基于小波变换极大模的多模医学图像融合

多模态医学图像融合由于其对医学临床诊断的意义已引起广泛的关注,基于图像边缘特性的融合方法逐渐成为研究的重点。本文提出了一种基于离散二进小波变换的多尺度边缘检测和图像融合的方法,实现了特征级图像融合。不同于以往的从极大模值点直接重建图像,本文的算法利用极大模值点建立有效的融合规则,然后从融合的小波系数重构信号。融合图像的交互信息和峰值信噪比等检测指标表明此方法优于传统融合算法。     

基于蒙特卡罗方法的脑转移瘤术中放疗施照器设计及剂量学评估

目的 设计适用脑转移瘤术中放疗的施照器并评估其剂量学特征。方法 施照器设计首先通过模拟计算电子束经过一系列不同厚度散射箔后的散射角和剂量率,确定散射箔厚度;其次,建立散射箔位于不同高度的位置评估模型,通过计算模型表面平均能量方差,确定散射箔位置;最后,建立调节层几何结构特征与施照器表面剂量之间的关系,确定调制器的内表面特征。使用蒙特卡罗（MC）EGSnrc/BEAMnrc和EGS4/DOSXYZ程序完成Mobetron加速器、位置评估模型、调节层、施照器建模和剂量学分析。结果 半球囊状施照器的限光筒直径为2.5 cm、筒壁厚0.5 cm,材料为0.2 cm厚水等效材料加0.3 cm厚不锈钢;散射箔厚度0.14 cm,材料为金属钨,位置高度为0.5 cm;调制器为月牙形,材料为水等效材料。该施照器能够使Mobetron 12 MeV的电子束产生半球面剂量分布,剂量率为160 cGy/min,治疗深度为0.85 cm。结论 采用MC模拟设计的适用于高能电子束的半球囊状施照器,能产生半球面剂量分布。     

血细胞图像的自适应分割

目的 :对血细胞图像进行自适应分割。方法 :首先将RGB图像变换到HSV(Hue/Saturation/Value)空间 ,清除图像中不具有饱和度信息的杂质 ;然后利用形态学重建滤波器作滤波 ,在保持目标边缘性质的同时滤掉脉冲干扰 ,并消除图像照度不均匀的影响 ;最后用Watershed变换完成图像分割。结果 :实现了低质量血细胞图像的自适应分割。结论 :该方法具有很强的抗干扰能力 ,分割结果令人满意。     

基于图像跟踪的呼吸运动分析

呼吸运动是一种内在的周期性运动,由于人体的各异性很难获得精确的呼吸运动模型,所以目前用基于统计的概率模型来表达。传统的呼吸运动分析模型是用高阶余弦函数来描述由呼吸引起的上下运动,但并不能很好地满足实时和三维分析的临床需要。在传统模型的基础上,提出一种基于统计学和图像跟踪的呼吸运动分析方法。该方法借助于用X光机实时采集的患者胸部透视序列图像,通过基于活动轮廓的方法,跟踪图像中横膈膜的位置变化,建立呼吸运动模型。实验证明:与传统的呼吸运动模型相比,该方法更能实时地反映人体呼吸运动的规律,并可方便建立三维呼吸运动分析数值模型,具有较高的临床实用价值。     

术中放疗计划软件的开发及其关键技术研究

术中放射治疗是一种重要的肿瘤治疗方法,在国外已经得到应用,国内只有少数医院开展,而与其配套的治疗计划系统的研制更是空白。本文描述了一种术中放射治疗计划系统的功能需求,讨论其的总体架构和功能模块,分析术中放疗计划系统设计的几个关键问题。在手术过程中,准直器的位置摆放精确是放疗计划完好实施的重要保障,我们将双目立体视觉应用于术中放射治疗计划系统中,提出一种准直器摆位验证的方法。术前和术中患者器官可能会有形变或位置偏移,一般在术中是无法观测到这种形变或偏移,我们采集术中Freehand类型B超图像并进行三维重建,提出将术前CT图像和术中B超图像配准、融合的方法,对观测病人器官的变形有一定意义,并探讨了VTK可视化技术在医学三维显示中的应用,实现了一种更真实的三维交互方式。     

