基于电子射野影像的器官运动分析

目的：用电子射野影像装置研究放射治疗过程中的器官运动，以便对治疗部位进行自动监测。方法：放射治疗前先采集1幅治疗野的验证图片，使用互信息技术、模拟退火优化算法将其与治疗过程中实时采集的射野影像配准。结果：计算得到放射治疗过程中由于肺呼吸而导致的器官运动参数。结论：利用电子射野影像装置结合图象分析方法对器官运动分析是比较有效的。     

电子射野影像系统质量保证与控制方法的探讨

由于加速器源的大小、源到探测器的距离、探测器和放大器的灵敏度、加速器脉冲信号等因素影响电子射野影像系统(EPID)的影像质量,为了保证电子射野影像系统功能的正常发挥,临床应用时需要相应的质量保证与控制措施。鉴于目前国际上无统一规程,国内也无相关报道,故探讨使用Las Vegas体模和MED-TECH Iso-align\ \{TM\}等中心校准仪对iViewGT电子射野影像系统进行质量保证与控制的内容和方法。     

利用电子射野影像系统快速调整立体定向放疗系统等中心精度

[目的]使用电子射野影像系统（EPID）检测立体定向治疗（SRT）系统的等中心精度，探讨利用图像处理和计算机编程方法对系统等中心进行快速和准确校准的方法。[方法]利用电子射野影像系统和SRT准直器，对专用的等中心检验小金球分别在不同机架角度和床位组合拍摄电子射野照片．并存相同位置拍摄只使用立体定向治疗系统准直器而没有放置金球的射野图像。以基于Matlab的软件处理并计算各组图像得到加速器等中心与SRT准直器图像的几何中心偏差；根据测量结果调整在各组位置条件时的SRT准直器安装位置使系统等中心精度满足临床使用要求。[结果]调整后的的SRT准直器中心轴在各个机架角和床位的平均偏差为0．53±0．18mm。[结论]使用EPID数字射野图像和基于Matlab的图像处理软件可以快速、有效、定量地对SRT等中心精度进行调整。     

基于力矩主轴和互信息的黄瓜茎切片图像配准

基于组织序列切片图像的三维可视化是综合利用连续二维切片图像信息,在三维空间中展示植物组织内部结构形态特征和概貌。受制片和图像采集等影响,相邻序列切片图像之间存在的位置畸变严重影响可视化的质量和效果。本文首先介绍序列黄瓜茎石蜡切片制作以及显微图像获取过程,然后针对相邻切片图像上黄瓜茎的轮廓和灰度特征,提出基于力矩主轴和互信息的连续切片图像配准方法。该方法有效纠正了切片图像间存在的位置畸变,使得序列切片图像中目标形状达到空间位置一致性。实验结果表明方法的有效性。     

电子射野影像系统临床应用的研究进展

电子射野影像系统（EPID）越来越多的被应用、对摆位误差的研究是电子射野影像系统的最初设计目的，利用其进行摆位误差的校正有在线和离线两种形式？随着对电子射野影像系统的剂量学特性的不断了解，用它进行剂量学验证也开始从实验室研究走向临床应用。电子射野影像系统在放疗元件的质量保证中也起到重要的作用，近年来在这方面的研究主要是埘多叶光阑质量保证：本文就电子射野影像系统的临床应用做一简要的概述。     

电子射野影像装置的位置标定研究

目的：研究电子射野影像装置（ EPⅠD）安装时2种不同的高度标定方法和2种不同的中心标定方法,找出方便、快捷且准确的EPⅠD位置标定方法。方法对于1台装有EPⅠD的加速器,分别采用金属球法和3D Frame法进行EPⅠD的高度标定,分别采用金属球法和Collimator QA法进行EPⅠD的中心标定。结果根据不同方法采集的图像,计算对应的高度标定值以及中心标定值。结论3DFrame法与CollimatorQA法更加稳定可靠,适合作为临床上EPⅠD的安装标定与质检方法。     

基于图像配准的复杂背景下自动目标识别算法

提出了一种基于图像配准的自动目标识别算法,图像配准算法采用基于归一化互信息相似性判据,并采用模糊自适应粒子群优化算法作为搜索策略。在图像精确配准的基础上,通过图像间的相互转换,间接实现了目标的准确识别。仿真试验结果表明,该方法可以实现复杂背景下目标的准确识别。     

