圖像配準(zhǔn)是精準(zhǔn)放射治療的關(guān)鍵技術(shù)之一,并為病情診斷、靶區(qū)勾畫、精準(zhǔn)擺位和精準(zhǔn)治療提供了重要依據(jù)。其中,多模態(tài)圖像剛性配準(zhǔn)為醫(yī)生和物理師提供更加豐富的醫(yī)學(xué)圖像信息,圖像變形配準(zhǔn)則有助于醫(yī)生觀察患者解剖結(jié)構(gòu)在治療中的變化情況。臨床上常用的基于骨性標(biāo)志剛性配準(zhǔn)方法無法實現(xiàn)全自動配準(zhǔn)；變形配準(zhǔn)方法可反映出解剖結(jié)構(gòu)在放療過程中發(fā)生的局部形變,但處理低對比度圖像的速度和精度都難以達到臨床要求。為了滿足圖像配準(zhǔn)在精準(zhǔn)放射治療勾畫、擺位以及實施階段的應(yīng)用需求,實現(xiàn)全自動、高精度、高成功率的剛性配準(zhǔn)方法,解決精準(zhǔn)放射治療中CT與CT、CT與錐形束CT (Cone Beam CT, CBCT)變形配準(zhǔn)特有問題,本文對精準(zhǔn)放射治療中的配準(zhǔn)技術(shù)進行了深入研究。首先,提出了基于局部加權(quán)互信息的剛性配準(zhǔn)方法,實現(xiàn)了全自動的多模態(tài)圖像剛性配準(zhǔn)方法,并有效解決了互信息配準(zhǔn)中容易出現(xiàn)局部極值的問題。測試結(jié)果表明該方法可以在保持速度的同時達到了亞毫米級配準(zhǔn)精度,滿足臨床需求,為醫(yī)生診斷病情、勾畫靶區(qū)提供了支持。其次,提出了基于勾畫信息的CT/CT圖像變形配準(zhǔn)方法。該方法將計劃CT圖像和治療CT圖像勾畫信息作為先驗知識,采用圖像和感興趣區(qū)域相結(jié)合的灰度均方差測度,消除了CT圖像中低對比度的軟組織區(qū)域?qū)ψ冃闻錅?zhǔn)的影響。測試表明該方法配準(zhǔn)后平均歸一化互相關(guān)系數(shù)高達0.98±-0.01,圖像配準(zhǔn)后的變形場可驅(qū)動計劃CT中的腫瘤或危及器官輪廓映射到治療CT圖像,可有效減少醫(yī)生勾畫治療CT圖像操作。最后,提出了基于灰度校正的CT/CBCT圖像變形配準(zhǔn)方法,采用線性多項式模型對解剖結(jié)構(gòu)的CT/CBCT對應(yīng)體素點的灰度值建模,在校正CBCT圖像的基礎(chǔ)上,不斷迭代計算對稱Demons變形力。實驗結(jié)果證明,該配準(zhǔn)方法在配準(zhǔn)前修正了由于偽影而產(chǎn)生的灰度差異,其配準(zhǔn)后的平均歸一化互相關(guān)系數(shù)高達0.95±0.03,為實現(xiàn)實時監(jiān)控腫瘤和周圍器官變化提供了重要技術(shù)支持。
【學(xué)位單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：TP391.41
【部分圖文】：

３Ｄ－ＣＲＴ）邋Ｗ。Ｓ維適形放射治療采用多葉光柵調(diào)整不規(guī)則照射野，取代了原本逡逑采用的低溶點鉛擋塊，這就直接降低了放射治療成本、縮短了放射治時間。具逡逑體來講，如圖１．１所示，Ｈ維適形放射治療通過圖像Ｈ維重建技術(shù)重建腫瘤祀逡逑區(qū)和危及器官，并在不同方向設(shè)置一系列不同的照射野，采用與{那巫匆恢洛義系畝嘁豆庹�，使照射野的形讌舱O嘉占瀋嫌腱肭巫聰轡嗆�，保证肿练d丈溴義霞亮�，同蕩挪尽抠犥抵\；ふＷ櫓饈芩鶘�，Ｈ维放射治疗继O停任市五義險丈浼際蹕嘟岷鮮溝梅派渲瘟聘影踩�。辶x希桑停懾義賢跡保蹦圓恐琢齙模任市握丈溴義希梗澳甏釁冢派渲瘟萍際蹩紀(jì)環(huán)擅徒姆⒄�，诧滊Ｈ维调强放射治疗辶x希ǎ桑睿簦澹睿螅椋簦恚錚洌酰歟幔簦澹溴澹遙幔洌椋幔簦椋錚鑠澹裕瑁澹潁幔穡┦貝�。调强放射治疗總仕N擠佩義仙渲瘟頻囊桓隼锍癱喚瞿芄淮锏劍任市畏派渲瘟剖迪值惱丈湟靶巫錘叨儒義戲現(xiàn)琢鯪肭巫�，栽熕基础上还可Ｗ碟X誆煌丈湟暗納湎呤慷齲溝酶咤義霞亮糠植加腱肭恢?jǐn)nＶじ嘸亮空丈渲琢鲅デ耐庇行У謀；ぶ芪＜捌麇義瞎

本文編號：2833478