基于Contourlet阈值法的锥形束CT图像去噪研究

目的：将多尺度分析工具之一的Contourlet变换运用到锥形束CT（CBCT）图像去噪领域,并对Contourlet不同阈值去噪方法进行探讨。提出基于Contourlet变换结合半软阈值方法对锥形束CT去噪,并论证去噪效果。方法：利用Contourlet变换的多尺度多方向性以及平移不变性,对低分辨率锥形束CT图像进行拉普拉斯塔形滤波和方向滤波多层分解后得到变换系数,随后对变换系数采用不同阈值方法进行处理,最后逆序反变换得到去噪后图像。通过软阈值和硬阈值方法在Contourlet变换中的应用,提出半软阈值结合Contourlet变换方法对锥形束CT图像去噪。通过对头,胸,盆腔各10例临床锥形束CT图像的去噪,比较三种阈值去噪效果。结果：半软阈值法在胸部和盆腔部锥形束CT图像去噪中比Contourlet硬阈值去噪在PSNR上平均高出1.40 d B和3.11 d B,但在头部锥形束CT图像处理中无优势,而Contourlet软阈值去噪后的锥形束CT图像在消除噪声的同时,信号自身的能量被消弱最多。结论：本文半软阈值法在一定程度上修正了硬,软阈值函数的缺陷,结合Contourlet变换在处理图像几何结构方面的优势,为锥形束CT图像去噪提供了一个新思路。     

锥形束CT与螺旋CT图像配准算法及其在放疗中的应用

目的：随着肿瘤放射治疗的发展,提高肿瘤放射治疗的精确度成为了重要的发展趋势。通过硬件与软件的共同发展,实现在线纠正治疗误差在医学图像帮助下完成放疗是现今临床研究的热点。图像引导放射治疗就是在这样理念的基础上发展出来的新型放疗模式。本文研究的目的就是阐述在现今临床普遍采用的锥形束CT与螺旋CT的图像配准在肿瘤放射治疗中的实际应用与重要性。通过研究总结出一套系统化的肿瘤放射治疗图像配准理论,发现最新研究热点、阐述最新研究不足,为今后进一步的发展图像引导放射治疗打下基础。方法：本文通过阐述基本医学图像配准理论,结合具体图像配准算法,应用于图像引导放射治疗,总结出一套系统化用于锥形束CT与螺旋CT图像配准的模式,从而获得更加快速准确的配准结果,改善图像引导放射治疗的效率。本文查阅了近几年计算机软件图像处理的大量文献,同时结合查阅大量图像引导放射治疗的文献,总结前人经验结合理论实践,综合阐述了一套应用于图像引导放射治疗的图像配准系统。结果：锥形束CT与螺旋CT的图像配准,在临床应用上多使用刚性图像配准,其有速度快便于计算的优势。但涉及到患者整体体位配准情况下,弹性图像配准在配准准确度上具有明显优势,需结合临床实际需求以及计算机运算能力的发展想结合选择合适的配准算法。结论：随着肿瘤放射治疗中图像引导技术的应用,螺旋CT定位图像与锥形束CT治疗图像的配准是图像引导放射治疗的关键技术,如何准确而且快速的获取配准结果成了精确放射治疗关注的焦点。螺旋CT定位图像与锥形束CT治疗图像的精确配准是精确放射治疗的前提,并在提高肿瘤剂量的同时,最大限度的保护正常组织,从而提高肿瘤放射治疗的疗效。本文主要综述了应用于精确放射治     

基于MATLAB的锥形束CT图像去噪研究

目的:锥形束CT既是一种全新的CT成像技术,也是图像引导下放射治疗系统的关键设备。针对锥形束CT图像的低对比度,散射伪影较大的缺陷,在MATLAB平台上对CBCT去噪方法进行研究和探讨,以寻找合适的锥形束CT去噪方法。方法:首先应用不同去噪方法,如邻域平滑,中值滤波,小波去噪方法等;再应用Contourlet变换进行锥形束CT去噪,设计不同的拉普拉斯塔式滤波器和二维方向滤波器组,寻找最优的滤波器组合;Contourlet变换是一种新的图像二维表示方法,具有多分辨率,局部定位,多方向性和近邻界采样和各向异性等性质。利用Contourlet变换在处理图像几何结构方面的优点,提取图像中边缘连续特征,来区别噪声和边缘,从而增强图像边缘和细节信息,同时抑制噪声。比较常规去噪,小波去噪,Contourlet去噪和不同滤波器组合去噪效果。结果:结合头部,胸部,盆腔各10组临床图像进行去噪效果统计和分析,表明小波阈值量化法和Contourlet法在锥形束CT图像去噪上各有优势,在Contourlet法中,滤波器组合"pkva8"和"9-7"的去噪效果最好。结论:Contourlet去噪方法和小波阈值量化法都比空间邻域平滑法,中值滤波法和普通小波去噪法有优势。而Contourlet去噪方法更能有效改进CBCT图像质量,特别是胸部图像质量的改善。     

