WO2022120716A1 - 实时图像引导方法、装置及系统、放射治疗系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种实时图像引导方法、装置及系统、放射治疗系统，属于放疗技术领域。其中，图像引导系统可以基于获取到的目标对象的目标参考图像和实时投影图像，对目标对象进行可靠的实时图像引导。由于该目标参考图像为摆位完成后采集得到的，因此基于该目标参考图像及实时投影图像对目标对象进行实时图像引导的精度较高。

Description

实时图像引导方法、装置及系统、放射治疗系统 技术领域

本公开涉及放疗技术领域，特别涉及一种实时图像引导方法、装置及系统、放射治疗系统。

背景技术

在放射治疗场景下，可以采用图像引导放射治疗(image guided radiation therapy，IGRT)技术实时定位和追踪目标对象(如，患者的肿瘤)位置，以引导放射治疗。

相关技术中，用于实现IGRT技术的IGRT系统可以在治疗过程中获取目标对象在两个不同角度下的二维投影图像，然后可以将该二维投影图像分别与对应角度下的参考图像进行配准以确定出两个二维偏移量，最后可以基于确定出的两个二维偏移量计算得到目标对象的三维偏移量，实现对目标对象位置的追踪。其中，参考图像可以为IGRT系统根据生成治疗计划时目标对象的电子计算机断层扫描(computed tomography，CT)图像重建生成的图像。

但是，相关技术的图像引导方法追踪位置的精度较低，灵活性较差。

发明内容

本公开实施例提供了一种实时图像引导方法、装置及系统、放射治疗系统，可以解决相关技术中追踪位置的精度较低，灵活性较差的问题。所述技术方案如下：

一方面，提供了一种实时图像引导方法，所述方法包括：

获取目标对象的目标参考图像，所述目标参考图像为对所述目标对象摆位完成的情况下，基于图像引导装置采集得到的图像确定出的图像；

采用所述图像引导装置获取所述目标对象的实时投影图像；

根据所述目标参考图像和所述实时投影图像，对所述目标对象进行实时图像引导。

另一方面，提供了一种实时图像引导装置，所述装置包括：

第一获取模块，用于获取目标对象的目标参考图像，所述目标参考图像为对所述目标对象摆位完成的情况下，基于图像引导装置采集得到的图像确定出的图像；

第二获取模块，用于采用所述图像引导装置获取所述目标对象的实时投影图像；

图像引导模块，用于根据所述目标参考图像和所述实时投影图像，对所述目标对象进行实时图像引导。

又一方面，提供了一种实时图像引导系统，所述实时图像引导系统包括：图像引导装置、处理器和存储器；

其中，所述图像引导装置用于采集图像，所述存储器中存储有指令，所述指令由所述处理器加载并执行以实现如上述方面所述的实时图像引导方法。

再一方面，提供了一种存储介质，所述存储介质中存储有指令，当所述存储介质在处理组件上运行时，使得处理组件执行如上述方面所述的实时图像引导方法。

再一方面，提供了一种放射治疗系统，所述放射治疗系统包括：患者支撑装置、主机以及实时图像引导系统；所述实时图像引导系统为如上述方面所述的系统；

其中，所述主机分别与所述实时图像引导系统和所述患者支撑装置连接，所述实时图像引导系统用于将确定出的目标对象的目标偏移量发送至所述主机，所述主机用于基于所述目标偏移量调整所述患者支撑装置的位置。

本公开实施例提供的技术方案至少具有如下有益效果：

综上所述，本公开实施例提供了一种实时图像引导方法、装置及系统、放射治疗系统。其中，图像引导系统可以基于获取到的目标对象的目标参考图像和实时投影图像，对目标对象进行可靠的实时图像引导。由于该目标参考图像为摆位完成后采集得到的，因此基于该目标参考图像及实时投影图像对目标对象进行实时图像引导的精度较高。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所 需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本公开实施例提供的一种放射治疗系统的结构示意图；

图2是本公开实施例提供的一种实时图像引导方法的流程图；

图3是本公开实施例提供的另一种实时图像引导方法的流程图；

图4是本公开实施例提供的一种确定目标参考图像的方法流程图；

图5是本公开实施例提供的一种标志物示意图；

图6是本公开实施例提供的一种图像引导方法流程图；

图7是本公开实施例提供的另一种图像引导方法流程图；

图8是本公开实施例提供的另一种实时图像引导方法的流程图；

图9是本公开实施例提供的又一种实时图像引导方法的流程图；

图10是本公开实施例提供的一种实时图像引导装置的框图；

图11是本公开实施例提供的另一种实时图像引导装置的框图；

图12是本公开实施例提供的一种实时图像引导系统的框图。

通过上述附图，已示出本公开明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本公开构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本公开的概念。

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。

图1是本公开实施例提供的一种放射治疗系统的结构示意图。如图1所示，该放射治疗系统可以包括患者支撑装置01、主机02、实时图像引导系统03以及放射治疗设备04。

可选的，患者支撑装置01可以为图1所示的治疗床，例如三维治疗床、六维治疗床，当然，也可以为治疗椅等用于支撑患者的其他装置。主机02可以为控制设备。图像引导系统03可以为IGRT系统。主机02可以与患者支撑装置01和图像引导系统03和建立有通信连接，该通信连接可以为图1所示的有线连接，或者也可以为无线连接。在放射治疗过程中，图像引导系统03可 以采用IGRT技术实时追踪目标对象(如，患者的肿瘤)的位置，并将目标对象的偏移量发送至主机02，主机02可以基于接收到的偏移量灵活调整患者支撑装置01的位置，以实现对患者的可靠实时图像引导。

可选的，该实时图像引导系统03可以包括图像引导装置031，且该图像引导装置031可以为锥形束电子扫描(cone beam computed tomography，CBCT)装置。即，该图像引导装置031可以用于采集目标对象的CBCT图像。

