【摘要】：放射治療是目前世界上治療肺癌腫瘤最為有效的手段之一,其主要目的是最大程度地輻射腫瘤細(xì)胞,同時(shí)盡量降低對(duì)正常組織的輻射量,減少對(duì)正常組織的傷害。目前臨床上針對(duì)由于呼吸引起的腫瘤運(yùn)動(dòng)所采取的常規(guī)放療手段是增大計(jì)劃靶區(qū),這種放療手段會(huì)使得腫瘤區(qū)周圍的很多正常組織進(jìn)入射野,在對(duì)放療患者造成極大傷害的同時(shí),也增大了發(fā)生并發(fā)癥的概率。本文的研究目的是在實(shí)現(xiàn)對(duì)病人肺部腫瘤運(yùn)動(dòng)進(jìn)行有效補(bǔ)償?shù)耐瑫r(shí),減少或消除主要由呼吸引起的肺部腫瘤運(yùn)動(dòng)對(duì)放射治療產(chǎn)生的影響。本文的研究工作和貢獻(xiàn):提出并設(shè)計(jì)了一種肺癌放療腫瘤運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)。針對(duì)腫瘤運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)中存在需解決的問題如二維工作臺(tái)的選定、X光擋板的形狀尺寸設(shè)定、擋板與運(yùn)動(dòng)工作臺(tái)之間的連接和輔助放療床的設(shè)計(jì)等,采用三維設(shè)計(jì)軟件Creo3.0繪制出整個(gè)腫瘤運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)的三維模型,并依據(jù)此三維模型來搭建出腫瘤運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)工作平臺(tái)。針對(duì)腫瘤運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)中存在的補(bǔ)償滯后和系統(tǒng)延時(shí)等問題,采用擴(kuò)展Kalman濾波算法通過直接或間接獲取的腫瘤位移量對(duì)腫瘤位移進(jìn)行預(yù)測(cè),并實(shí)驗(yàn)對(duì)比了傳統(tǒng)預(yù)測(cè)算法與擴(kuò)展Kalman濾波算法各自的適應(yīng)環(huán)境及優(yōu)缺點(diǎn)。以解決腫瘤運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)中由延時(shí)性和滯后性導(dǎo)致補(bǔ)償精度降低等問題。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在非線性環(huán)境中,相對(duì)于傳統(tǒng)預(yù)測(cè)算法,擴(kuò)展Kalman濾波可以對(duì)目標(biāo)的狀態(tài)做出更優(yōu)的估計(jì)。為了實(shí)現(xiàn)在放射治療時(shí)對(duì)二維工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)的最優(yōu)控制,以達(dá)到更好的腫瘤運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償效果。采用金字塔LK光流法對(duì)二維工作臺(tái)的實(shí)際運(yùn)動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)。首先通過固定安裝在輔助放療床上的攝像頭跟蹤放置在二維工作臺(tái)上標(biāo)記紙的運(yùn)動(dòng),然后再通過標(biāo)定參數(shù)將該標(biāo)記紙的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成二維工作臺(tái)的實(shí)際運(yùn)動(dòng)距離,并將檢測(cè)情況與給定的運(yùn)動(dòng)控制量進(jìn)行對(duì)比,最后通過兩者偏差對(duì)控制量進(jìn)行調(diào)整。在實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制的同時(shí),也達(dá)到了二維工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)情況實(shí)時(shí)檢測(cè)的目的。此外,由于由呼吸引起肺部腫瘤的運(yùn)動(dòng)在上下方向最為明顯,所以在補(bǔ)償腫瘤運(yùn)動(dòng)時(shí)著重考慮這一方向上的腫瘤位移。即主要控制二維工作臺(tái)在上下軸方向上的移動(dòng)。
【圖文】：

8圖 2-1 腫瘤運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)工作流程圖2 肺癌放療中的腫瘤運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償方法研究2.1 腫瘤位移的預(yù)測(cè)在整個(gè)腫瘤運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)中，由于補(bǔ)償滯后和系統(tǒng)延時(shí)等問題的存在，會(huì)受到極大的影響。其中系統(tǒng)的滯后性包含兩個(gè)部分：○1 機(jī)械臂驅(qū)動(dòng)帶移動(dòng)需要一定的時(shí)間�！�2 通信、伺服控制、機(jī)械部件延時(shí)等系統(tǒng)延時(shí)。

11圖 2-3 肺癌放療腫瘤運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)的樣機(jī)整個(gè)補(bǔ)償系統(tǒng)工作平臺(tái)中，，由于各類設(shè)備及設(shè)備間的連接均較為繁瑣作平臺(tái)更具有可管理性和美觀性，試驗(yàn)中還設(shè)計(jì)了一款電氣箱，用于氣設(shè)備。電氣箱設(shè)計(jì)如圖 2-4 所示。需要指出的是，模擬實(shí)驗(yàn)中所用的、X 光擋板和電氣箱均通過亞克力材料制作。
【學(xué)位授予單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：R734.2;R730.55;TP391.41

【參考文獻(xiàn)】

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1 郝慧琴;王耀力;;基于幀間差分和金字塔光流法的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)[J];電視技術(shù);2016年07期

2 朱俊杰;李勝;侯保林;王軼卿;;基于金字塔LK算法的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的檢測(cè)[J];工業(yè)控制計(jì)算機(jī);2015年09期

3 馮小玲;;非小細(xì)胞肺癌患者腫瘤部位與大小對(duì)肺功能的影響[J];中國(guó)腫瘤臨床與康復(fù);2014年12期

4 王義海;阿合力·那斯肉拉;潘廣鵬;陸艷榮;張玉晶;吳恒;張瑾熔;;四維CT呼吸門控技術(shù)聯(lián)合圖像引導(dǎo)放射治療在肺癌中的應(yīng)用[J];重慶醫(yī)學(xué);2014年30期

5 王法勝;魯明羽;趙清杰;袁澤劍;;粒子濾波算法[J];計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào);2014年08期

6 徐洋;馬躍;;STM32F103系列微控制器在應(yīng)用編程技術(shù)研究[J];單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用;2013年08期

7 席強(qiáng);涂恒業(yè);;腫瘤放射治療物理技術(shù)新進(jìn)展[J];河北北方學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2013年01期

8 勾慧蘭;劉光超;;基于STM32的最小系統(tǒng)及串口通信的實(shí)現(xiàn)[J];工業(yè)控制計(jì)算機(jī);2012年09期

9 沙莎;趙臻;茅衛(wèi)東;劉少平;舒中琴;顧小偉;于波;周菊英;;放射治療中不同學(xué)科醫(yī)生勾畫靶區(qū)的差異性分析[J];實(shí)用臨床醫(yī)藥雜志;2011年24期

10 朱玉亭;;音頻信號(hào)噪聲及排除方法[J];現(xiàn)代視聽;2010年S2期

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1 周瓊;呼吸門控系統(tǒng)在肺癌放射治療中的應(yīng)用研究[D];南華大學(xué);2015年

2 李振環(huán);呼吸與肺部腫瘤位移關(guān)系的研究[D];華中科技大學(xué);2011年

本文編號(hào)：2608855