通过图像分割识别预测心脏心电传导系统放疗剂

本发明涉及胸部肿瘤放射治疗、肿瘤心脏病学领域，具体为通过ct图像分割识别预测心脏心电传导系统放疗剂量的方法。背景技术：1、目前主流放疗计划系统有以monte-carlo(mc)蒙特卡洛为剂量计算系统的monaco计划系统、以collapsed cone convolution superposition(cccs)锥形束卷积迭代算法为剂量计算系统的pinnacle计划系统和以ani sotropic analytical algorithm(aaa)各项异性解析算法为剂量计算系统的eclipse计划系统。2、心脏的传导系统是由特殊的心肌纤维组成的，负责心脏冲动的形成和传导。心脏传导系统由5部分构成，窦房结、房室结、希氏束、希氏束的左右束之及心内膜下的浦肯野纤维。3、如图1所示，窦房结，是心脏自动节律性最高的起搏点，能自动、有节律地产生电流。位于右心房上部，靠近右心房与上腔静脉交界处终沟的心外膜下，呈马蹄状，全长约15mm，宽约5mm，厚约2mm。窦房结中含有许多具有自动节律性的细胞，称为起搏细胞。正常时窦房结每分钟可发出60～100次的冲动，沿其系统传导至全心各处，支配心肌的收缩与扩张。如它发生病变，可使心率发生改变，为窦性心率失常。临床常见有窦性心率过速、窦性心率过缓、窦性心律失常。4、如图2所示，房室结，为扁椭圆形结构，大小约6mmx3mm×1mm，呈矢状位，位于心脏右侧的房室交界处。生理状态下，房室结的主要功能是将动作电位从心房传导到心室。当然，在窦房结失效的情况下，房室结也可以起到备用起搏器的作用，同时可以阻止起源于心房的心律失常(如心房扑动、心房纤颤等)以危险的高频率传入心室。房室结对控制房室同步起着很重要的作用，在每次心跳时，它在心房和希氏束激活之间产生延迟，这种延迟允许心房收缩并在舒张晚期增加心室充盈。产生这种延迟的原因可能是由于房室交界区组织的传导速度慢于其他区域心肌组织所致。由此，房室结被称为心房与心室之间的“守关人”。房室交界区是窦房结的冲动从心房传向心室的必经之路，并且房室结是次级起搏点，故许多复杂心律失常发生在此区。5、如图3所示，希氏束，是心脏的传导系统的重要组成部分，由多个传导纤维组成的弦状纤维束，起自房室结，终止于室间隔膜部，平均长约20mm，直径约4mm。希氏束在正常心电活动中起到关键作用，正常心电活动始于窦房结，兴奋心房的同时经结间束传导至房室结，然后循希氏束、左右束之、浦肯野纤维顺序传导，最后兴奋心室。心纤维骨架将心房肌与心室肌分开，确保心房肌和心室肌之间的电生理活动分割开，希氏束是将心脏的电活动从心房传导到心室的唯一路径。如果希氏束不能传导正常的冲动，心室的节律性收缩就会改变，成为心律失常。如果发生完全传导阻滞，心房和心室的收缩节律就会完全分离。在某些病理情况下，希氏束的一部或全部可能发生传导障碍，导致房室传导阻滞。6、心脏传导系统的缺陷或损伤会导致心律失常。窦房结是心脏冲动产生的来源，房室结从心房接收这些信号，并通过希氏束将其发送到心室，该途径是心电活动由心房传导到心室的唯一正常途径。7、然而，心脏传导系统作为心脏的重要亚结构，目前的放射治疗心脏图谱尚未提出对于传导系统的亚结构的勾画识别方法，导致放射治疗的临床工作中不能对其剂量进行评估与限制，更不能进行损伤效应的分析。因为心脏传导系统仅由特殊的心肌细胞组成，不能在ct图像上被识别。技术实现思路1、本发明的目的在于提供一种通过图像分割识别预测心脏心电传导系统放疗剂量的方法，通过在放射治疗的计划系统的ct图像上，根据心脏重要传导节点窦房结、房室结与希氏束的解剖位置与结构大小，预测在放射治疗中心脏重要传导节点窦房结、房室结与希氏束的辐射剂量。2、本发明的技术方案：3、一种通过图像分割识别预测心脏心电传导系统放疗剂量的方法，通过在放射治疗的计划系统的ct图像上，根据心脏重要传导节点窦房结、房室结与希氏束的解剖位置与结构大小，建立一种用于模拟窦房结、房室结与希氏束的图像分割方法，预测在放射治疗中心脏窦房结、房室结与希氏束的辐射剂量；具体包括以下步骤：4、s1、在放射治疗的计划系统中通过算法系统的逻辑运算对ct图像分割进行分割生成一个7层的椭圆形结构，模拟预测窦房结的放疗剂量；5、s2、在放射治疗计划系统中通过算法系统的逻辑运算对ct图像分割进行分割生成一个7层的椭圆形结构，模拟预测房室结的放疗剂量；6、s3、在放射治疗计划系统中通过算法系统的逻辑运算对ct图像分割进行分割生成一个3层的圆柱形结构,模拟预测希氏束的放疗剂量；7、s4、结合ct值和人体器官组织的电子密度关系图与放疗计划系统搭载的的算法，对于窦房结、房室结及希氏束的放疗剂量进行计算。