例如，参考图1，该图像引导装置031可以包括：一组或多组影像采集组件，每组影像采集组件可以包括相对设置的探测器0311和球管0312(图1仅示意性的示出了一组影像采集组件)。其中，球管0312可以发出射线，例如锥形射束，探测器0311可以接收球管0312发出的射线，图像引导装置031可以根据探测器0311接收到的射线生成目标对象的二维投影图像。

可选的，球管0312可以为能够发出千伏(KV)级X射线的球管，探测器0311可以为平板探测器。相应的，图像引导装置031采集到的二维投影图像即可以为KV级X投影图像。

继续参考图1，该放射治疗设备04上可以设置有多个治疗源041，每个治疗源041均可以发出射线，且该多个治疗源041发出的射线可以绕旋转轴旋转并聚焦至射束焦点，以对目标对象进行治疗。可选的，治疗源041可以为γ射线源，相应的，治疗源041发出的射线即为γ射线；或者，治疗源041可以为X射线源，相应的，治疗源041发出的射线即为X射线。此外，上述实施例记载的图像引导装置031也可以设置于放射治疗设备04上。

在放射治疗过程中，实时图像引导系统03采用IGRT技术追踪目标对象的原理为：

采用图像引导装置采集目标对象的参考图像和二维投影图像，并配准该两幅图像。配准两幅图像可以是指以指定的一幅图像为参考图像，另一幅图像为待配准图像，配准的目的是使待配准图像与参考图像上的所有点均达到一致。因目标对象的二维投影图像一般为放射治疗过程中实时获取到的图像，即为现场采集到的图像，故目标对象的二维投影图像即可以作为待配准图像。

相关技术中，参考图像一般为基于目标对象的CT图像重建生成的数字重建放射(digitally reconstructed radio，DRR)图像，但是因CT图像一般是在进行放射治疗前为制定治疗计划拍摄的，即CT图像为摆位前获取到的，且因在生成DRR图像之前，一般会对患者进行摆位操作，引入误差，故导致基于CT 图像生成的DRR图像的精度较低，进而导致配准精度较低。在本公开实施例中，追踪目标对象的位置所用的参考图像为基于摆位完成时，通过图像引导装置031采集到的图像确定的图像，例如目标对象的CBCT图像重建生成的DRR图像，如此，避免了相关技术由CT图像生成DRR图像时因摆位带来的误差，进而使得生成的DRR图像的精度较高，相应的，配准精度则较高。

此外，为了得到目标对象的三维偏移量，相关技术中，需要先获取在不同拍摄角度下配准得到的两个二维偏移量。如此，若仅包括一组影像采集组件，则需要控制该组影像采集组件先于一个角度下采集一张目标对象的二维投影图像，再于另一个角度下采集一张目标对象的二维投影图像。该两次采集之间一定具有时间间隔，而在该时间间隔内，患者有可能发生移动，故不仅实时性较差，且采集到的两张二维投影图像很难在同一状态下获取，一致性较差，进而相应的也会导致配准精度较差。而若包括两组影像采集组件，则又会占用较大空间，相应的，治疗空间则会变小。而对于本公开实施例而言，还可以仅获取一个角度下的目标对象的二维投影图像，即得到目标对象的三维偏移量，换言之，图像引导装置031仅需包括一组影像采集组件即可。如此，既保证了目标对象的位置追踪实时性，又不会影响治疗空间，且可以保证配准精度较高。

图2是本公开实施例提供的一种实时图像引导方法的流程图，该方法可以应用于图1所示的实时图像引导系统03中。如图2所示，该方法可以包括：

步骤201、获取目标对象的目标参考图像。

其中，该目标参考图像为对目标对象摆位完成的情况下，基于图像引导装置采集得到的图像确定出的图像。

可选的，该目标参考图像可以为三维图像或者二维图像。

步骤202、采用图像引导装置获取目标对象的实时投影图像。

可选的，该实时投影图像可以为在放射治疗过程中，在目标拍摄角度下采用图像引导装置拍摄得到的目标对象的二维投影图像。

步骤203、根据目标参考图像和实时投影图像，对目标对象进行实时图像引导。

可选的，图像引导系统可以基于目标参考图像和实时投影图像，进行图像配准操作以得到目标对象的目标偏移量，并基于确定的目标偏移量对目标对象进行实时图像引导，如，可靠调整目标对象的位置。

综上所述，本公开实施例提供了一种实时图像引导方法。该图像引导系统可以基于获取到的目标对象的目标参考图像和实时投影图像，对目标对象进行可靠的实时图像引导。由于该目标参考图像为摆位完成后采集得到的，因此基于该目标参考图像及实时投影图像对目标对象进行实时图像引导的精度较高。

可选的，实时图像引导系统获取到的目标参考图像可以为三维图像，或者，也可以为二维图像。以下实施例对该两种方式分别进行说明：

作为一种可选的实现方式：该目标参考图像为三维图像。图3是本公开实施例提供的另一种实时图像引导方法的流程图，如图3所示，该方法可以包括：

步骤301、对目标对象摆位完成的情况下，将目标对象在不同拍摄角度下的目标二维投影图像重建后的目标三维图像确定为目标参考图像。

其中，该目标对象在不同拍摄角度下的目标二维投影图像可以由图像引导装置采集得到。可选的，该目标三维图像可以为CBCT图像。

对于目标参考图像，可以通过以下两种方式来确定：

第一种方式中，在对目标对象摆位完成后，实时图像引导系统可以先采用图像引导装置重新拍摄不同角度下的二维图像并重建得到目标参考图像。即参考图4所示方法流程图，步骤301可以包括：

步骤3011、对目标对象摆位完成的情况下，采用图像引导装置获取目标对象在不同拍摄角度下的目标二维投影图像。

例如，若图像引导装置包括一组影像采集组件，则图像引导装置可以控制该组影像采集组件中的球管分别在不同拍摄角度下发出射线，相应的，探测器即可以在不同拍摄角度下接收到射线，图像引导装置可以基于探测器在不同拍摄角度下接收到的射线生成不同拍摄角度角下的多个目标二维投影图像。或者，图像引导装置也可以包括多组影像采集组件，相应的，可以通过该多组影像采集组件在不同拍摄角度下同时获取多个目标二维投影图像，如此，可以提高获取不同拍摄角度下的多个目标二维投影图像的效率。

