腫瘤嚴(yán)重危害居民的健康,而腦部膠質(zhì)瘤更是作為一種常見(jiàn)的對(duì)患者生命造成威脅的惡性腦腫瘤。作為腦腫瘤主要的輔助診療方法-磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging,MRI）,因其豐富的診斷信息為腦腫瘤的診斷和治療提供了重要幫助。在腫瘤放療計(jì)劃中,精確的放療計(jì)劃是保證患者準(zhǔn)確治療的前提,靶區(qū)勾畫(huà)在放療計(jì)劃中起著關(guān)鍵作用。從多模式MRI圖像中對(duì)腦腫瘤目標(biāo)靶區(qū)和不同的腦腫瘤子區(qū)域進(jìn)行靶區(qū)勾畫(huà),可為放療方案的制定提供重要信息。傳統(tǒng)上使用手動(dòng)分割方法既耗時(shí),又取決于醫(yī)師的經(jīng)驗(yàn)。深度學(xué)習(xí)（Deep learning）之卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（Convolutional neural network,CNN）表現(xiàn)優(yōu)異,因此為腦腫瘤的自動(dòng)和準(zhǔn)確勾畫(huà)帶來(lái)了更多的思路。本文工作作為腫瘤放射治療系統(tǒng)的預(yù)工作-腫瘤靶區(qū)自動(dòng)勾畫(huà),為精確放療劑量計(jì)算與優(yōu)化提供了基礎(chǔ),從而能夠更好地實(shí)施優(yōu)質(zhì)的放療計(jì)劃。通過(guò)建立深度學(xué)習(xí)模型而進(jìn)行的自動(dòng)靶區(qū)勾畫(huà),可以更好的幫助放療計(jì)劃的實(shí)施。不同于自然圖像,MRI腦腫瘤具有形狀多樣且多變、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、位置不穩(wěn)定、腦部組織灰度不均勻以及在不同患者之間存在非常大的差異性等特點(diǎn),因此... 

【文章來(lái)源】：合肥工業(yè)大學(xué)安徽省 211工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

中國(guó)發(fā)病率前十的癌種[1]

?D重建，利用與腫瘤靶區(qū)相同的光束形狀在不同的光方向上治療腫瘤部位，有效且準(zhǔn)確地增加了腫瘤區(qū)域的劑量，以達(dá)到消滅腫瘤細(xì)胞的目標(biāo)。如果不能精準(zhǔn)對(duì)腫瘤靶區(qū)進(jìn)行勾畫(huà)，則腫瘤靶區(qū)的劑量計(jì)算就會(huì)出現(xiàn)誤差，腫瘤周?chē)恼＝M織和器官也會(huì)可能受到損害，從而造成嚴(yán)重的放療并發(fā)后遺癥。因此，在放療實(shí)施過(guò)程中，腫瘤靶區(qū)確定是首要且關(guān)鍵的步驟，從而看出精確的腫瘤靶區(qū)勾畫(huà)的重要性、必要性。1.2.2腫瘤靶區(qū)精確勾畫(huà)的困難放療靶區(qū)主要由腫瘤總體積(GTV)、臨床靶體積(CTV)、內(nèi)靶體積(ITV)、計(jì)劃靶體積(PTV)三部分組成，見(jiàn)圖1.2[9]。GTV指腫瘤的臨床病變區(qū)域，即全身檢查可確定的腫瘤病變區(qū)域；CTV指腫瘤目標(biāo)區(qū)域、亞臨床病灶和腫瘤潛在浸潤(rùn)區(qū)；PTV是指把到照射器官的運(yùn)動(dòng)、擺位及體位的誤差因素都考慮在內(nèi)的情況下，在臨床靶區(qū)以外的放大區(qū)域；ITV指靶區(qū)移動(dòng)（如呼吸運(yùn)動(dòng)）的靶體積。圖1.2各個(gè)靶區(qū)的示意圖[9]Fig1.2Schematicdiagramofeachtargetarea[9]目前臨床中勾畫(huà)腫瘤的手段主要是醫(yī)生根據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)在病人的解剖圖像中手動(dòng)勾勒出腫瘤輪廓，以便制定后續(xù)的放療計(jì)劃。腦腫瘤具有形狀多樣且多變、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、位置不穩(wěn)定、腦部組織灰度不均勻以及在不同患者之間存在非常大的差異性等特點(diǎn)，給人工勾畫(huà)腦腫瘤靶區(qū)造成了許多實(shí)際困難。所以，對(duì)于許多醫(yī)生和專(zhuān)家來(lái)講，精確勾畫(huà)腫瘤中的各種病理組織，勾畫(huà)完整腫瘤形狀變得十分復(fù)雜而又耗時(shí)，而且分割效果還會(huì)受到醫(yī)生經(jīng)驗(yàn)的主觀影響。在本質(zhì)上，腫瘤放療靶區(qū)勾畫(huà)屬于圖像分割。因此，采用深度學(xué)習(xí)領(lǐng)域的圖像分割理論和方法，為腫

