粒子植入布针仿真方法及装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113628209A(43)申请公布日2021.11.09(21)申请号202111031046.6(22)申请日2021.09.03(71)申请人北京航空航天大学地址100191北京市海淀区学院路37号(72)发明人刘博肖卓周付根(51)Int.Cl.G06T7/00(2017.01)G06T7/11(2017.01)G06T7/62(2017.01)G06T7/70(2017.01)G06T17/00(2006.01)G16H50/50(2018.01)A61N5/10(2006.01)A61B34/20(2016.01)A61B34/10(2016.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称粒子植入布针仿真方法及装置(57)摘要本发明公开了一种粒子植入布针仿真方法及装置，包括：在医学影像中标记肿瘤目标，建立包含肿瘤目标TV区域和OAR区域的三维模型；计算TV区域的质心P0，及三维模型中皮肤点的集合S，计算质心P0与集合S的最小距离，最小距离向量为其中P1S；随机生成若干点Qi，其中i＝1…N，与的夹角小于β，以Qi中心，为法向量生成平面Si，TV区域向Si投影的面积为ati，TV区域向Si投影被OAR区域遮挡的面积为aOi；计算ai，其中ai＝ati‑aOi，将ai按面积大小降序排列，降序排列中前K个元素分别对应平面Ej，其中j＝1…K，平面Ej为粒子植入布针区域。本发明提出的方案，缓解了传统技术效率较低、对医师经验高度依赖的技术问题。CN113628209ACN113628209A权利要求书1/1页1.一种粒子植入布针仿真方法，其特征在于，包括：在医学影像中标记肿瘤目标，建立包含所述肿瘤目标TV区域和OAR区域的三维模型；计算所述TV区域的质心P0，及所述三维模型中皮肤点的集合S，计算所述质心P0与集合S的最小距离，所述最小距离向量为其中P1S；随机生成若干点Qi，其中i＝1…N，与的夹角小于β，以所述Qi中心，为法向量生成平面Si，所述TV区域向Si投影的面积为ati，所述TV区域向Si投影被OAR区域遮挡的面积为aOi；计算ai，其中ai＝ati‑aOi，将所述ai按面积大小降序排列，所述降序排列中前K个元素分别对应平面Ej，其中j＝1…K，所述平面Ej为粒子植入布针区域。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述Qi分布在一个或部分圆周上。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，λ的取值范围为[1.2,1.8]。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：将所述平面Ej按照笛卡尔坐标以预置的间距划分网格，所述网格点为平面Ej的初始入针点，所述平面Ej的法向量方向为入针方向。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：确定针道，从任一所述初始入针点及入针方向布针后，如果所述针与TV区域相交，且与OAR区域无交点，则从所述初始入针点沿入针方向形成针道；遍历所述平面Ej的初始入针点及入针方向，形成针道集合T。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括：删除所述集合T中与其它针道存在交点的针道。7.一种粒子植入布针仿真装置，其特征在于，包括：标记模块，其用于在医学影像中标记肿瘤目标，建立包含所述肿瘤目标TV区域和OAR区域的三维模型；布针区域生成模块，其用于计算所述TV区域的质心P0，及所述三维模型中皮肤点的集合S，计算所述质心P0与集合S的最小距离，所述最小距离向量为其中P1S；随机生成若干点Qi，其中i＝1…N，与的夹角小于β，以所述Qi中心，为法向量生成平面Si，所述TV区域向Si投影的面积为ati，所述TV区域向Si投影被OAR区域遮挡的面积为aOi；计算ai，其中ai＝ati‑aOi，将所述ai按面积大小降序排列，所述降序排列中前K个元素分别对应平面Ej，其中j＝1…K，所述平面Ej为粒子植入布针区域。2CN113628209A说明书1/4页粒子植入布针仿真方法及装置技术领域[0001]本发明涉及仿真技术领域，特别是涉及一种粒子植入布针仿真方法及装置。背景技术[0002]粒子植入治疗是一种重要的近距离放射治疗技术，可用于全身各部位肿瘤的治疗。其治疗原理是利用穿刺针将多个放射性粒子植入肿瘤内，利用粒子释放的γ射线来杀灭肿瘤细胞。[0003]在进行粒子植入手术前，医师通常需要进行布针仿真，以确保穿刺针的针道在肿瘤目标TV(TargetVolume治疗靶区))区域内，且不经过OAR(OrganAtRisk危及器官)区域。如何在患者体表仿真穿刺针的布针是医师面临的技术问题，在目前的实践中，医师主要根据患者医学影像手工设置布针区域，在布针区域内进行布针仿真。这种手工布针方式需要反复迭代，才能达到通过布针区域的