可选的，为确保后续重建得到的目标参考图像的质量，实时图像引导系统可以采用图像引导装置在放射治疗设备04内作整圈扫描(即，扫描一圈)，以获取到较多不同拍摄角度下的目标二维投影图像。

此外，实时图像引导系统可以是在接收到主机发送的成像指令时，采用图像引导装置获取目标对象在不同拍摄角度下的目标二维投影图像。

步骤3012、对目标对象在不同拍摄角度下的目标二维投影图像进行重建。

在获取到目标对象在不同拍摄角度下的目标二维投影图像后，实时图像引导系统可以基于该多个目标二维投影图像重建生成目标对象的目标三维图像。

步骤3013、将重建后的目标三维图像确定为目标参考图像。

最后，实时图像引导系统即可以将重建得到的目标三维图像确定为目标参考图像。

这里需要说明的是，在第一种方式中，可以采用二维图像和二维图像配准的方式完成对目标对象的摆位，也可以采用三维图像和三维图像配准的方式完成对目标对象的摆位。

以采用二维图像和二维图像配准的方式完成对目标对象的摆位为例，该方法还可以包括：

步骤A1、采用图像引导装置获取目标对象在至少两个拍摄角度下的备选二维投影图像。

可选的，在对患者进行摆位的过程中，实时图像引导系统可以采用图像引导装置在至少两个拍摄角度下对目标对象进行拍摄，以得到目标对象在至少两个拍摄角度下的备选二维投影图像。获取方式可以参考上述步骤3011的记载，在此不再赘述。

步骤A2、将至少两个拍摄角度下的备选二维投影图像，与基于计划图像在至少两个拍摄角度下重建的计划数字重建放射DRR图像进行图像配准。

可选的，计划图像可以为在放射治疗之前的制定治疗计划时，采用计划图像采集设备对目标对象进行扫描得到的图像，实时图像引导系统可以获取该计划图像采集设备发送的计划图像。例如，计划图像采集设备可以是在接收到实时图像引导系统发送的图像获取指令后，将采集到的计划图像发送至实时图像引导系统。或者，计划图像采集设备可以是在接收到主机发出的图像传输指令时，将采集到的计划图像发送至实时图像引导系统。

可选的，计划图像可以为CT图像或者核磁共振(magnetic resonance，MR)图像。即，上述记载的计划图像采集设备可以为CT设备，或者，MR设备。但因无论是CT图像还是MR图像，其均为三维图像，故为了与步骤A1获取到的二维投影图像进行配准，实时图像引导系统可以先基于获取到的计划图像，重建生成在至少两个拍摄角度下的DRR图像。且该至少两个拍摄角度与步骤A1中的至少两个拍摄角度的角度大小相同。

然后，实时图像引导系统可以将步骤A1获取到的每个拍摄角度下的备选二维投影图像，与基于计划图像在对应拍摄角度下重建的计划DRR图像进行图像配准，以确定是否摆位完成。可选的，以一个拍摄角度为例，实时图像引导系统可以以该拍摄角度下的计划DRR图像作为参考图像，且以该拍摄角度下的备选二维投影图像作为待配准图像，对比该两幅图像中各点的坐标，并基于对比结果确定摆位是否完成。

步骤A3、确定配准结果满足配准条件时，对目标对象摆位完成。

可选的，配准条件可以为：目标对象在配准的两幅图像中的位置偏差小于等于偏差阈值。例如，若偏差阈值可以为0，配准条件为目标对象在配准的两幅图像中的位置偏差等于偏差阈值，则相应的，配准结果满足配准条件可以是指：目标对象在配准的两幅图像中的位置完全一致。

需要说明的是，本公开实施例记载的应用场景下，偏差一般为三维偏差，以上仅是示意性说明。

若执行步骤A2后，确定每个拍摄角度下的备选二维投影图像，与基于计划图像在对应拍摄角度下重建的计划数字重建放射DRR图像进行图像配准的配准结果满足上述配准条件，则实时图像引导系统此时可以确定摆位完成，然后可以进一步将步骤A1获取到的至少两个拍摄角度下的备选二维投影图像确定为：不同拍摄角度下的目标二维投影图像，以供步骤3011的执行。即在执行步骤A3后，可以紧接着继续执行步骤3011。

当然，若配准结果不满足配准条件，则可以继续执行步骤A1至A3，直至配准结果满足配准条件为例。

第二种方式中，直接将目标对象摆位完成时参与配准的重建的三维图像确定为目标参考图像，为此，在获取目标对象的目标参考图像之前，该方法还可以包括：

步骤B1、采用图像引导装置获取目标对象的备选三维图像。

其中，该备选三维图像可以为基于目标对象在不同拍摄角度下的基准二维投影图像重建的图像。

即，实时图像引导系统可以在摆位过程中，先采用图像引导装置获取目标对象在不同拍摄角度下的基准二维投影图像，然后对目标对象在不同拍摄角度下的基准二维投影图像进行重建，得到目标对象的备选三维图像。

可选的，采用图像引导装置获取目标对象在不同拍摄角度下的基准二维投 影图像的方法可以参考步骤3011，在此不再赘述。且该备选三维图像可以为CBCT图像。

步骤B2、对备选三维图像和计划图像进行图像配准。

因步骤B1得到的是备选三维图像，计划图像也为三维图像，故此时，实时图像引导系统可以直接配准备选三维图像和计划图像。配准方法可以参考步骤A2的描述，在此不再赘述。

步骤B3、确定配准结果满足配准条件时，对目标对象摆位完成。

同步骤A3，在配准结果满足配准条件时，实时图像引导系统可以确定摆位完成，并可以继续执行下述步骤B4。当然，若配准结果不满足配准条件，则可以继续执行步骤B1至B3，直至配准结果满足配准条件为例。

