A motion-compensated image filter for low-dose fluoroscopy in a real-time tumor-tracking radiotherapy system

摘要

In the RTRT system, the marker position in the fluoroscopic image is determined by means of a template pattern matching technique. The fluoroscopic image of the fiducial marker (captured before insertion into the patient) is used as the template image. Template pattern matching is based on normalized cross correlation. The correlation coefficient is given by class="disp-formula" id="disp-formula-1"> class="mathjax mml-math">mml:math display="block"mml:mir/mml:mimml:mo=/mml:momml:mstylemml:mrowmml:mfracmml:mrowmml:miN/mml:mimml:msubsupmml:mo movablelimits="false"∑/mml:momml:mrowmml:mii/mml:mimml:mo=/mml:momml:mn1/mml:mn/mml:mrowmml:miN/mml:mi/mml:msubsupmml:mrowmml:msubmml:miI/mml:mimml:mii/mml:mi/mml:msubmml:msubmml:miM/mml:mimml:mii/mml:mi/mml:msubmml:mo?/mml:momml:mfenced open="(" close=")"mml:mrowmml:msubsupmml:mo movablelimits="false"∑/mml:momml:mrowmml:mii/mml:mimml:mo=/mml:momml:mn1/mml:mn/mml:mrowmml:miN/mml:mi/mml:msubsupmml:mrowmml:msubmml:miI/mml:mimml:mii/mml:mi/mml:msub/mml:mrow/mml:mrow/mml:mfencedmml:msubsupmml:mo movablelimits="false"∑/mml:momml:mrowmml:mii/mml:mimml:mo=/mml:momml:mn1/mml:mn/mml:mrowmml:miN/mml:mi/mml:msubsupmml:mrowmml:msubmml:miM/mml:mimml:mii/mml:mi/mml:msub/mml:mrow/mml:mrow/mml:mrowmml:mrowmml:msqrtmml:mfenced open="|" close="|"mml:mrowmml:miN/mml:mimml:msubsupmml:mo movablelimits="false"∑/mml:momml:mrowmml:mii/mml:mimml:mo=/mml:momml:mn1/mml:mn/mml:mrowmml:miN/mml:mi/mml:msubsupmml:mrowmml:msubsupmml:miI/mml:mimml:mii/mml:mimml:mn2/mml:mn/mml:msubsup/mml:mrowmml:mo?/mml:momml:msupmml:mfenced open="(" close=")"mml:mrowmml:msubsupmml:mo movablelimits="false"∑/mml:momml:mrowmml:mii/mml:mimml:mo=/mml:momml:mn1/mml:mn/mml:mrowmml:miN/mml:mi/mml:msubsupmml:mrowmml:msubmml:miI/mml:mimml:mii/mml:mi/mml:msub/mml:mrow/mml:mrow/mml:mfencedmml:mn2/mml:mn/mml:msup/mml:mrow/mml:mfencedmml:mfenced open="|" close="|"mml:mrowmml:miN/mml:mimml:msubsupmml:mo movablelimits="false"∑/mml:momml:mrowmml:mii/mml:mimml:mo=/mml:momml:mn1/mml:mn/mml:mrowmml:miN/mml:mi/mml:msubsupmml:mrowmml:msubsupmml:miM/mml:mimml:mii/mml:mimml:mn2/mml:mn/mml:msubsupmml:mo?/mml:momml:msupmml:mfenced open="(" close=")"mml:mrowmml:msubsupmml:mo movablelimits="false"∑/mml:momml:mrowmml:mii/mml:mimml:mo=/mml:momml:mn1/mml:mn/mml:mrowmml:miN/mml:mi/mml:msubsupmml:mrowmml:msubmml:miM/mml:mimml:mii/mml:mi/mml:msub/mml:mrow/mml:mrow/mml:mfencedmml:mn2/mml:mn/mml:msup/mml:mrow/mml:mrow/mml:mfenced/mml:msqrt/mml:mrow/mml:mfrac/mml:mrowmml:mo,/mml:mo/mml:mstyle/mml:math class="mathjax-text">r=N∑i=1NIiMi?∑i=1NIi∑i=1NMiN∑i=1NIi2?∑i=1NIi2N∑i=1NMi2?∑i=1NMi2, class="disp-formula-label">(1) where N is the pixel number, and I_i and M_i are the pixel values of the target image and the template image, respectively. The target image has to be cropped from the fluoroscopic image with the same size of the template image. The PRS is defined as class="disp-formula" id="disp-formula-2"> class="mathjax mml-math">mml:math display="block"mml:mrowmml:mtextPRS =/mml:mtextmml:mo?&l