本文關(guān)鍵詞：錐形束CT圖像的散射校正

  更多相關(guān)文章： 錐形束CT 蒙特卡羅模擬 散射校正 散射核反卷積

【摘要】：精準(zhǔn)放射治療技術(shù)努力最大限度地殺滅腫瘤細(xì)胞,同時(shí)最大程度地保護(hù)周圍正常組織和危及器官。放射治療過程中,對(duì)于腫瘤靶區(qū)變形嚴(yán)重的病例,需要及時(shí)調(diào)整放射治療計(jì)劃�；阱F形束CT(Cone Beam Computed Tomography, CBCT)圖像進(jìn)行計(jì)劃驗(yàn)證和調(diào)整具有耗時(shí)少、成本低、病人接收劑量低等優(yōu)點(diǎn)。但CBCT圖像存在偽影多、HU值不穩(wěn)定等缺陷,對(duì)劑量計(jì)算精度產(chǎn)生很大影響。本文對(duì)CBCT圖像的散射校正方法進(jìn)行了深入研究,以解決上述問題并達(dá)到自適應(yīng)放射治療中基于CBCT圖像進(jìn)行劑量計(jì)算實(shí)用化的目的。 本文首先發(fā)展了基于蒙特卡羅的CBCT系統(tǒng)模塊化建模方法。該方法可區(qū)分出原射線和散射線,并分離出不同部件的散射分布。通過Beamdp程序分析、水模劑量測(cè)量實(shí)驗(yàn)及模體圖像散射成份提取的驗(yàn)證,結(jié)果表明該方法可準(zhǔn)確模擬射線傳播路徑并分離出不同部件的散射成份,模型計(jì)算得到的劑量與實(shí)測(cè)誤差在2%以內(nèi)。 其次,在筆形束模型計(jì)算散射核函數(shù)的基礎(chǔ)上,本文實(shí)現(xiàn)了基于散射核反卷積的CBCT圖像散射校正方法,并對(duì)該方法涉及到的信號(hào)轉(zhuǎn)換模型建立、散射核計(jì)算、散射建模等關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行詳細(xì)研究。采用水模和仿真頭模的CBCT圖像散射校正進(jìn)行測(cè)試,結(jié)果表明CBCT圖像質(zhì)量明顯改善,散原射線比(Scatter-to-Primary Ratios, SPR)整體降低一個(gè)數(shù)量級(jí)。 最后,在以上研究基礎(chǔ)上進(jìn)一步開展散射校正后CBCT圖像應(yīng)用于劑量計(jì)算的研究。采用散射校正后的標(biāo)準(zhǔn)模體CBCT圖像建立HU-ED標(biāo)定曲線。通過對(duì)模體和鼻咽癌病例的治療計(jì)劃進(jìn)行驗(yàn)證,與CT-ED標(biāo)定曲線計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較。結(jié)果表明基于散射校正后CBCT圖像進(jìn)行計(jì)劑量計(jì)算的精度大幅度提高,伽馬通過率分別從散射校正前的48.1%、75.2%提高至95.3%、97.7%,為實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)放射治療中的基于CBCT圖像進(jìn)行劑量計(jì)算提供技術(shù)支持。
【關(guān)鍵詞】：錐形束CT 蒙特卡羅模擬 散射校正 散射核反卷積
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP391.41
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 引言11-25
• 1.1 研究背景11-15
• 1.1.1 精準(zhǔn)放射治療技術(shù)11-13
• 1.1.2 基于CBCT的圖像引導(dǎo)放射治療13-15
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-18
• 1.2.1 CBCT散射校正的研究現(xiàn)狀15-16
• 1.2.2 CBCT圖像用于劑量計(jì)算的研究現(xiàn)狀16-18
• 1.3 精準(zhǔn)放射治療計(jì)劃系統(tǒng)(ARTS)18-19
• 1.4 論文研究目標(biāo)和意義19-22
• 1.4.1 研究目標(biāo)20
• 1.4.2 研究意義20-22
• 1.5 論文研究內(nèi)容和結(jié)構(gòu)22-25
• 第二章 原理及方法25-41
• 2.1 CBCT圖像散射成因及散射校正方法25-33
• 2.1.1 散射成因及CBCT圖像中的偽影25-29
• 2.1.2 CBCT圖像散射校正方法29-32
• 2.1.3 散射校正效果評(píng)價(jià)32-33
• 2.2 蒙特卡羅方法33-37
• 2.2.1 蒙特卡羅方法原理33-34
• 2.2.2 蒙特卡羅程序34-37
• 2.2.2.1 常用的蒙特卡羅程序34-36
• 2.2.2.2 EGSnrc蒙特卡羅程序36-37
• 2.3 散射核反卷積方法37-38
• 2.3.1 散射核反卷積方法的原理37
• 2.3.2 基于散射核反卷積方法散射校正的實(shí)現(xiàn)流程37-38
• 2.4 劑量驗(yàn)證方法38-40
• 2.5 小結(jié)40-41
• 第三章 基于蒙特卡羅的CBCT系統(tǒng)模塊化建模及模型驗(yàn)證41-61
• 3.1 模塊化建立CBCT系統(tǒng)模型41-51
• 3.1.1 CBCT系統(tǒng)構(gòu)造42-44
• 3.1.2 蒙特卡羅模擬參數(shù)設(shè)置44-48
• 3.1.3 X射線源系統(tǒng)模型48-50
• 3.1.4 模體和平板探測(cè)器模型50-51
• 3.2 CBCT系統(tǒng)模型正確性驗(yàn)證51-59
• 3.2.1 Beamdp程序分析52
• 3.2.2 水模劑量測(cè)量52-55
• 3.2.3 模體圖像的散射校正55-59
• 3.3 小結(jié)59-61
• 第四章 基于散射核反卷積的CBCT圖像散射校正61-79
• 4.1 平板探測(cè)器信號(hào)轉(zhuǎn)換模型61-68
• 4.1.1 平板探測(cè)器的響應(yīng)特性61-64
• 4.1.2 模體厚度-灰度信號(hào)轉(zhuǎn)換模型64-68
• 4.2 散射核計(jì)算68-74
• 4.2.1 散射點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)68-70
• 4.2.2 散射核函數(shù)70-74
• 4.3 散射建模74-75
• 4.4 體模的CBCT圖像散射校正75-78
• 4.4.1 均勻水模的CBCT圖像散射校正76-77
• 4.4.2 仿真頭模的CBCT圖像散射校正77-78
• 4.5 小結(jié)78-79
• 第五章 散射校正后CBCT圖像應(yīng)用于劑量計(jì)算79-89
• 5.1 HU-EDR標(biāo)定關(guān)系79-82
• 5.1.1 CBCT圖像HU-EDR模型建立方法79-81
• 5.1.2 HU-EDR標(biāo)定關(guān)系的建立81-82
• 5.2 散射校正后CBCT圖像應(yīng)用于劑量計(jì)算82-87
• 5.2.1 CATphan標(biāo)準(zhǔn)模體計(jì)劃劑量計(jì)算83-85
• 5.2.2 鼻咽癌病例計(jì)劃劑量計(jì)算85-87
• 5.3 小結(jié)87-89
• 第六章 總結(jié)與展望89-93
• 6.1 總結(jié)89-90
• 6.1.1 研究內(nèi)容總結(jié)89-90
• 6.1.2 論文創(chuàng)新之處90
• 6.2 展望90-93
• 參考文獻(xiàn)93-103
• 致謝103-105
• 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文105-107
• 參與項(xiàng)目與所獲獎(jiǎng)勵(lì)107