步骤B4、将备选三维图像确定为目标参考图像(步骤B4为步骤301的另一个具体示例)。

最终，实时图像引导系统即可以将配准所用的备选三维图像确定为目标三维图像。即，通过步骤B1至B4的方式，可以直接确定出摆位完成后的目标参考图像。这里需要说明的是，在第二种方式中，步骤B1至B3即是采用三维图像和三维图像配准的方式完成对目标对象的摆位。

步骤302、采用图像引导装置获取目标对象的实时投影图像。

基于上述实施例记载可知，在获取到目标对象的目标参考图像后，即代表摆位完成，此时，可以将患者送入放疗设备的治疗空间内，对患者进行放射治疗。

虽然是在摆位完成后才将患者送入治疗空间内，但是在放射治疗过程中，目标对象的位置也可能会因为患者移动或患者呼吸、咳嗽等不可避免的因素发生偏移，因此为了确保治疗精度，避免误照射到其他正常组织，需要在放射治疗过程中采用图像引导技术实时追踪目标对象的位置，以实时调整患者位置，确保治疗的射束焦点与目标对象的治疗靶点可以实时对齐。而为了追踪目标对象的位置，实时图像引导系统需要先获取目标对象当前的位置。

例如，实时图像引导系统可以采用图像引导装置在目标拍摄角度下获取目标对象的实时投影图像，即目标对象的二维投影图像。获取方式可以参考上述实施例记载。此外，实时图像引导系统可以是在接收到主机发送的成像指令后，开始采用图像引导装置获取目标对象的实时投影图像。

步骤303、获取实时投影图像的目标拍摄角度。

为了便于后续图像配准，实时图像引导系统还可以获取图像引导装置在采集实时投影图像时所处的拍摄角度，即目标拍摄角度。

步骤304、获取目标三维图像在目标拍摄角度下的目标数字重建放射DRR图像。

结合上述步骤可知，因在治疗过程中实时采集到的能够反映目标对象当前位置的图像为二维图像，而之前在摆位完成后获取到的图像为三维图像，故在配准之前，实时图像引导系统还需要基于该目标三维图像重建生成目标对象在目标拍摄角度下的DRR图像。该DRR图像中目标对象的位置即为：目标对象的靶点与治疗的射束焦点对齐时，目标对象应该处于的基准位置。

需要说明的是，对于每个拍摄角度下的二维投影图像，均可以对应一个相同角度下的DRR图像。即，无论目标拍摄角度多大，实时图像引导系统均可以基于目标对象的目标三维图像生成该目标拍摄角度下的DRR图像。

由于该目标三维图像是在摆位完成后获取到的图像，因此相对于相关技术基于摆位前的计划图像生成DRR图像，基于该目标三维图像生成的DRR图像能够更加准确的代表目标对象的基准位置，提高配准结果。

可选的，在制定治疗计划后摆位前，还可以在患者体表或体内设置标志物，如该标志物可以贴于患者体表或者植入患者体内。

可选的，该标志物可以为金属材料制成的金属标志物(简称，金标)。因标志物成像效果更好，故可以在配准时提高配准精度。此外，可以设置至少三个不共线的标志物。如此，可以使得实时图像引导系统能够参考不同拍摄角度处的多个标志物的位置配准图像，进一步提高配准精度。

示例的，假设目标对象为位于头部的肿瘤，且共设置了三个不共线的标志物。则参考图5，可以在患者的两个太阳穴和鼻尖处分别设置一个标志物。若目标对象位于体部，则可以在患者的脊柱处设置标志物。

因在摆位前设置了标志物，故摆位完成后获取到的目标参考图像，以及在摆位过程中获取到的实时投影图像中均可以包括标志物。为了提高配准精度，步骤304还可以包括：

对目标三维图像进行图像处理，得到仅包括标志物的目标三维图像，然后获取仅包括标志物的目标三维图像在目标拍摄角度下的目标DRR图像。即后续配准所用DRR图像可以为仅包括标志物的DRR图像。

需要说明的是，实时图像引导系统可以存储至少两份目标参考图像。其中， 一份目标参考图像可以仅包括标志物，且该仅包括标志物的目标参考图像可以用于后续实时图像引导。另一份目标参考图像可以包括标志物以及其他信息(如，骨骼组织)，该份目标参考图像可以用于进行显示，如可以用于通过主机显示给治疗医师。

步骤305、根据目标DRR图像和实时投影图像，对目标对象进行实时图像引导。

可选的，作为一种可选的实现方式，参考图6所示方法流程图，步骤305可以包括：

步骤3051A、对目标DRR图像和实时投影图像进行图像配准。

在获取到目标DRR图像和实时投影图像后，实时图像引导系统即可以以目标DRR图像作为参考图像，以实时投影图像作为待配准图像，对比该两幅图像中各点的坐标，以确定目标对象的偏移量。

一种可选实施例：若目标对象包括标志物，则步骤3051A可以包括：

分别对目标DRR图像和实时投影图像中的标志物进行分割，并对分割出来的目标DRR图像中的标志物和实时投影图像中的标志物进行图像配准。

可选的，分割方法可以为：实时图像引导系统可以先对待分割图像(如，目标DRR图像和实时投影图像)进行图像模糊处理，以将待分割图像中的标志物模糊掉，使标志物融入待分割图像的背景中，得到一副新的图像。然后实时图像引导系统可以采用待分割图像减去图像模糊处理后得到的新的图像，完成对标志物的分割。图像相减可以是指：待分割图像中某像素点的像素值减去模糊处理后得到的新的图像中该像素点的像素值。