电子射野影像装置机械运动的位置误差研究

目的 研究不同类型电子射野影像装置(EPID)机械运动的相对位置偏差,为基于EPID进行调强放疗剂量验证提供位置误差的修正依据。
方法 对3种不同类型EPID (瓦里安aS1000、aS500和医科达iViewGT)采用5 cm×5 cm射野进行照射。通过自编软件系统对EPID采集的射野图像进行分析,并确定射野中心点在EPID上投影。对臂架0°~360°射野中心点在EPID上投影位置进行分析,并与臂架0°时位置比较以确定相对位置偏移。
结果 在瓦里安aS1000、aS500、医科达iViewGT的EPID最大相对偏移左右方向上分别为(－0.23±0.17)、(2.94±0.17)、(0.35±0.09) mm,上下方向上分别为(－4.16±0.20)、(－4.15±0.25)、(－1.66±0.11) mm。对上下方向上的相对位移采用四次方经验函数可较好地进行拟合。
结论 不同类型EPID在不同角度下相对位置误差不同,且在上下方向上明显较左右方向大,应用EPID进行调强验证时必需考虑对在不同臂架角度下相对位置误差进行修正。     

机载影像系统日检质控程序及结果分析

目的 建立加速器机载影像(OBI)系统日检程序,测量得到各参数变化规律及误差范围,保证设备满足临床需要。方法 每日对OBI系统进行安全检查、机械精度检查、2D/2D配准精度检查、治疗床运动精度检查。结果 等中心一致性检测在左右、进出方向最大偏差分别为 －0.7、0.8 mm,x₁、x₂、y₂、y₁铅门偏差最大值分别为 －2.1、2.2、±1.7、－2.1 mm。OBI系统机械臂运动精度31%标准值为85.2 cm、偏差为0 mm, 69%标准值为85.1 cm、偏差为1 mm。在左右、上下、前后方向2D/2D配准精度分别为0.46、1.35、－0.04 mm,治疗床运动精度分别为 －0.1、0.3、0.2 mm。 结论 OBI系统日检能发现设备是否运转正常和满足临床要求,而对易变项目针对性提高关注度并及时处理和对较稳定项目适当调整检测频度都可以提高质控效率。     

兆伏级放疗射野图像与模拟图像自动配准算法研究

目的 利用计算机图像处理与互信息比较技术,探索一种精确快速的兆伏(MV)级放疗射野图像与模拟图像自动配准算法和摆位误差分析算法,为开发自动图像引导放疗软件提供基础.方法 采用放疗患者MV级射野图像验证片,以改进滤波算法去噪、以基于偏导数阈值的灰度变换增强图像后,进行突出骨性结构同时抑制软组织和空腔的图像预处理.采用结合小波多分辨率分析的粒子群和鲍威尔混合改进算法进行互信息的参数优化和变换,与计划设计的数字重建片或X线模拟机定位片配准.以仿真人模体模拟摆位误差方法对配准算法进行验证和评估.结果 改进的图像预处理算法能很好满足MV级射野图像的骨性结构增强要求.建立的互信息配准方法兼顾了配准的精度和速度,对头颈部射野图像的自动配准过程过程平均耗时31.4 s.20例仿真体模摆位的射野图像配准验证结果显示自动配准的水平、垂直和旋转误差相对于手工配准分别降低了62.74%、67.32%和66.61%.结论 建立了基于MV级放疗射野图像的自动精确配准和误差分析算法,其配准精度和速度可以满足临床需要.     

基于互信息的铁路轨枕扣件自动定位算法

铁路轨枕扣件的自动定位是铁路轨枕扣件缺陷检测系统的关键步骤。本文针对中国铁路复杂的有砟铁路轨枕图像,提出了一种轨枕扣件精确定位的有效方法。该方法采用由粗到精的检测策略,首先根据轨面区域的灰度和梯度分布特性定位到轨面位置,然后定位到轨枕位置,最后采用基于互信息的模板匹配方法计算出扣件位置。实验结果表明,该算法能够快速准确的定位轨枕扣件。     

自由呼吸频率与运动幅度对CT与CBCT图像配准偏差分析

目的 探讨自由呼吸状态下,不同呼吸频率、运动幅度对CT扫描图像与CBCT图像的配准偏差。方法 使用QUASAR呼吸运动模体,改变运动频率和头脚方向上的运动幅度,模拟不同状态下的自由呼吸运动。在模体静止时、各种运动状态下分别行定位CT扫描和CBCT扫描,获取相应配准结果及CT定位靶区体积,进行定量分析。结果 以模体静止时的定位CT图像为参考进行配准,当运动幅度一定时,频率的变化对图像的配准误差无明显影响。运动幅度分别为5 mm、10 mm、20 mm、30 mm时,配准误差分别为（0.213±0.020） cm、（0.351±0.009） cm、（0.654±0.010） cm与（0.972±0.022）cm。当运动幅度为5 mm、10 mm时,定位靶区体积变化为-16.92%~18.78%。当运动幅度为20 mm、30 mm时,定位靶区体积变化为-16.44%~81.70%。结论 自由呼吸运动下频率变化对CBCT与定位CT图像之间的配准误差无明显影响。运动幅度为5 mm、10 mm时,配准误差小,定位靶区体积变化小;当运动幅度为20 mm、30 mm时,配准误差可超过0.5 cm,定位靶区体积变化可>20%。     

