剂量信息为一维形式并且长度为预设长度的剂量信息，该切层影像对应的剂量信息中至少包括该切层影像对应的目标剂量值；第二处理子模块，用于依据N个切层影像之间的关联关系，将N个切层影像中的每个切层影像对应的剂量信息进行叠加，得到壳结构对应的二维形式的剂量信息。
可选地，以目标器官为直肠为例，在得到直肠的壳结构对应的N个切层影像的情况下，剂量信息确定装置可以通过第一获取子模块重建N个切层影像对应的N个参考点之间的相对位置关系，例如，重建N个参考点基于Z轴的关系。
可选地，剂量信息确定装置可以根据相对位置关系在每个切层影像对应的目标剂量值的基础上通过填充操作得到每个切层影像对应的剂量信息。
其中，填充操作用于在保持N个参考点之间的相对位置关系的情况下，依据每个参考点至壳结构的最大外接矩形的中心点的距离分别填充得到该参考点所在的切层影像对应的剂量信息，该切层影像对应的剂量信息为一维形式并且长度为预设长度的剂量信息，该切层影像对应的剂量信息中至少包括该切层影像对应的目标剂量值。
可选地，填充操作可以对于任意Z坐标下的剂量D填充至指定长度，具体地，以参考点C至壳结构的最大外接矩形的中心点的距离分别填充参考点C的左右区域，以保证N个参考点之间的Z轴关系存续，从而得到重建后的每个切层影像对应的一维形式的剂量信息。
可选地，对于有厚度的壳结构，例如，膀胱的膀胱壁的厚度为2个预设间距,则得到针对膀胱壁的2个一维形式的剂量信息；膀胱的逼尿肌的厚度为3个预设间距，则得到针对逼尿肌的3个一维形式的剂量信息。
可选地，剂量信息确定装置还可以依据N个切层影像之间的关联关系，将N个切层影像中的每个切层影像对应的剂量信息进行叠加，得到壳结构对应的二维形式的剂量信息。例如，对于有厚度的壳结构，分别基于得到的每个一维形式的剂量信息建立壳结构对应的二维形式的剂量信息。
在一种可选的实施例中，基于壳结构的剂量信息确定装置还包括：第四确定单元和第五确定单元。
其中，第四确定单元，用于在壳结构包括多层子壳结构的情况下，基于每层子壳结构对应的N个切层影像和该层子壳结构对应的初始剂量分布图重新确定该层子壳结构对应的二维形式的剂量信息，其中，不同层的子壳结构对应壳结构的不同厚度；第五确定单元，用于依据多层子壳结构中的每层子壳结构对应的二维形式的剂量信息确定壳结构在不同厚度下的三维形式的剂量信息。
可选地，如果需要保留壳结构的厚度，则可以将壳结构划分为多层子壳结构，然后在通过每层子壳结构对应的N个切层影像和该层子壳结构对应的初始剂量分布图重新确定该层子壳结构对应的二维形式的剂量信息之后，依据多层子壳结构中的每层子壳结构对应的二维形式的剂量信息确定壳结构在不同厚度下的三维形式的剂量信息，从而实现了构建带有多层厚度的每个厚度下的壳结构剂量图，该壳结构剂量图为一个3D形式的剂量图。
可选地，如果不保留壳结构的厚度或者壳结构的厚度仅为1层，则可以直接基于2D形式的壳结构剂量图进行可视化的人工评价。
可选地，在得到上述壳结构剂量图之后，还可以基于壳结构剂量图建立DVH（剂量体积直方图），或者基于壳结构剂量图训练得到一个神经网络模型，用于依据壳结构剂量图预测放疗疗效信息。
由上述内容可知，在本申请中，通过获取目标器官对应的3D形式的勾画影像，其中，目标器官包括壳结构，壳结构为目标器官中用于包裹目标物质的外表面器官组织，目标物质为在接受射线照射之后不会影响目标器官发生并发症的物质，勾画影像用于表征目标器官的壳结构在医学影像中的轮廓信息，从而实现了将壳结构的图像信息从目标器官中单独提取出来的目的。
另外，本申请将勾画影像切层为N个切层影像，其中，N为大于1的整数，N个切层影像中的每个切层影像均为2D形式的影像，从而实现了将3D形式的壳结构的勾画影像转换为2D影像的技术效果，此外，由于初始剂量分布图中至少记录了壳结构对应的原始剂量分布信息，因此，本申请根据N个切层影像和初始剂量分布图重新确定壳结构对应的剂量信息，实现了在不考虑壳结构所包裹的目标物质的情况下，通过壳结构自身所定义的体积来重新确定壳结构的剂量信息的技术效果，进而解决了现有技术中在确定目标器官的壳结构的剂量信息时，将壳结构所包裹的非必要物质也作为了计算剂量信息时的计算因子，从而导致的壳结构的剂量信息确定不准确的技术问题。