或者，实时图像引导系统可以先获取待分割图像中各目标对象和标志物的CT值，该CT值的单位为Hu，可以用于衡量人体组织对射线的吸收率。且实时图像引导系统中可以预置有CT过滤用的阈值(简称，参考阈值)。然后，实时图像引导系统可以基于各目标对象和标志物的CT值，以及参考阈值，对待分割图像进行图像归一化处理，完成标志物分割处理。例如，实时图像引导系统可以判断各目标对象和标志物的CT值和参考阈值的大小关系，对于CT值大于该参考阈值的目标对象对应的CT值，实时图像引导系统不改变其CT值。对于CT值小于该参考阈值的目标对象对应的CT值，实时图像引导系统可以将其设置为第一阈值，并可以标志物的CT值设置为第二阈值。

或者，获取待分割图像的目标拍摄角度，获取重建后的三维图像，获取重 建后的三维图像在目标拍摄角度下的目标DRR图像。可选的，可以对重建后的三维图像进行过滤，得到仅包括标志物的三维图像，并获取仅包括标志物的三维图像在目标拍摄角度下的目标DRR图像。然后，在该目标DRR图像中构建一个或多个参考感兴趣区域(region of interest，ROI)，该参考ROI包含一个或多个标志物，再将一个或多个参考参考ROI映射于待分割图像中，相应得到一个或多个参考目标ROI，完成分割。

可选的，对分割出来的目标DRR图像中的标志物和实时投影图像中的标志物进行图像配准可以为：对比标志物的目标点位于目标DRR图像和实时投影图像中的位置。该目标点可以为标志物的中心点。

另一种可选实施例：若目标对象包括骨性标志组织和标志物，则步骤3051A可以包括：分别对目标DRR图像和实时投影图像中的标志物进行分割，对分割出来的标DRR图像中的标志物和实时投影图像中的标志物进行第一目标配准。以及，对标DRR图像中的骨性标志组织和实时投影图像中的骨性标志组织物进行第二目标配准。对比方法可以参考上述实施例，在此不再赘述。

步骤3052A、根据配准结果确定目标对象的目标偏移量。

可选的，若仅基于标志物进行图像配准，则实时图像引导系统可以直接将配准得到的偏移量确定为目标对象的目标偏移量。

可选的，若既基于标志物进行图像配准，又基于骨性标志组织进行图像配准，则实时图像引导系统可以根据上述第一目标配准的配准结果确定目标对象的第一参考偏移量，根据第二目标配准的配准结果确定目标对象的第二参考偏移量，以及基于第一偏移量、第一偏移量的权重值、第二偏移量以及第二偏移量的权重值，计算得到目标对象的目标偏移量。

可选的，实时图像引导系统中可以预置有第一偏移量的权重值和第二偏移量的权重值。在得到第一偏移量和第二偏移量后，图像引导系统可以以第一偏移量、第一偏移量的权重值、第二偏移量以及第二偏移量的权重值作为参数，通过加权求和的方式，计算得到目标对象的实际偏移量。结合两种方式共同确定目标对象的偏移量，可靠性和精度均较好。

需要说明的是，若实时图像引导系统在基于某拍摄角度下的图像无法配准得到偏移量时，可以选择不输出结果，以避免误输出而带来风险。

步骤3053A、根据目标偏移量调整目标对象的位置。

最后，实时图像引导系统即可以根据目标偏移量灵活调整目标对象的位 置，确保治疗精度。例如，实时图像引导系统在配准得到目标偏移量后，可以将目标偏移量发送至主机，以供主机实现对患者位置的实时灵活调整，确保治疗精度。

可选的，因目标偏移量较小时，可能该偏移量对放射治疗的精度带来的影响微乎其微，故实时图像引导系统在得到目标偏移量后，可以先检测该目标偏移量是否大于偏移量阈值，即检测患者的移动偏差是否较大。若大于偏移量阈值，则实时图像引导系统可以再进一步将该偏移量输出至主机以供调整位置。或者，也可以由主机检测目标偏移量是否大于偏移量阈值，并在大于偏移量阈值时，再对目标对象进行摆位。本公开实施例对此不做限定。

可选的，作为另一种可选的实现方式，参考图7所示方法流程图，步骤305可以包括：

步骤3051B、根据目标DRR图像和实时投影图像，确定图像缩放倍率。

可选的，实时图像引导系统可以通过对比目标DRR图像和实时投影图像，确定实时投影图像的图像缩放倍率。该方式下，仅需获取一个拍摄角度下的实时投影图像即可。

例如，以一个拍摄角度为例，若目标对象在该拍摄角度下下移，则该拍摄角度下当前的实时投影图像相当于未下移前的图像缩小。若目标对象在该拍摄角度下上移，则该拍摄角度下当前的实时投影图像相当于未下移前的图像放大。如此，即可以确定出图像缩放倍率。

可选的，若目标对象还包括标志物，则相应的，步骤3051B可以包括：分别对目标DRR图像和实时投影图像中的标志物进行分割，并根据分割出来的目标DRR图像中的标志物和实时投影图像中的标志物，确定图像缩放倍率。

步骤3052B、根据图像缩放倍率确定目标对象的目标偏移量。

实时图像引导系统在确定出图像缩放倍率后，即可以基于该图像缩放倍率确定出目标对象在该收缩方向上的偏移量。然后，可以结合二维坐标系下确定的其他两个偏移量，综合得到目标对象的目标偏移量。

