CBCTs in image-guided radiotherapy provide crucial anatomy information for patient setup and plan evaluation. Longitudinal CBCT image registration could quantify the inter-fractional anatomic changes. The purpose of this study is to propose an unsupervised deep learning based CBCT-CBCT deformable image registration. The proposed deformable registration workflow consists of training and inference stages that share the same feed-forward path through a spatial transformation-based network (STN). The STN consists of a global generative adversarial network (GlobalGAN) and a local GAN (LocalGAN) to predict the coarse- and fine-scale motions, respectively. The network was trained by minimizing the image similarity loss and the deformable vector field (DVF) regularization loss without the supervision of ground truth DVFs. During the inference stage, patches of local DVF were predicted by the trained LocalGAN and fused to form a whole-image DVF. The local whole-image DVF was subsequently combined with the GlobalGAN generated DVF to obtain final DVF. The proposed method was evaluated using 100 fractional CBCTs from 20 abdominal cancer patients in the experiments and 105 fractional CBCTs from a cohort of 21 different abdominal cancer patients in a holdout test. Qualitatively, the registration results show great alignment between the deformed CBCT images and the target CBCT image. Quantitatively, the average target registration error (TRE) calculated on the fiducial markers and manually identified landmarks was 1.91+-1.11 mm. The average mean absolute error (MAE), normalized cross correlation (NCC) between the deformed CBCT and target CBCT were 33.42+-7.48 HU, 0.94+-0.04, respectively. This promising registration method could provide fast and accurate longitudinal CBCT alignment to facilitate inter-fractional anatomic changes analysis and prediction.


翻译:图像制导放射治疗中的CB48CT为患者设置和计划评价提供了关键的解剖信息。 纵向 CBCT图像登记可以量化跨反射解剖变化。 本研究的目的是提出一个未经监督的深层次学习基于 CBCT CBCT CBCT 可变化图像登记。 拟议的变形登记工作流程包括培训和推导阶段, 通过一个基于空间变换的网络(STN) 共享相同的进化前进路径。 STN 包含一个全球直级直级对抗网络(GlobalGAN)和一个本地GAN GAN(Global GAN), 以预测全级和精度目标变化。 该网络通过尽量减少图像相似性损失和变形矢量的矢量测试字段(DVFF) 来进行正规化损失。 在发酵阶段,经过培训的当地平均GANAN和MLMERF 之间可以预测出一个全度的直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直的路径径直径直径直径直的路径, 。 。 并且从全球GVF4号直直直直直直直直直直直直距距直直直直直直直直直直直直直直直直距距直距直直直直直直距直距直距直距直距距距距直距直距直距直距直距距距直向向向直向直向直向直向直向直向直向直向直直直直直直直直直直直直直直直直直直直直直直直直直直直直直直向直向直向直向直至直至直向直向直向直向直向直向直向直至直向直向直向直向直向直向直向直向直向直直直直直向直距直距直距直距距距距距距距直距距直距距距距距距距距距直距直距直距直距直距直

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图像配准是图像处理研究领域中的一个典型问题和技术难点,其目的在于比较或融合针对同一对象在不同条件下获取的图像,例如图像会来自不同的采集设备,取自不同的时间,不同的拍摄视角等等,有时也需要用到针对不同对象的图像配准问题。具体地说,对于一组图像数据集中的两幅图像,通过寻找一种空间变换把一幅图像映射到另一幅图像,使得两图中对应于空间同一位置的点一一对应起来,从而达到信息融合的目的。 该技术在计算机视觉、医学图像处理以及材料力学等领域都具有广泛的应用。根据具体应用的不同,有的侧重于通过变换结果融合两幅图像,有的侧重于研究变换本身以获得对象的一些力学属性。
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