根据本申请的另一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，其中，计算机可读存储介质中存储有计算机程序，其中，在计算机程序运行时控制计算机可读存储介质所在设备运行上述任意一项的基于壳结构的剂量信息确定装置。
根据本申请的另一方面，还提供了一种电子设备，其中，包括一个或多个处理器和存储器，存储器用于存储一个或多个程序，其中，当一个或多个程序被一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器控制上述任意一项的基于壳结构的剂量信息确定装置运行。
上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
在本申请的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可为个人计算机、服务器或者网络设备等）执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。
Claims (12)
1.一种基于壳结构的剂量信息确定装置，其特征在于，包括：
获取单元，用于获取目标器官对应的3D形式的勾画影像，其中，所述目标器官包括壳结构，所述壳结构为所述目标器官中用于包裹目标物质的外表面器官组织，所述目标物质为在接受射线照射之后不会影响所述目标器官发生并发症的物质，所述勾画影像用于表征所述壳结构在医学影像中的轮廓信息；
第一确定单元，用于依据所述勾画影像确定所述壳结构对应的初始剂量分布图；
切层单元，用于将所述勾画影像切层为N个切层影像，其中，N为大于1的整数，所述N个切层影像中的每个切层影像均为2D形式的影像；
第二确定单元，用于根据所述N个切层影像和所述初始剂量分布图重新确定所述壳结构对应的剂量信息，其中，重新确定的剂量信息为通过所述壳结构自身所定义的体积所确定的壳结构的剂量信息；
其中，所述第二确定单元，包括：第一确定子单元，用于基于所述初始剂量分布图确定所述壳结构在所述每个切层影像上对应的J个目标点中的每个目标点所对应的剂量值，得到所述每个切层影像对应的J个剂量值，其中，J为大于1的整数；第二确定子单元，用于根据所述每个切层影像对应的J个剂量值重新确定所述壳结构对应的剂量信息。
2.根据权利要求1所述的基于壳结构的剂量信息确定装置，其特征在于，所述第一确定单元，包括：
第一获取子单元，用于获取所述目标器官对应的剂量分布图；
第一处理子单元，用于从所述目标器官对应的剂量分布图中提取剂量影像切图，其中，所述剂量影像切图为所述目标器官对应的剂量分布图中与所述壳结构的最大外接矩形相对应的图像区域；
第二处理子单元，用于将所述剂量影像切图与所述勾画影像相乘，得到所述初始剂量分布图。
3.根据权利要求1所述的基于壳结构的剂量信息确定装置，其特征在于，所述基于壳结构的剂量信息确定装置还包括：
设置单元，用于为所述N个切层影像中的每个切层影像设置一个参考点；
第一处理单元，用于在所述每个切层影像中建立由该切层影像的参考点作为射源发出的M个射线，其中，M为大于1的整数，所述M个射线中的每相邻的两个射线之间的角度为预设角度；
第二处理单元，用于将所述每个切层影像对应的每个射线与该切层影像对应的外接矩形的交点作为该切层影像的第一待处理点。
4.根据权利要求3所述的基于壳结构的剂量信息确定装置，其特征在于，所述基于壳结构的剂量信息确定装置还包括：
划分单元，用于依据所述每个切层影像的参考点和该切层影像对应的外接矩形的顶点将该外接矩形划分为与该切层影像相对应的多个子图形；
第三确定单元，用于从所述每个切层影像对应的多个子图像中确定与该切层影像相对应的目标子图像，其中，所述目标子图像为该切层影像的第一待处理点所在的子图像；
第三处理单元，用于将所述每个切层影像对应的每个射线与该切层影像对应的目标子图像的边缘的交点作为该切层影像对应的第二待处理点。
5.根据权利要求4所述的基于壳结构的剂量信息确定装置，其特征在于，所述基于壳结构的剂量信息确定装置还包括：
构建单元，用于构建所述每个切层影像对应的第二待处理点与该切层影像的参考点之间的连线，并将该连线拆分为该切层影像对应的F个第三待处理点，其中，F为大于J的整数，该切层影像对应的F个第三待处理点中每相邻的两个第三待处理点之间的间距为预设间距；