步骤3053B、根据目标偏移量调整目标对象的位置。

该步骤可以参考上述步骤3053A，在此不再赘述。

作为另一种可选的实现方式，该目标参考图像为二维图像。图8是本公开实施例提供的另一种实时图像引导方法的流程图，如图8所示，该方法可以包 括：

步骤401、对目标对象摆位完成的情况下，将目标对象在不同拍摄角度下的目标二维投影图像确定为目标参考图像。

其中，该目标对象在不同拍摄角度下的目标二维投影图像可以由图像引导装置采集得到。即，实时图像引导系统可以获取图像引导装置在不同拍摄角度下的目标二维投影图像。

步骤402、采用图像引导装置获取目标对象的实时投影图像。

该步骤可以参考上述步骤302的描述，在此不再赘述。

步骤403、获取实时投影图像的目标拍摄角度。

该步骤可以参考上述步骤303的描述，在此不再赘述。

步骤404、获取目标对象在目标拍摄角度下的目标二维投影图像。

实时图像引导系统在确定出获取到的实时投影图像的目标拍摄角度后，可以进一步在获取到的不同拍摄角度下的目标二维投影图像中，确定出该目标拍摄角度下的目标二维投影图像。

步骤405、根据目标拍摄角度下的目标二维投影图像和实时投影图像，确定图像缩放倍率。

该步骤可以参考上述步骤3051B的描述，在此不再赘述。

且同理，若目标对象包括标志物，则相应的，步骤405可以包括：

分别对目标拍摄角度下的目标二维投影图像和实时投影图像中的标志物进行分割，并根据分割出来的目标拍摄角度下的目标二维投影图像中的标志物和实时投影图像中的标志物，确定图像缩放倍率。

步骤406、根据图像缩放倍率确定目标对象的目标偏移量。

该步骤可以参考上述步骤3052B的描述，在此不再赘述。

步骤407、根据目标偏移量调整目标对象的位置。

该步骤可以参考上述步骤3053B的描述，在此不再赘述。

可选的，在针对目标对象摆位完成的情况下，实时图像引导系统还可以先获取目标对象在摆位阶段的摆位配准类型，并基于摆位配准类型，灵活确定目标参考图像。即，如图9示出的再一种实时图像引导方法。如图9所示，该方法可以包括：

步骤501、对目标对象摆位完成的情况下，获取目标对象的摆位配准类型。

可选的，在本公开实施例中，在对目标对象摆位完成的情况下实时图像引导系统可以先获取目标对象的摆位配准类型。该摆位配准类型可以为摆位阶段的图像配准的类型。基于以上实施例记载，该摆位配准类型可以为2维(dimension)D-2D配准或3D-3D配准。

步骤502、根据摆位配准类型，基于图像引导装置采集得到的图像确定目标参考图像。

若该摆位配准类型包为2D-2D配准，则结合上述实施例记载，实时图像引导系统可以先采用图像引导装置获取目标对象在不同拍摄角度下的目标二维投影图像，然后对目标对象在不同拍摄角度下的目标二维投影图像进行重建，并将重建后的目标三维图像确定为目标参考图像。

若该摆位配准类型包为3D-3D配准，则结合上述实施例记载，实时图像引导系统可以将摆位完成时与计划图像进行配准的目标三维图像直接确定为目标参考图像。

步骤503、采用图像引导装置获取目标对象的实时投影图像。

该步骤可以参考上述步骤302的描述，在此不再赘述。

步骤504、根据目标参考图像和实时投影图像，对目标对象进行实时图像引导。

可选的，若目标对象包括标志物，则步骤504可以包括：

分别对目标参考图像和实时投影图像中的标志物进行分割，对分割出来的目标参考图像中的标志物和实时投影图像中的标志物进行第一目标配准，并根据第一目标配准的配准结果确定目标对象的目标偏移量。进一步，可以根据目标偏移量调整目标对象的位置，以实现对目标对象的实时图像引导。

可选的，若目标对象包括骨性标志组织和标志物，则步骤504可以包括：

分别对目标参考图像和实时投影图像中的标志物进行分割，并对分割出来的目标参考图像中的标志物和实时投影图像中的标志物进行第一目标配准，以根据第一目标配准的配准结果确定目标对象的第一参考偏移量。然后，再对目标参考图像中的骨性标志组织和实时投影图像中的骨性标志组织物进行第二目标配准，并根据第二目标配准的配准结果确定目标对象的第二参考偏移量。最后，再基于第一偏移量、第一偏移量的权重值、第二偏移量以及第二偏移量的权重值，计算得到目标对象的目标偏移量。进一步，可以根据目标偏移量调整目标对象的位置，以实现对目标对象的实时图像引导。

以上步骤的可选实现方式可以参考上述对应实施例记载，在此均不赘述。

需要说明的是，本公开实施例提供的实时图像引导方法步骤先后顺序可以进行适当调整，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到变化的方法，都应涵盖在本公开的保护范围之内，因此不再赘述。

综上所述，本公开实施例提供了一种实时图像引导方法。该图像引导系统可以基于获取到的目标对象的目标参考图像和实时投影图像，对目标对象进行可靠的实时图像引导。由于该目标参考图像为摆位完成后采集得到的，因此基于该目标参考图像及实时投影图像对目标对象进行实时图像引导的精度较高。

图10是本公开实施例提供的一种实时图像引导装置的框图，该装置可以应用于图1所示的实时图像引导系统03中。如图10所示，该装置可以包括：

第一获取模块601，用于获取目标对象的目标参考图像。

其中，该目标参考图像可以为对目标对象摆位完成的情况下，基于图像引导装置采集得到的图像确定出的图像。

第二获取模块602，用于采用图像引导装置获取目标对象的实时投影图像。

图像引导模块603，用于根据目标参考图像和实时投影图像，对目标对象进行实时图像引导。

可选的，作为一种可选的实现方式：目标参考图像为三维图像。则，第一获取模块601可以用于：

对目标对象摆位完成的情况下，将目标对象在不同拍摄角度下的目标二维投影图像重建后的目标三维图像确定为目标参考图像。其中，目标对象在不同拍摄角度下的目标二维投影图像由图像引导装置采集得到。

即，第一获取模块601可以用于：

对目标对象摆位完成的情况下，采用图像引导装置获取目标对象在不同拍摄角度下的目标二维投影图像。

对目标对象在不同拍摄角度下的目标二维投影图像进行重建。

将重建后的目标三维图像确定为目标参考图像。

可选的，如图11所示，装置还可以包括：

第四获取模块604，用于在获取目标对象的目标参考图像之前，采用图像引导装置获取目标对象的备选三维图像，备选三维图像为基于目标对象在不同拍摄角度下的基准二维投影图像重建的图像。

