放療中形變圖像及2D-3D圖像配準(zhǔn)算法研究.pdf

1、在放療過(guò)程中，病人呼吸、臟器蠕動(dòng)及體位移動(dòng)會(huì)使靶區(qū)位置發(fā)生偏移，圖像引導(dǎo)放射治療利用生物影像技術(shù)對(duì)病人擺位及靶區(qū)位置進(jìn)行實(shí)時(shí)的跟蹤，最大限度地降低病人擺位誤差和器官位移誤差，將采集的病人圖像進(jìn)行配準(zhǔn)來(lái)確定靶區(qū)位置，有效地避免劑量照射到正常組織。形變圖像配準(zhǔn)和二維與三維(2D-3D)圖像配準(zhǔn)是放射治療的關(guān)鍵技術(shù)，能夠精確地確定靶區(qū)位置以及病人擺位。
　　形變配準(zhǔn)可以對(duì)放射治療過(guò)程中解剖組織部位的退縮和位移等變化情況進(jìn)行快速地確定，利

2、用形變配準(zhǔn)參數(shù)判斷組織器官的移動(dòng)對(duì)于劑量的影響程度，從而指導(dǎo)指導(dǎo)靶區(qū)的勾畫以及放療計(jì)劃的制定。2D-3D圖像配準(zhǔn)是將放療前的體數(shù)據(jù)與放療中的X線圖像進(jìn)行配準(zhǔn)，通過(guò)配準(zhǔn)參數(shù)指導(dǎo)治療床以及病人的擺位，保證放射治療的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。本文對(duì)形變圖像以及2D-3D圖像配準(zhǔn)作了研究，通過(guò)研究仿射變換與B樣條自由形變的形變圖像配準(zhǔn)，對(duì)算法的性能和準(zhǔn)確度做了改進(jìn);實(shí)現(xiàn)了基于梯度與模式強(qiáng)度的2D-3D醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)的相似性測(cè)度，討論了模式強(qiáng)度相似性測(cè)度的計(jì)

3、算原理和過(guò)程，并對(duì)計(jì)算的過(guò)程做了簡(jiǎn)化。本文主要作了如下研究:
　　分析了放射治療中形變圖像配準(zhǔn)和2D-3D圖像配準(zhǔn)的研究背景、意義以及研究現(xiàn)狀。針對(duì)形變圖像和2D-3D圖像配準(zhǔn)中存在的精確度低和運(yùn)算時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題，對(duì)配準(zhǔn)算法進(jìn)行了相應(yīng)的改進(jìn)。
　　研究了基于B樣條自由形變的形變圖像配準(zhǔn)。采用仿射變換作為全局配準(zhǔn)的粗配準(zhǔn)以及B樣條自由形變作為局部配準(zhǔn)的精確配準(zhǔn)，同時(shí)為了提高配準(zhǔn)精確度以及降低計(jì)算復(fù)雜度，引入了多分辨率策略，對(duì)單模