REALCE AUTOMÁTICO DE IMÁGENES DRR PARAEL POSICIONAMIENTO DEL PACIENTE EN
TRATAMIENTOS DE RADIOTERAPIA
Rafael Verdú-Monedero(1), Jorge Larrey-Ruiz(1),Juan Morales-Sánchez(1), José Luis Sancho-Gómez(1),
Antonio González-López(2)
1Dpto. de Tecnologías de la Información y Comunicaciones,Universidad Politécnica de Cartagena, 30202 Cartagena.
{rafael.verdu, jorge.larrey, juan.morales, josel.sancho}@upct.es
2Servicio de Radiofísica y Protección Radiológica,Hospital Universitario Virgen de la Arrixaca, 30120 Murcia
URSI 2009, XXIV Simposium Nacional de la Unión Científica Internacional de Radio
Índice
1 Introducción
2 MétodoOperadores de Morfología MatemáticaRealce automático de DRR’s
3 Resultados
4 Conclusiones
Verdú, Larrey, Morales, Sancho y González (UPCT) URSI 2009 Miércoles, 16.09.2009 2 / 33
Introducción
Índice
1 Introducción
2 MétodoOperadores de Morfología MatemáticaRealce automático de DRR’s
3 Resultados
4 Conclusiones
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Introducción Aplicación de un tratamiento de radioterapia
Un tratamiento de radioterapia consta dePrimera fase: planificación de dosimetríaSegunda fase: dosis de radiación
Hospital Universitario Virgen de la Arrixaca
Etapa de planificación:Pinnacle Radiation Therapy Planning Computer System de ADACLaboratoriesEtapa de tratamiento:iView system de Elekta Digital Linear Accelerator
DRR RDRDRR: Digitally Reconstructed RadiographyRDR: Radiografía Digitalmente Reconstruida
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Introducción Aplicación de un tratamiento de radioterapia
Un tratamiento de radioterapia consta dePrimera fase: planificación de dosimetríaSegunda fase: dosis de radiación
Hospital Universitario Virgen de la Arrixaca
Etapa de planificación:Pinnacle Radiation Therapy Planning Computer System de ADACLaboratoriesEtapa de tratamiento:iView system de Elekta Digital Linear Accelerator
DRR RDRDRR: Digitally Reconstructed RadiographyRDR: Radiografía Digitalmente Reconstruida
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Introducción Aplicación de un tratamiento de radioterapia
Un tratamiento de radioterapia consta dePrimera fase: planificación de dosimetríaSegunda fase: dosis de radiación
Hospital Universitario Virgen de la Arrixaca
Etapa de planificación:Pinnacle Radiation Therapy Planning Computer System de ADACLaboratoriesEtapa de tratamiento:iView system de Elekta Digital Linear Accelerator
DRR RDRDRR: Digitally Reconstructed RadiographyRDR: Radiografía Digitalmente Reconstruida
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Introducción Aplicación de un tratamiento de radioterapia
Etapa de planificaciónLa primera etapa consiste en la planificación de la dosimetría:
escáner volumétrico del paciente con rayos x,marcas fiduciarias en la piel (referencias externas),delinear el volumen de tumor y órganos críticos en imágenes CT.
Planificación del tratamiento óptimo: número, tamaño, forma yposición de los haces de radiación.A partir del volumen TAC se generan DRR’s sintéticas.
(a) Escáner CT (b) Software de planificación
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Introducción Aplicación de un tratamiento de radioterapia
Etapa de tratamientoColocar correctamente al paciente en el acelerador.La radiación debe ajustarse con precisión a la dosis planificada.Se compara la DRR de la planificación con la imagen portaladquirida en el acelerador.Se mueve la camilla longitudinalmente y transversalmente con elpaciente.
(a) Acelerador lineal (b) Software para la validaciónmanual del posicionamiento
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Introducción Aplicación de un tratamiento de radioterapia
Etapa de tratamientoEl posicionamiento se verifica comparando la DRR con unaimagen portal adquirida en el aceleradorLa imagen DRR y portal componen las imagenes de referencia ylocalización (referencia y plantilla en registro de imagen)
(a) Imagen DRR o referencia (b) Imagen portal o plantilla olocalización
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Introducción Aplicación de un tratamiento de radioterapia
Etapa de tratamientoEl posicionamiento se verifica comparando la DRR con unaimagen portal adquirida en el aceleradorLa imagen DRR y portal componen las imagenes de referencia ylocalización (referencia y plantilla en registro de imagen)
(a) Campo vectorial de de-splazamiento estimado
(b) Mosaico con la DRR y laportal registrada
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Método
Índice
1 Introducción
2 MétodoOperadores de Morfología MatemáticaRealce automático de DRR’s
3 Resultados
4 Conclusiones
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Método Operadores de Morfología Matemática
Índice
1 Introducción
2 MétodoOperadores de Morfología MatemáticaRealce automático de DRR’s
3 Resultados
4 Conclusiones
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Método Operadores de Morfología Matemática
Dilatación y erosión
La dilatación de una imagen de grises f (x , y) con un elementoestructurante plano b, denotada por f ⊕ b, se define como
(f ⊕ b)(x , y) = max{f (x − x ′, y − y ′)|(x ′, y ′) ∈ Db}
(a) Imagen original (b) Imagen dilatada
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Método Operadores de Morfología Matemática
Dilatación y erosiónLa erosión de una imagen de grises f con el elementoestructurante b, denotada por f b, se define como
(f b)(x , y) = min{f (x + x ′, y + y ′)|(x ′, y ′) ∈ Db}
(a) Imagen original (b) Imagen erosionada
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Método Operadores de Morfología Matemática
Apertura y cierreLa apertura de la imagen f con el elemento estructurante b,denotada por f ◦ b, se define como
f ◦ b = (f b)⊕ b
i.e. la erosión de f con b, seguida de la dilatación del resultadocon b.