第二图像配准模块605，用于对备选三维图像和计划图像进行图像配准。

第二确定模块606，用于确定配准结果满足配准条件时，对目标对象摆位完成。

相应的，第一获取模块601可以用于将备选三维图像确定为目标参考图像。

可选的，作为一种可选的实现方式：图像引导模块603可以用于：

获取实时投影图像的目标拍摄角度。

获取目标三维图像在目标拍摄角度下的目标数字重建放射DRR图像。

根据目标DRR图像和实时投影图像，对目标对象进行实时图像引导。

例如，图像引导模块603可以用于：

对目标DRR图像和实时投影图像进行图像配准，根据配准结果确定目标对象的目标偏移量，并根据目标偏移量调整目标对象的位置。

可选的，目标对象可以包括标志物，相应的，图像引导模块603可以用于：

分别对目标DRR图像和实时投影图像中的标志物进行分割，并对分割出来的目标DRR图像中的标志物和实时投影图像中的标志物进行图像配准。

可选的，图像引导模块603可以用于：对目标三维图像进行图像处理，得到仅包括标志物的目标三维图像，并获取仅包括标志物的目标三维图像在目标拍摄角度下的目标DRR图像。

可选的，作为另一种可选的实现方式：图像引导模块603可以用于：

根据目标DRR图像和实时投影图像，确定图像缩放倍率。

根据图像缩放倍率确定目标对象的目标偏移量。

根据目标偏移量调整目标对象的位置。

可选的，若目标对象包括标志物，则图像引导模块603可以用于：

分别对目标DRR图像和实时投影图像中的标志物进行分割，并根据分割出来的目标DRR图像中的标志物和实时投影图像中的标志物，确定图像缩放倍率。

可选的，作为另一种可选的实现方式：若目标参考图像为二维图像。则，第一获取模块601可以用于：

对目标对象摆位完成的情况下，将目标对象在不同拍摄角度下的目标二维投影图像确定为目标参考图像。其中，目标对象在不同拍摄角度下的目标二维投影图像由图像引导装置采集得到。

可选的，图像引导模块603，可以用于：获取实时投影图像的目标拍摄角 度。获取目标对象在目标拍摄角度下的目标二维投影图像。根据目标拍摄角度下的目标二维投影图像和实时投影图像，确定图像缩放倍率。根据图像缩放倍率确定目标对象的目标偏移量。根据目标偏移量调整目标对象的位置。

可选的，若目标对象包括标志物，则图像引导模块603，可以用于：

分别对目标拍摄角度下的目标二维投影图像和实时投影图像中的标志物进行分割，并根据分割出来的目标拍摄角度下的目标二维投影图像中的标志物和实时投影图像中的标志物，确定图像缩放倍率。

可选的，标志物可以包括金属标志物，且金属标志物可以在摆位阶段贴于患者体表或者植入患者体内。

可选的，目标对象可以包括：至少三个不共线的标志物。

可选的，作为又一种可选的实现方式：第一获取模块601可以用于：

对目标对象摆位完成的情况下，获取目标对象的摆位配准类型，摆位配准类型为摆位阶段的图像配准的类型，并根据摆位配准类型，基于图像引导装置采集得到的图像确定目标参考图像。

可选的，摆位配准类型可以包括2D-2D配准和3D-3D配准。

其中，若摆位配准类型包括2D-2D配准，则第一获取模块601可以用于：采用图像引导装置获取目标对象在不同拍摄角度下的目标二维投影图像，对目标对象在不同拍摄角度下的目标二维投影图像进行重建，并将重建后的目标三维图像确定为目标参考图像。

若摆位配准类型包括3D-3D配准，则第一获取模块601可以用于：将摆位完成时与计划图像进行配准的目标三维图像确定为目标参考图像。

综上所述，本公开实施例提供了一种实时图像引导装置。该装置可以基于获取到的目标对象的目标参考图像和实时投影图像，对目标对象进行可靠的实时图像引导。由于该目标参考图像为摆位完成后采集得到的，因此基于该目标参考图像及实时投影图像对目标对象进行实时图像引导的精度较高。

关于上述实施例中的实时图像引导装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

可选的，结合图1和图13，放射治疗系统中的实时图像引导系统30可以包括：图像引导装置031、处理器032和存储器033。其中，图像引导装置可以用于采集图像。该存储器中可以存储有指令。该指令由处理器加载并执行可 以实现如图3、图8和图9任一所示的实时图像引导方法。

可选的，本公开实施例还提供了一种存储介质，该存储介质中可以存储有指令，当存储介质在处理组件上运行时，可以使得处理组件执行如3、图8和图9任一所示的实时图像引导方法。

以上所述仅为本公开的可选实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开实施例的保护范围之内。

Claims (23)

1. 一种实时图像引导方法，其特征在于，所述方法包括：

   获取目标对象的目标参考图像，所述目标参考图像为对所述目标对象摆位完成的情况下，基于图像引导装置采集得到的图像确定出的图像；

   采用所述图像引导装置获取所述目标对象的实时投影图像；

   根据所述目标参考图像和所述实时投影图像，对所述目标对象进行实时图像引导。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取目标对象的目标参考图像，包括：

   对所述目标对象摆位完成的情况下，将所述目标对象在不同拍摄角度下的目标二维投影图像重建后的目标三维图像确定为所述目标参考图像；

   其中，所述目标对象在不同拍摄角度下的目标二维投影图像由所述图像引导装置采集得到。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述目标对象摆位完成的情况下，将所述目标对象在不同拍摄角度下的目标二维投影图像重建后的目标三维图像确定为所述目标参考图像包括：

   对所述目标对象摆位完成的情况下，采用所述图像引导装置获取所述目标对象在不同拍摄角度下的目标二维投影图像；

   对所述目标对象在不同拍摄角度下的目标二维投影图像进行重建；

   将重建后的目标三维图像确定为所述目标参考图像。
4. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在获取所述目标对象的目标参考图像之前，所述方法还包括：