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 吳宜燦;李靜驚;李瑩;曾勤;陳明亮;鄭善良;許德政;蔣潔瓊;盧磊;丁愛平;胡海敏;龍鵬程;柏云清;羅月童;曹瑞芬;鄒俊;何兆忠;黃群英;FDS團(tuán)隊(duì);;大型集成多功能中子學(xué)計(jì)算與分析系統(tǒng)VisualBUS的研究與發(fā)展[J];核科學(xué)與工程;2007年04期

2 曹瑞芬;吳宜燦;裴曦;景佳;李國麗;程夢(mèng)云;李貴;胡麗琴;;Multi-objective optimization of inverse planning for accurate radiotherapy[J];中國物理C;2011年03期

3 李貴;鄭華慶;吳宜燦;FDS團(tuán)隊(duì);;基于多算法的電子劑量場(chǎng)反演方法[J];核技術(shù);2010年01期

4 吳宜燦;柏云清;宋勇;黃群英;劉超;王明煌;周濤;金鳴;吳慶生;汪建業(yè);蔣潔瓊;胡麗琴;李春京;高勝;李亞洲;龍鵬程;趙柱民;郁杰;FDS團(tuán)隊(duì);;中國鉛基研究反應(yīng)堆概念設(shè)計(jì)研究[J];核科學(xué)與工程;2014年02期

5 謝世朋;羅立名;;Scatter correction for cone-beam computed tomography using self-adaptive scatter kernel superposition[J];中國物理C;2012年06期

6 任健;高峰;王艷菊;;二維電離室點(diǎn)矩陣Matrixx在調(diào)強(qiáng)驗(yàn)證中的應(yīng)用[J];醫(yī)療裝備;2011年02期

7 吳宜燦;李國麗;陶聲祥;吳愛東;孔令玲;劉伯學(xué);林大全;陳義學(xué);宋鋼;趙攀;林輝;陳朝斌;黃群英;吳李軍;;精確放射治療系統(tǒng)ARTS的研究與發(fā)展[J];中國醫(yī)學(xué)物理學(xué)雜志;2005年06期

8 李清軍,趙洪樸,孫逸,張夢(mèng)龍,王剛,劉希運(yùn);DR系統(tǒng)中平板探測(cè)器能量響應(yīng)特性的研究[J];中華放射醫(yī)學(xué)與防護(hù)雜志;2005年02期

9 戴建榮;胡逸民;;圖像引導(dǎo)放療的實(shí)現(xiàn)方式[J];中華放射腫瘤學(xué)雜志;2006年02期

10 胡逸民，，谷銑之;適形放射治療─腫瘤放射治療技術(shù)的進(jìn)展[J];中華放射腫瘤學(xué)雜志;1997年01期

本文編號(hào)：535532