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摘要：
本发明通过人工智能领域的方法，实现了一种虚拟现实辅助近距离放射治疗插植训练系统。系统分为三个模块：三维建模模块、VR搭建及仿真模块、数据后处理模块，通过输入宫颈癌患者的CT影像，在虚拟环境中个体化重建患者宫颈及其周边组织，以实现近距离治疗插植仿真训练。通过构建三维建模模块、VR搭建及仿真模块、数据后处理模块三部分的系统，基于计算机图像处理技术，个体化重建患者宫颈及其周边组织环境；具体设置虚拟插植针放置在虚拟组织环境内的方法，该方法能够实现在建模过程中辅助准确构建VR模型的效果；建立数据后处理的方法，能实现准确且低成本定量评估虚拟与实际插植针位置分布差异及相似性效果。
主权项：
1.一种虚拟现实辅助近距离放射治疗插植训练系统，其特征在于：由3个模块构成，包括：三维建模模块、VR搭建及仿真模块、数据后处理模块，通过输入治疗宫颈癌患者的CT影像，在虚拟环境中重建患者宫颈及其周边组织环境用于训练； 所述三维建模模块首先输入治疗宫颈癌患者的CT影像，进而基于Tensorflow框架搭建CT影像预处理计算模块对图像进行预处理，在预处理后的CT影像上勾画放射治疗结构RTstructure，包括肿瘤靶区、危及器官和患者身体外轮廓，之后从RT structure上导出实际治疗插植针的位置作为基线参考Nb，最后将RT structure转换成三维模型，并在模型原点生成虚拟原点，并以此原点建立一个三维直角坐标系，在虚拟世界中将坐标系的xyz轴以绿色激光显示,在模拟世界中建立和真实世界一样的激光校准体系； 所述VR搭建及仿真模块基于处理好的RT structure和校准好的坐标系构建VR系统，之后将真实世界的原点Or在VR世界中建立其虚拟坐标Ov，进而建立训练者佩戴VR头显，在VR训练系统中完成组织间插植，并记录插植针在VR世界中的位置坐标Nv；所述数据后处理模块首先对采集到的Or、Ov、Nv、Nb进行统一量化处理；之后通过平移不变性原理计算获得模拟的插植针在真实世界的位置坐标Nr：Nr=Nv+(Or-Ov) ；之后分别在Nb和Nr插植针中心处创建具有特定半径Cb和高度Cr的圆柱，并将其映射为二值掩码，以完成空间位置信息的升维处理；之后对于每一层CT的横断面视角，其对应的二值掩码为特定半径的圆；进而逐层计算豪斯多夫距离HD：，其中A，B分别为虚拟与现实插植针在横断面上的二维点集，d(a，b)代表a、b两点间的欧式距离，对所有CT层的HD结果进行平均，以定量评估虚拟与实际插植针位置差异；逐层定义、计算修正DSC系数：DSC（A，B）=2×（A'∩B'）/(A'+B')，其中A'，B'为A，B点集的最小外接圆；最后对所有CT层的修正DSC结果进行平均，以定量评估虚拟与实际插植针位置分布的相似性；所述基于Tensorflow框架搭建CT影像预处理计算模块的实现过程，首先从CT数据中读取出图像数组，采用线性插值算法，将读取的图像数组各向同性地重采样到1×1×1 mm3：其中y(r)为待插值获得的图像在空间网格点r处的像素值，y(rijk),其中i,j,k取值为1或0，为已知的图像在空间网格点rijk处的像素值，其中“*”为利用三维线性插值算法，基于现有的利用立方体形状空间中从待插值像素点最临近的rijk八个顶点和特定比值系数fijk的计算过程； 采用二维高斯滤波算法逐层对图像数组进行光滑处理，避免噪声干扰：其中x，y为CT的横、纵坐标值，G(x，y)为（x，y）处的高斯卷积核函数，σ为高斯正态分布偏差，取值为1； 最后将预处理后图像数组反向生成新的CT影像，完成预处理。