   采用所述图像引导装置获取所述目标对象的备选三维图像，所述备选三维图像为基于所述目标对象在不同拍摄角度下的基准二维投影图像重建的图像；

   对所述备选三维图像和计划图像进行图像配准；

   确定配准结果满足配准条件时，对所述目标对象摆位完成；

   相应的，所述对所述目标对象摆位完成的情况下，将所述目标对象在不同拍摄角度下的目标二维投影图像重建后的目标三维图像确定为所述目标参考图 像，包括：

   将所述备选三维图像确定为所述目标参考图像。
5. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标参考图像和所述实时投影图像，对所述目标对象进行实时图像引导包括：

   获取所述实时投影图像的目标拍摄角度；

   获取所述目标三维图像在所述目标拍摄角度下的目标数字重建放射DRR图像；

   根据所述目标DRR图像和所述实时投影图像，对所述目标对象进行实时图像引导。
6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标DRR图像和所述实时投影图像，对所述目标对象进行实时图像引导，包括：

   对所述目标DRR图像和所述实时投影图像进行图像配准；

   根据配准结果确定所述目标对象的目标偏移量；

   根据所述目标偏移量调整所述目标对象的位置。
7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述目标对象包括标志物，相应的，所述对所述目标DRR图像和所述实时投影图像进行图像配准，包括：

   分别对所述目标DRR图像和所述实时投影图像中的标志物进行分割；

   对分割出来的所述目标DRR图像中的标志物和所述实时投影图像中的标志物进行图像配准。
8. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述获取所述目标三维图像在所述目标拍摄角度下的目标数字重建放射DRR图像，包括：

   对所述目标三维图像进行图像处理，得到仅包括所述标志物的目标三维图像；

   获取所述仅包括所述标志物的目标三维图像在所述目标拍摄角度下的目标DRR图像。
9. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标DRR图 像和所述实时投影图像，对所述目标对象进行实时图像引导，包括：

   根据所述目标DRR图像和所述实时投影图像，确定图像缩放倍率；

   根据所述图像缩放倍率确定所述目标对象的目标偏移量；

   根据所述目标偏移量调整所述目标对象的位置。
10. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述目标对象包括标志物，相应的，所述根据所述目标DRR图像和所述实时投影图像，确定图像缩放倍率，包括：

    分别对所述目标DRR图像和所述实时投影图像中的标志物进行分割；

    根据分割出来的所述目标DRR图像中的标志物和所述实时投影图像中的标志物，确定图像缩放倍率。
11. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取目标对象的目标参考图像，包括：

    对所述目标对象摆位完成的情况下，将所述目标对象在不同拍摄角度下的目标二维投影图像确定为所述目标参考图像；

    其中，所述目标对象在不同拍摄角度下的目标二维投影图像由所述图像引导装置采集得到。
12. 根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标参考图像和所述实时投影图像，对所述目标对象进行实时图像引导，包括：

    获取所述实时投影图像的目标拍摄角度；

    获取所述目标对象在所述目标拍摄角度下的目标二维投影图像；

    根据所述目标拍摄角度下的所述目标二维投影图像和所述实时投影图像，确定图像缩放倍率；

    根据所述图像缩放倍率确定所述目标对象的目标偏移量；

    根据所述目标偏移量调整所述目标对象的位置。
13. 根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述目标对象包括标志物，相应的，所述根据所述目标拍摄角度下的所述目标二维投影图像和所述实时投影图像，确定图像缩放倍率，包括：

    分别对所述目标拍摄角度下的所述目标二维投影图像和所述实时投影图像中的标志物进行分割；

    根据分割出来的所述目标拍摄角度下的所述目标二维投影图像中的标志物和所述实时投影图像中的标志物，确定图像缩放倍率。
14. 根据权利要求7或10所述的方法，其特征在于，所述标志物包括金属标志物，所述金属标志物在摆位阶段贴于患者体表或者植入患者体内。
15. 根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述目标对象包括：至少三个不共线的标志物。
16. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取目标对象的目标参考图像包括：

    对所述目标对象摆位完成的情况下，获取所述目标对象的摆位配准类型，所述摆位配准类型为摆位阶段的图像配准的类型；

    根据所述摆位配准类型，基于所述图像引导装置采集得到的图像确定目标参考图像。
17. 根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述摆位配准类型包括2D-2D配准和3D-3D配准。
18. 根据权利要求17所述的方法，其特征在于，若所述摆位配准类型包括所述2D-2D配准，则所述获取目标对象的目标参考图像包括：

    采用所述图像引导装置获取所述目标对象在不同拍摄角度下的目标二维投影图像；

    对所述目标对象在不同拍摄角度下的目标二维投影图像进行重建；

    将重建后的目标三维图像确定为所述目标参考图像。
19. 根据权利要求17所述的方法，其特征在于，若所述摆位配准类型包括3D-3D配准，则所述获取所述目标对象的目标参考图像包括：

    将摆位完成时与计划图像进行配准的目标三维图像确定为所述目标参考图 像。
20. 一种实时图像引导系统，其特征在于，所述实时图像引导系统包括：图像引导装置、处理器和存储器；

    其中，所述图像引导装置用于采集图像，所述存储器中存储有指令，所述指令由所述处理器加载并执行以实现如权利要求1至19任一所述的实时图像引导方法。
21. 根据权利要求20所述的系统，其特征在于，所述图像引导装置为目标锥形束电子扫描CBCT装置。
22. 一种存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有指令，当所述存储介质在处理组件上运行时，使得处理组件执行如权利要求1至19任一所述的实时图像引导方法。
23. 一种放射治疗系统，其特征在于，所述放射治疗系统包括：患者支撑装置、主机以及实时图像引导系统；所述实时图像引导系统为如权利要求20所述的系统；

    其中，所述主机分别与所述实时图像引导系统和所述患者支撑装置连接，所述实时图像引导系统用于将确定出的目标对象的目标偏移量发送至所述主机，所述主机用于基于所述目标偏移量调整所述患者支撑装置的位置。

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