El cierre de f con b, denotado por f • b, se define como
f • b = (f ⊕ b) b
i.e. dilatación seguida de erosión.
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Método Operadores de Morfología Matemática
ReconstrucciónInvolucra
un elemento estructurante b,una imagen marcador f , que es el punto de partida,una imagen mascara g que restringe la transformación(f debe ser un subconjunto de g).
La reconstrucción de g a partir de f , Rg(f ), se define como1 Inicializar h1 = f2 Repetir
hk+1 = (hk ⊕ b) ∩ ghasta que hk+1 = hk .
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Método Operadores de Morfología Matemática
Reconstrucción
Imagen original (máscara) Imagen marcador 100 iteraciones
200 iteraciones 300 iteraciones resultado final
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Método Realce automático de DRR’s
Índice
1 Introducción
2 MétodoOperadores de Morfología MatemáticaRealce automático de DRR’s
3 Resultados
4 Conclusiones
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Método Realce automático de DRR’s
Realce automático de DRR’sPinnacle Radiation Therapy Planning Computer SystemNo se tiene acceso a los datos CTObjetivo: restaurar píxeles tapados por ejes y textoLimpieza necesaria para que el algoritmo de registro funcione
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Método Realce automático de DRR’s
Paso #1Los caracteres X,Y,1 y 2 se localizan mediante correlaciónSu posición se almacena en una máscara
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Método Realce automático de DRR’s
Paso #2El nivel de gris de los ejes se obtiene con una apertura de la DRRElemento estructurante de tamaño 1×615→ máscara imth
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Método Realce automático de DRR’s
Paso #3El eje vertical y horizontal se extrae con una aperturaElementos estructurantes de tamaño 1×399 y 399×1
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Método Realce automático de DRR’s
Paso #4La caja se obtiene de resta los ejes a imthMáximo de dos aperturas con ee 1×51 y 51×1
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Método Realce automático de DRR’s
Paso #5Ejes y cajas ya detectadasLas líneas tienen un grosor de un pixel→ Se utiliza hh = 1
2 [1 0 1]
y hv = 12 [1 0 1]> para restaurarlas con interpolación lineal
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Método Realce automático de DRR’s
Paso #6El texto se elimina con una erosión con ee 7×3→ marcadorDRR con los ejes restaurados→ máscaraUmbralizando la diferencia entre la DRR con los ejes restauradosy la reconstruida→ text_mask
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Método Realce automático de DRR’s
Paso #7Filtrado variante en el espacio para restaurar el nivel de gris delos píxeles cubiertos por el texto
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Resultados
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2 MétodoOperadores de Morfología MatemáticaRealce automático de DRR’s
3 Resultados
4 Conclusiones
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Resultados #1
DRR #1
DRR proporcionada por Pinnacle DRR limpia
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Resultados #2
DRR #2
DRR proporcionada por Pinnacle DRR limpia
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Resultados #3
DRR #3
DRR proporcionada por Pinnacle DRR limpia
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Resultados #4
DRR #4
DRR proporcionada por Pinnacle DRR limpia
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Resultados #5
DRR #5
DRR proporcionada por Pinnacle DRR limpia
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Conclusiones
Índice
1 Introducción
2 MétodoOperadores de Morfología MatemáticaRealce automático de DRR’s
3 Resultados
4 Conclusiones
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Conclusiones
Las Radiografías Digitalmente reconstruidas (RDR o DRR eninglés) son esenciales en la planificación y verificación de lostratamientos de radioterapia.Estas imágenes se utilizan en la planificación para delinear elarea a radiar.Al comienzo de cada sesión de radiación, las DRR’s se comparancon las imágenes portal adquiridas en ese momento.Mediante registro de imagen se obtiene el desplazamiento entrela imagen DRR y portal, consiguiendo el correcto posicionamientodel paciente.El preprocesado de ambas imágenes es necesario para elcorrecto funcionamiento del algoritmo de registro.Esta charla ha descrito la limpieza automática de DRR’s medianteoperadores morfológicos, que se integrará en el HospitalUniversitario Virgen de la Arrixaca (Murcia, España).
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REALCE AUTOMÁTICO DE IMÁGENES DRR PARAEL POSICIONAMIENTO DEL PACIENTE EN
TRATAMIENTOS DE RADIOTERAPIA
Rafael Verdú-Monedero(1), Jorge Larrey-Ruiz(1),Juan Morales-Sánchez(1), José Luis Sancho-Gómez(1),
Antonio González-López(2)
1Dpto. de Tecnologías de la Información y Comunicaciones,Universidad Politécnica de Cartagena, 30202 Cartagena.
{rafael.verdu, jorge.larrey, juan.morales, josel.sancho}@upct.es
2Servicio de Radiofísica y Protección Radiológica,Hospital Universitario Virgen de la Arrixaca, 30120 Murcia
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