3D打印非共面模板引导125Ⅰ粒子组织间近距离治疗盆腔肿瘤个体化设计

目的 对比3D打印非共面模板引导¹²⁵Ⅰ粒子植入治疗盆腔肿瘤的术前计划与术后计划的剂量学结果,探索盆腔部肿瘤放射性粒子植入治疗用个体化模板设计方法的可行性、精确性。方法 2015年12月至2016年12月于本院接受3D打印非共面模板引导粒子植入的盆腔肿瘤患者51例,处方110~160 Gy,设计制作3D打印非共面模板51块,对比术前、术后剂量学参数,包括D₉₀、最小周边剂量（mPD）、V₁₀₀、V₁₅₀、V₂₀₀、适形指数（CI）、靶区外体积指数（EI）、均匀性指数（HI）。结果 为51例患者设计、制作的51块导板术中就位良好,与术前计划相比,术后D₉₀、V₁₀₀、V₁₅₀、V₂₀₀、CI、EI及HI差异无统计学意义（P> 0.05）;mPD高于术前,差异有统计学意义（t=-2.96,P<0.05）。结论 术后验证的主要剂量学指标较好地达到了术前计划要求,有良好的治疗精确性,能满足临床需求。     

自研发变形配准软件在四维CT图像上确定靶体积的初步临床验证

目的 初步测试自研发变形配准软件在四维CT (4DCT)图像上快速确定临床靶体积(CTV)和呼吸运动内靶体积(ITV)精度,评估其临床应用可行性。
方法 选择临床治疗的 1例肺癌和 1例肝癌的4DCT图像进行实验。用变形配准软件以单一呼吸时相CT图像勾画的CTV为参考自动生成其余呼吸时相的CTV defm ,并与放疗医师在每个呼吸时相CT图像勾画的CTV manu 比较,分析CTV defm 精度与适用范围。用CTV defm 叠加形成复合ITV comp ,并与最大密度投影(MIP) CT图像勾画的ITV MIP 比较轮廓、体积和几何中心位置差异。
结果 肺癌病例10个呼吸时相4DCT图像序列的CTV defm 与CTV manu 体积偏差平均值为(－2.59±5.02)%。与CTV manu 相比,CTV defm 的几何中心三维矢量偏差为(1.04±0.89) mm。肝癌患者ITV comp 与ITV MIP 几何形状和位置几乎重合,体积差别<1%,几何中心三维矢量差别为1.4 mm。
结论 测试变形配准软件系统在4DCT图像上自动生成CTV和呼吸运动ITV精度可满足临床计划设计要求。     

基于图像跟踪的呼吸运动分析

呼吸运动是一种内在的、周期性运动,传统呼吸运动模型用公式描述,需要估计人的运动周期和运动范围,无法满足三维和实时分析的需要。本文提出一种新的呼吸运动分析方法,该方法借助于用X光机实时采集的患者胸部透视序列图像,通过一种改进的块匹配方法跟踪图像中目标点(横膈膜)的位置变化建立呼吸运动模型。实验证明:与传统的呼吸运动模型相比,该方法更能实时反映人体呼吸运动规律,并且方便建立三维呼吸运动模型,具有很高的临床实用价值。     

三维形体任意剖面轮廓线的提取方法

提出了一种快速提取由多个断层轮廓线组成的三维形体任意方向剖面轮廓线的方法。该方法首先对这些断层轮廓线进行插值、排序和旋转处理,然后用虚拟平面从任意给定方向和位置剖切由这些轮廓线构成的三维形体,根据切面与各个断层轮廓线的交点,直接提取出切面轮廓线,避免了三维重建运算和大量的求交运算,加快了处理速度,实现了三维形体中任意剖面轮廓线的快速投影显示。实验证明,该方法快速、有效。     

基于Cone Beam CT图像的呼吸运动分析

呼吸运动是有一定规律性的运动,传统呼吸运动模型用公式描述,不能准确反映不同病人的特点或同一病人不同时期的特点,无法满足实时准确分析的需要.为此,我们提出了一种通过跟踪病人自由呼吸状态下所采集的Cone Beam CT图像序列中的横隔膜的运动来建立病人呼吸运动模型的方法.该方法建立的模型与传统的呼吸运动理论模型非常相似,证明了它是可行且有效的,同时该方法更能实时准确地反映病人的呼吸运动规律,具有很高的临床实用价值.