瘟普鋃系囊恢質(zhì)?段。繼CT后，MRI成為一項(xiàng)新的可以根據(jù)組織形態(tài)學(xué)去診斷疾病的成像技術(shù)。自20世紀(jì)70年代末以來(lái)，MRI已被應(yīng)用于臨床診斷。MRI還被用來(lái)幾乎對(duì)身體的每個(gè)系統(tǒng)的不同疾病進(jìn)行輔助診斷。2.1MRI成像的物理原理由原子核物理學(xué)知識(shí)表明，電子繞原子核運(yùn)動(dòng)，存在電子自旋運(yùn)動(dòng)。由原子核的自旋運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生原子核中質(zhì)子和中子的自旋角動(dòng)量，質(zhì)子和中子的自旋角動(dòng)量總和與原子核的總自旋角動(dòng)量相等(如圖2-1所示)。當(dāng)質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)不都為偶數(shù)時(shí)，原子核總自旋角動(dòng)量恒不為零，這也是NMR現(xiàn)象發(fā)生的前提條件。圖2.1原子核子磁場(chǎng)效應(yīng)示意圖[37]Fig2.1Schematicdiagramofmagneticfieldeffectofatomicnucleus[37]原子核帶正電，因此旋轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生核磁矩。設(shè)外部靜磁場(chǎng)強(qiáng)度為B0。由于磁矩和動(dòng)量矩同時(shí)受到外部磁場(chǎng)磁矩的影響，因此核磁矩將遵循外部磁場(chǎng)的方向，以進(jìn)行拉莫爾進(jìn)動(dòng)。核矩的拉莫爾頻率ω0如式（2-1）所示：ω0=γB0(2-1)其中γ是旋磁比常數(shù)，B0是外磁場(chǎng)強(qiáng)度。由式（2-1）知，外磁場(chǎng)中的核磁

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]動(dòng)態(tài)調(diào)強(qiáng)精準(zhǔn)放射治療計(jì)劃系統(tǒng)KylinRay-IMRT的研發(fā)及驗(yàn)證[J]. 吳宜燦,曹瑞芬,胡麗琴,龍鵬程,賈婧,鄭華慶,宋鋼,宋婧,何桃,程夢(mèng)云,汪冬,汪暉,江河,趙錦波,王永亮,金雛鳳,FDS團(tuán)隊(duì).  中國(guó)醫(yī)療器械雜志. 2018(01)
[2]MRI引導(dǎo)放射治療研究進(jìn)展[J]. 邵雨卉,付杰.  中國(guó)醫(yī)學(xué)計(jì)算機(jī)成像雜志. 2016(05)
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[5]神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)——通信及其保密通信領(lǐng)域的新技術(shù)[J]. 王曉鳴.  通信技術(shù)與發(fā)展. 1994(06)

碩士論文
[1]MRI去噪及分割算法研究[D]. 黃學(xué)優(yōu).浙江師范大學(xué) 2016



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