第四处理单元，用于将所述每个切层影像对应的F个第三待处理点中位于所述壳结构的J个第三待处理点作为该切层影像对应的J个目标点。
6.根据权利要求5所述的基于壳结构的剂量信息确定装置，其特征在于，所述第一确定子单元，包括：
第一获取模块，用于获取所述每个切层影像的第一待处理点的坐标值；
第一确定模块，用于根据所述每个切层影像的第一待处理点的坐标值、该第一待处理点与该切层影像对应的每个目标点之间的相对位置确定该切层影像上对应的J个目标点中的每个目标点的坐标值；
第二确定模块，用于根据所述每个切层影像对应的每个目标点的坐标值，从所述初始剂量分布图中确定该切层影像上对应的J个目标点所对应的J个剂量值。
7.根据权利要求6所述的基于壳结构的剂量信息确定装置，其特征在于，所述基于壳结构的剂量信息确定装置还包括：
计算单元，用于将所述J个剂量值中对应同一编号、同一射线的剂量值进行求和计算，并将求和结果作为第一剂量值，其中，所述编号为所述目标器官的内部区域的标识，所述编号的出现数量与该编号对应的目标器官的内部区域的厚度相关。
8.根据权利要求3所述的基于壳结构的剂量信息确定装置，其特征在于，所述第二确定子单元，包括：
第一处理模块，用于将所述每个切层影像对应的外接矩形划分为多个预设格点；
第二处理模块，用于将所述每个切层影像对应的J个剂量值中满足预设条件的X个剂量值删除至剩余一个剂量值，并将所述J个剂量值中剩余的所有剂量值作为该切层影像对应的目标剂量值，其中，所述满足预设条件的X个剂量值对应的多个射线为不同角度但穿过相同的一个预设格点的射线，X为小于或等于J的正整数；
第三确定模块，用于根据所述每个切层影像对应的目标剂量值重新确定所述壳结构对应的剂量信息。
9.根据权利要求8所述的基于壳结构的剂量信息确定装置，其特征在于，所述第三确定模块，包括：
第一获取子模块，用于获取N个切层影像对应的N个参考点之间的相对位置关系；
第一处理子模块，用于根据所述相对位置关系在所述每个切层影像对应的目标剂量值的基础上通过填充操作得到所述每个切层影像对应的剂量信息，其中，所述填充操作用于在保持所述N个参考点之间的相对位置关系的情况下，依据每个参考点至所述壳结构的最大外接矩形的中心点的距离分别填充得到该参考点所在的切层影像对应的剂量信息，该切层影像对应的剂量信息为一维形式并且长度为预设长度的剂量信息，该切层影像对应的剂量信息中至少包括该切层影像对应的目标剂量值；
第二处理子模块，用于依据所述N个切层影像之间的关联关系，将所述N个切层影像中的每个切层影像对应的剂量信息进行叠加，得到所述壳结构对应的二维形式的剂量信息。
10.根据权利要求9所述的基于壳结构的剂量信息确定装置，其特征在于，所述基于壳结构的剂量信息确定装置还包括：
第四确定单元，用于在所述壳结构包括多层子壳结构的情况下，基于每层子壳结构对应的N个切层影像和该层子壳结构对应的初始剂量分布图重新确定该层子壳结构对应的二维形式的剂量信息，其中，不同层的子壳结构对应所述壳结构的不同厚度；
第五确定单元，用于依据所述多层子壳结构中的每层子壳结构对应的二维形式的剂量信息确定所述壳结构在不同厚度下的三维形式的剂量信息。
11.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备运行权利要求1至10中任意一项所述的基于壳结构的剂量信息确定装置。
12.一种电子设备，其特征在于，包括一个或多个处理器和存储器，所述存储器用于存储一个或多个程序，其中，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器控制权利要求1至10中任意一项所述的基于壳结构的剂量信息确定装置运行。
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- 2024-01-17 CN CN202410068227.3A patent/CN117577275B/zh active Active
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