本文選題：呼吸預(yù)測(cè) + 粒子群算法��； 參考：《山東師范大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：在腫瘤治療的過(guò)程中,放射治療已經(jīng)成為一個(gè)非常重要的治療手段,這就不可避免的提高了對(duì)放射治療的精度的要求。放射治療的最理想目的是能夠準(zhǔn)確的對(duì)患者的腫瘤區(qū)進(jìn)行高劑量放射,同時(shí)盡可能的減少照射到靶區(qū)周?chē)５慕M織和器官,也就是更準(zhǔn)確的殺死腫瘤細(xì)胞,避免破壞正常的組織和細(xì)胞。但是,在真正的操作過(guò)程中,由于呼吸運(yùn)動(dòng)的原因?qū)е滦夭亢透共拷M織和器官的位置和形狀發(fā)生變化,很有可能導(dǎo)致實(shí)際的腫瘤超出靶區(qū),或者低劑量照射,正常的組織和器官也有可能進(jìn)入計(jì)劃的靶區(qū)范圍,遭受一定劑量的照射,從而很大程度上影響放射治療的效果,更嚴(yán)重的可能會(huì)引發(fā)正常組織的并發(fā)癥。如何減少呼吸運(yùn)動(dòng)在放療中的不利因素,已經(jīng)成為一個(gè)我們必須要考慮的難題。在放射治療過(guò)程中,呼吸運(yùn)動(dòng)會(huì)造成某些器官組織如肺、肝等區(qū)域的靶區(qū)發(fā)生變化,從而降低了放療的效果,并且加大了對(duì)正常組織器官的傷害。目前的常用的減少呼吸運(yùn)動(dòng)對(duì)腫瘤放射治療影響的方法很多,最常用的有:1)加大放射治療范圍法。此技術(shù)由于擴(kuò)大了靶區(qū)范圍會(huì)加大對(duì)病人的輻射量;2)深吸氣再屏氣技術(shù)。此技術(shù)需要病人屏住呼吸,但許多病人不能長(zhǎng)時(shí)間屏住呼吸;3)Four dimensional computed tomography(4D-CT)。4D-CT用的是病人多個(gè)呼吸周期內(nèi)的平均呼吸軌跡來(lái)代表病人真實(shí)呼吸軌跡,很顯然,這是不準(zhǔn)確的;4)呼吸門(mén)控技術(shù)。Real-time Position Management?System(RPM)是一種重要的呼吸門(mén)控技術(shù),它利用身體外標(biāo)記物以及紅外相機(jī)之間的距離來(lái)估計(jì)腫瘤的實(shí)際位置。技術(shù)要求實(shí)時(shí)獲得腫瘤的運(yùn)動(dòng)軌跡,然而機(jī)器對(duì)于指令是有延遲的,為了減少機(jī)器延遲對(duì)放療的影響,需要預(yù)測(cè)病人的呼吸軌跡來(lái)提前調(diào)整Multi-Leaf Collimator(MLC)。目前國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者提出了多種預(yù)測(cè)方法,本文主要介紹了最常用的三種呼吸信號(hào)的預(yù)測(cè)方法,即線性預(yù)測(cè)方法、卡爾曼濾波的方法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法。每種方式都有一定的優(yōu)缺點(diǎn),已有學(xué)者通過(guò)大量對(duì)比試驗(yàn)證實(shí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)方法是這三種預(yù)測(cè)方法里面最有效的。由于具備較好的非線性擬合能力,優(yōu)化反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Back Propagation Neural Network,BP-NN)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于呼吸的預(yù)測(cè),然而B(niǎo)P-NN容易陷入局部最優(yōu)值。本文提出一種應(yīng)用粒子群算法(Particle Swarm Optimization,PSO)優(yōu)化BP-NN的方法減少陷入局部最優(yōu)值的幾率,提高呼吸運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)的精度。通過(guò)十一組臨床病人呼吸運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)對(duì)比結(jié)果表明本文算法(PSO-NN)相比單純應(yīng)用BP-NN的平均絕對(duì)誤差由0.24減少到0.18(25%),互相關(guān)系數(shù)由0.82提高到0.86,可以看出本文提出的算法可以有效的減少BP-NN陷入局部最優(yōu)值的幾率,提高預(yù)測(cè)的精度。另外,本文針對(duì)模型中輸入層節(jié)點(diǎn)數(shù)(1、3、5、7、9)、隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)(1、2、3、4、5)、初始學(xué)習(xí)率(0.001、0.01、0.1、1、10)以及損失函數(shù)精度(0、0.05、0.1、0.15、0.2)進(jìn)行了探索。實(shí)驗(yàn)證明輸入層節(jié)點(diǎn)數(shù)、隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)以及損失函數(shù)精度對(duì)效果影響較大,初始學(xué)習(xí)率對(duì)呼吸預(yù)測(cè)效果影響很小。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：山東師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：R730.55;TP183

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1750297