不同TPS间ROI传送和体积计算差异比较

目的 比较PrecisePlan、Xio和Oncentra TPS计算的ROI体积计算值和实际值差异;将不同部位ROI勾画在3种TPS中两两传送比较体积计算值,给临床应用提供参考。方法 在5种不同层厚的CT扫描图像上勾画大小不同蜡块;在均匀模体上勾画不同层数的正方形和圆形;选取头颈部、胸腹部和盆腔部肿瘤病例各5例,将所有ROI按DICOM RT标准传输至PrecisePlan、Xio和Oncentra TPS及各自同种系统不同工作站并分别回传,配对t检验比较ROI体积传送和回传后变化及体积计算值。结果 3种TPS中蜡块体积的计算值与CT扫描层厚、蜡块勾画层数和其实际体积都呈线性相关(Precise中R²=0.994,P<0.01;Xio中R²=0.997,P<0.01;Oncentra中R²=0.995,P<0.01)。头颈部、胸腹部和盆腔部肿瘤病例3种TPS两两比较,除胸腹部Oncentra与Xio中ROI体积计算差异无统计学意义(P=0.114),其余差异均有统计学意义(P<0.05)。结论 TPS体积算法不同和扫描层厚不同是造成ROI体积计算差异的主要原因,且小体积ROI的计算差异最大。为避免体积二次重建,建议仅在计划系统的剂量计算工作站上相互传送ROI。     

锥形束计算机断层扫描的剂量学研究

目的:探讨影像引导下放射治疗(IGRT)的锥形束计算机断层扫描(CBCT)产生的额外剂量,寻找合适的临床扫描方案,减少CBCT额外剂量对病人重要器官的影响。方法:用Elekta Synergy直线加速器的XVI系统,对临床扫描方案("头颈方案"和"盆腔方案")进行剂量测量。采用密度均匀的圆柱形模体,该模体在中央和四周共有5个电离室测量孔,测得这5点的绝对剂量后,引入加权CT剂量指数CTDIw参数评价扫描产生平均剂量。结果:(1)测量参数mAs对剂量影响较大;(2)测量平均剂量在0.1 cGy~5.39 cGy之间,使用"盆腔"方案在模体上测得的剂量最高;(3)采用不同滤过器F0和F1,剂量学上有明显差异,使用F0滤过器,测得剂量较F1大25%~30%。结论:为减少病人接受的额外剂量,对于儿童病人及头颈部病人,建议尽量使用头颈部扫描方案及F1滤过器;对于胸部和盆腔部扫描,也建议使用F1过滤器。     

探讨热释光在螺旋断层放射治疗系统和直线加速器中剂量标定

目的:比对热释光剂量计(TLD)在普通直线加速器（LINAC）和螺旋断层放射治疗系统（TOMO）中的剂量刻度差异,探讨TLD特性,为后续临床实测应用提供依据。方法:在6 MV光子束下,通过LINAC和TOMO对同批次TLD分别刻度。LINAC出束跳数30、50、100、150、200、300 MU;TOMO出束时间为3、5、10、15、20、30、40 s。在TLD测量位置,应用电离室交叉校准。每组测量数据为3个TLD片平均值。计算相应剂量为TLD读数的函数。将LINAC和TOMO下的TLD剂量校准曲线分别进行最小二乘法的线性模型和二次模型拟合比较,统计分析和配对t检验计算校准因子。验证相应TLD灵敏度、重复性、分散性和剂量响应等特性。结果:LINAC中,TLD发光读数[y]与照射剂量[x]关系式:[y]=94.754[x]＋0.001[x]2,R?=0.997 1;TOMO中:[y]=93.835[x]＋0.000 3[x]2,R?=0.998 2。在0.30~3.74 Gy剂量范围内,对6 MV光子束,TLD计数值与剂量呈近似线性关系。cGy剂量级同批次TLD各重复测量5次,读出平均值变化为1.48%。结论:同等能量下TOMO和LINAC的TLD刻度结果差异小于3%,符合要求。TLD线性相关性强、重复测量精度高、性能稳定,可应用于相关临床放疗剂量测量。     

乳腺癌螺旋断层放射治疗与调强放射治疗的剂量学研究与临床剂量实测比较

目的:利用螺旋断层放射治疗技术与传统医用直线加速器对乳腺癌放疗中重要正常组织与靶区剂量-体积参数进行剂量学比较。同时,在剂量学研究基础上进行临床实际吸收剂量测量验证各种技术间临床应用的优势与劣势。 方法:选取10例T1N0M0期乳腺癌保乳术后行乳腺靶区放射治疗病人（无锁骨上照射区域）,处方剂量为50 Gy/25次,利用螺旋断层放射治疗定角调强技术、螺旋断层放疗技术与医用直线加速器调强技术,比较乳腺癌靶区剂量和正常组织剂量的优劣。评估靶区剂量与适形度指数（CI）、均匀性指数（HI）和正常组织剂量-体积参数,进行剂量学比较。同时,利用热释光剂量仪在乳腺癌病人表皮进行实测剂量,比较3种技术处理由于病人呼吸运动对表面剂量的影响,及评估时间因素对治疗效率的影响。 结果:10例乳腺癌病人采用定角调强技术、螺旋断层放疗技术与医用直线加速器调强技术PTV HI分别为0.15±0.01、0.06±0.01和0.20±0.15（P<0.001）;CI分别为0.76±0.00、0.81±0.03和0.74±0.04（P>0.05）;心脏平均剂量分别为4.12±0.87、3.82±0.53、6.33±2.49 Gy（P<0.001）,左前降支最大剂量分别为20.38±5.66、13.34±3.78、34.56±4.12 Gy（P<0.001）,患侧肺组织平均剂量分别为6.78±1.33、7.22±2.34、12.76±2.10 Gy（P<0.001）。患者6个实测剂量点的吸收剂量3种技术比较有统计学意义（P<0.001）。 结论:从综合靶区覆盖、正常组织剂量-体积参数、剂量实测与治疗效率等方面比较,螺旋断层放射治疗的定角调强技术相对于其他两种技术而言有低剂量范围小、靶区覆盖佳、解决治疗中呼吸运动影响等优势,推荐使用该技术用于乳腺癌病人放射治疗。