自由呼吸频率与运动幅度对CT与CBCT图像配准偏差分析

目的 探讨自由呼吸状态下,不同呼吸频率、运动幅度对CT扫描图像与CBCT图像的配准偏差。方法 使用QUASAR呼吸运动模体,改变运动频率和头脚方向上的运动幅度,模拟不同状态下的自由呼吸运动。在模体静止时、各种运动状态下分别行定位CT扫描和CBCT扫描,获取相应配准结果及CT定位靶区体积,进行定量分析。结果 以模体静止时的定位CT图像为参考进行配准,当运动幅度一定时,频率的变化对图像的配准误差无明显影响。运动幅度分别为5 mm、10 mm、20 mm、30 mm时,配准误差分别为（0.213±0.020） cm、（0.351±0.009） cm、（0.654±0.010） cm与（0.972±0.022）cm。当运动幅度为5 mm、10 mm时,定位靶区体积变化为-16.92%~18.78%。当运动幅度为20 mm、30 mm时,定位靶区体积变化为-16.44%~81.70%。结论 自由呼吸运动下频率变化对CBCT与定位CT图像之间的配准误差无明显影响。运动幅度为5 mm、10 mm时,配准误差小,定位靶区体积变化小;当运动幅度为20 mm、30 mm时,配准误差可超过0.5 cm,定位靶区体积变化可>20%。     

基于小波变换的材料断口SEM图像体视匹配

本文将近年来兴起的小波理论应用于双目立体视觉技术，提出了一种新立体匹配算法，并将其应用于金属材料断口ＳＥＭ图像体视匹配，获得了较好的效果。该算法以二进小波变换局部模极大值边缘点作为匹配基元，重要的是可以从变换系数中推出水平和垂直方向分量的幅度变化信息，合称为边缘分量幅度变化相似约束，他们直接反映了图像结构的变化，对于复杂景物的匹配尤其重要。算法综合利用边缘点的特征属性和一系列约束条件，从边缘点局部相似和全局匹配相容两个方面解决模糊匹配问题。实验结果表明，该算法稳定可靠，具有较强的处理复杂景物的能力     

A gradient feature weighted Minimax algorithm for registration of multiple portal images to 3DCT volumes in prostate radiotherapy

PURPOSE: To develop an accurate, fast, and robust algorithm for registering portal and computed tomographic (CT) images for radiotherapy using a combination of sparse and dense field data that complement each other. METHODS AND MATERIALS: Gradient Feature Weighted Minimax (GFW Minimax) method was developed to register multiple portal images to three-dimensional CT images. Its performance was compared with that of three others: Minimax, Mutual Information, and Gilhuijs' method. Phantom and prostate cancer patient images were used. Effects of registration errors on tumor control probability (TCP) and normal tissue complication probability (NTCP) were investigated as a relative measure. RESULTS: Registration of four portals to CTs resulted in 30% lower error when compared with registration with two portals. Computation time increased by nearly 50%. GFW Minimax performed the best, followed by Gilhuijs' method, the Minimax method, and Mutual Information. CONCLUSIONS: Using four portals instead of two lowered the registration error. Reduced fields of view images with full feature sets gave similar results in shorter times as full fields of view images. In clinical situations where soft tissue targets are of importance, GFW Minimax algorithm was significantly more accurate and robust. With registration errors lower than 1 mm, margins may be scaled down to 4 mm without adversely affecting TCP and NTCP.     

基于乳腺DBT图像的乳腺肿块计算机辅助诊断研究

目的:探讨乳腺数字断层扫描(digital breast tomosynthesis,DBT)影像计算机辅助诊断方法在乳腺肿块良恶性鉴别中的价值.方法:本研究纳入我院乳腺癌早期筛查患者(2018年02月至2020年02月)190例,分别提取和筛选DBT影像中常规手工特征和深度学习神经网络特征,进行特征级融合,建立逻辑回...     

基于计算机视觉和粒子系统的三维云模拟

云是很常见的一种自然现象，真实感云的模拟是计算机图形学领域具有挑战性的研究课题。文章提出了一种基于计算机视觉和粒子系统的三维云建模方法。首先利用计算机视觉技术从现有的二维云图像中提取云的三维信息，然后利用粒子系统填充该三维空间，最后通过纹理映射和Billboard技术实现三维云的绘制。与以往云建模方法相比，该方法简单、实用，适用于模拟不同种类的云，如层云、积云、卷云等。