论文摘要
随着计算机技术的发展,放射治疗技术也从二维治疗进入到了三维精确治疗阶段。在三维精确治疗中,对患者危及器官及肿瘤的勾画要求也越来越高。实践中手工勾画存在耗时长和专家勾画互相之间,专家自身在不同时间勾画结果不同等问题。因此需要快速的而准确的勾画出危及器官。鼻咽癌作为我国东南沿海地区的高发肿瘤,肿瘤附近区域是人体中一个结构极为复杂且十分重要部位,因此鼻咽癌危机器官的自动勾画的实现具有十分重大的临床意义。本文首先概要的介绍了国内外鼻咽癌放射治疗的现状,并讨论了临床中自动分割的必要性。同时给出了本文研究的基本路线。其次用三步法实现鼻咽癌危及器官的自动分割。在第一步中主要介绍基本的线性形变配准和相关的评价方案,并简介了图像配准基本框架的四个要素：几何变换,图像插值,相似性测度以及优化算法。同时介绍了EMMA算法步骤。最后在基于ITK软件包的基础上实现了线性配准。第二步中介绍基于线性配准的多边形平滑非线性配准。包括欧氏对数多边形仿射变换框架和块配准的方法,然后说明如何用其对多边形平滑配准的评估。最后一步介绍并实现形状限制的密度形变配准。主要对于高斯窗口局部相关因子(Local correlation coefficients, LCC)进行详细介绍。并用ITK工具箱实现了全自由度形变配准的编程。本文的最后一部分介绍了STAPLE(Simultaneous Truth and Performance Level Estimation)方法及如何使用STAPE方法进行多模板自动勾画的合成。同时介绍本文提出的模板选取的方法,及临床自动分割结果的三种评价方法,包括DICE相似度方法、变形距离法、体积差异法。实践测试中,使用两个不同的医院的病例数据,这些都经过专家用手工勾画好了危及器官,分别选取了7例病例来作为模板数据库。以此对于15例待勾画病例进行了自动勾画。通过专家手工勾画的15例的结果与自动勾画结果、自动勾画修正的结果进行三种方法的评价。实验证明,本文提出了的方法可以进一步提高自动勾画的准确性。同时大幅度的减少了临床医生勾画的时间。
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中文摘要ABSTRACT第一章 引言1.1 研究背景及意义1.2 图像融合配准在放射治疗中的应用1.3 鼻咽癌危及器官自动分割概述1.4 本文研究内容1.5 研究方法和技术路线1.6 论文的组织结构第三章 医学图像配准的原理、基本步骤和线性配准2.1 图像配准的原理2.1.1 配准的基本步骤2.2 EMMA线性配准2.2.1 EMMA方法介绍2.2.2 交互信息的随机最大值化2.2.3 协变量的评价2.3 ITK配准简介及刚性配准结果2.3.1 ITK软件中配准框架的设计2.3.2 利用ITK读取图像文件2.3.3 ITK图像刚性配准流程2.4 本章小结第三章 多边形平滑非线性配准3.1 引言3.1.1 多变形平滑配准介绍3.1.1.1 欧氏对数多边形仿射变换框架3.1.1.2 快速LEPT计算（Fast Polyaffine Transform,FPT）3.2 块配准方法对多边形平滑配准的评估3.2.1 块匹配基本原理3.2.2 块配准应用于多边形平滑配准评估的基本前提3.2.3 块配准应用于多边形平滑配准的评估3.3 评估的方法选择3.4 本章小结第四章 形状限制的密度形变配准4.1 引言4.1.1 局部相关因子和4.1.2 LCC基本方法介绍4.1.3 使用卷积进行计算4.1.4 LCC优化4.2 形状限制的密度形变配准4.3 ITK形变配准实现4.4 本章小结第五章 STAPLE方法合并多模板靶区的应用5.1 模板选择5.2 STAPLE（SIMULTANEOUS TRUTH AND PERFORMANCE LEVEL ESTIMATION）方法介绍5.2.1 STAPLE算法的的一些假设5.2.2 STAPLE算法5.2.3 STAPLE总结及其初始条件选择和收敛性5.3 使用STAPLE自动分割结果5.3.1 分割结果评价方法介绍5.3.2 模板病例的选取方法5.3.3 自动分割结果及讨论5.4 本章小结第六章 总结与展望6.1 总结6.2 展望参考文献致谢个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文
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