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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

[email protected]

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


3 Resultados

4 Conclusiones


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



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



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



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



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


Método

Índice

1 Introducción


3 Resultados

4 Conclusiones


Método Operadores de Morfología Matemática

Índice

1 Introducción


3 Resultados

4 Conclusiones



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



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



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.



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 .



Reconstrucción

Imagen original (máscara) Imagen marcador 100 iteraciones

200 iteraciones 300 iteraciones resultado final


Método Realce automático de DRR’s

Índice

1 Introducción


3 Resultados

4 Conclusiones



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



Paso #1Los caracteres X,Y,1 y 2 se localizan mediante correlaciónSu posición se almacena en una máscara



Paso #2El nivel de gris de los ejes se obtiene con una apertura de la DRRElemento estructurante de tamaño 1×615→ máscara imth



Paso #3El eje vertical y horizontal se extrae con una aperturaElementos estructurantes de tamaño 1×399 y 399×1



Paso #4La caja se obtiene de resta los ejes a imthMáximo de dos aperturas con ee 1×51 y 51×1



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



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



Paso #7Filtrado variante en el espacio para restaurar el nivel de gris delos píxeles cubiertos por el texto


Resultados

Índice

1 Introducción


3 Resultados

4 Conclusiones


Resultados #1

DRR #1

DRR proporcionada por Pinnacle DRR limpia


Resultados #2

DRR #2



Resultados #3

DRR #3



Resultados #4

DRR #4



Resultados #5

DRR #5



Conclusiones

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1 Introducción


3 Resultados

4 Conclusiones


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).


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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