8、优选的，s1包括以下步骤：9、s10、找出心脏中左心室发出主动脉层面，即主动脉根部层面，命名为“center”层面，以上腔静脉与右心耳的交界处为直径，勾画一个10mm半径的圆，命名该圆为结构“center”，该圆外界不超过心脏边界，该圆外界不超过心脏边界；10、s11、将结构“center”头脚方向分别外扩3mm,命名该结构为“+3mm”；11、s12、将结构“+3mm”头脚方向分别外扩3mm，命名该结构为“+6mm”；12、s13、将结构“+6mm”头脚方向分别外扩3mm，命名该结构为“+9mm”；13、s14、将结构“+6mm”减去结构“+3mm”，生成新的结构命名为“第2层”；14、s15、将结构“+9mm”减去结构“+6mm”，生成新的结构命名为“第3层”；15、s16、将结构“+3mm”前后左右方向分别内缩0.5mm，生成新的结构命名为“1”；16、s17、将结构“第2层”前后左右方向分别内缩1mm，生成新的结构命名为“2”；17、s18、将结构“第3层”前后左右方向分别内缩3mm，生成新的结构命名为“3；18、s19、将结构“center”与结构“1”、“2”、“3”相加，生成一个7层的椭圆形结构用于预测窦房结的放疗剂量。19、优选的，s2包括以下步骤：20、s20、在左心房的最后一个层面，图像向头侧方向的第3层即10mm层面，命名该层面为“middle”层面，找出心房心室间隔与左右心间隔的十字交叉点，以此点为圆心，勾画一个10mm半径的圆，命名该结构为“middle”；21、s21、将结构“middle”头脚方向分别外扩3mm,命名该结构为“middle+3mm”；22、s22、将结构“middle+3mm”头脚方向分别外扩3mm，命名该结构为“middle+6mm”；23、s23、将结构“middle+6mm”头脚方向分别外扩3mm，命名该结构为“middle+9mm”；24、s24、将结构“middle+6mm”减去结构“middle+3mm”，生成新的结构命名为“middle+第2层”；25、s25、将结构“middle+9mm减去结构“middle+6mm”，生成新的结构命名为“middle+第3层”；26、s26、将结构“middle+3mm”前后左右方向分别内缩0.5mm，生成新的结构命名为“middle+1”；27、s27、将结构“middle+第2层”前后左右方向分别内缩1mm，生成新的结构命名为“middle+2”；28、s28、将结构“middle+第3层”前后左右方向分别内缩3mm，生成新的结构命名为“middle+3”；29、s29、将结构“middle”与结构“middle+1”、“middle+2”、“middle+3”相加，生成一个7层的椭圆形结构用于预测房室结的放疗剂量。30、优选的，s3包括以下步骤：31、s30、在房室结的剂量预测结构的中心层面，以左右心室的室间隔为中心，勾画一个半径为10mm的圆，与房室结的剂量预测结构相切，命名该结构为“outl ine”；32、s31、在“outline”结构的基础上，以左右心室的室间隔为中心，勾画一个长为20mm，宽为6mm的矩形结构，命名该结构为“slice+1”；33、s32、在“slice+1头侧的上一个层面复制“slice+1”，命名该结构为34、“slice+2”；s33、在“sl ice+1脚侧的下一个层面复制“slice+1”，命名该结构为“slice+3”；35、s34、将结构“slice+1”与“sl ice+2”、“slice+3”相加，生成一个半径为3mm，高为10mm，长为20mm的3层的圆柱形结构用于预测希氏束的放疗剂量。36、优选的，s19生成一个短轴为10mm，长轴为21mm的7层的椭圆形结构。37、优选的，s29生成一个短轴为10mm，长轴为21mm的7层的椭圆形结构。38、优选的，生成一个半径为3mm，高为10mm，长为20mm的3层的圆柱形结构。优选的，s4具体步骤为：应用放疗计划系统搭载的算法系统，结合ct值和人体器官组织的相对电子密度关系曲线，用于对放疗靶区和正常器官进行剂量优化和计算，预测窦房结、房室结及希氏束的放疗剂量。39、本发明的有益效果：40、本发明为临床工作中预测评估并降低窦房结、房室结与希氏束放射剂量，进行损伤效应的评估的提供一种方法。本发明使用方便，计算简单且准确，便于应用。