锥形束CT在肺部肿瘤精确放射治疗中的应用研究
【摘要】：
利用锥形束CT研究肺部肿瘤的靶区的运动范围，通过图像匹配算法，将CBCT图像与计划CT图像融合，显示出GTV在三个方向上的运动幅度，指导三维适形放射治疗计划的外放边界，建立个体化的放射治疗计划，并且通过CBCT进行验证。
采用基于平移和旋转的刚体模型，通过最大化CT和CBCT图像的互信息实现配准。采用Powell算法搜索最优的旋转和平移参数，并用Brent算法确定各维的最优搜索步长，进一步采用多分辨搜索策略的CT和CBCT的配准，实验证明，互信息法能准确地实现多模态医学图像的配准，且配准速度快，基本满足了准确性和实时性的要求。
上述CBCT与CT配准融合算法，应用于自由呼吸状态下肿瘤运动的研究，对个体化确定由GTV到PTV外放安全边界的制定有确切的指导作用。在Z轴上差异有统计学意义(P=0.020)，而在X、Y轴上差异没有统计学意义(P＞0.05)。
上述CBCT与CT配准融合算法，应用于NSCLC精确放疗中应用研究，通过减小GTV外放边界，减少正常肺组织受照剂量，降低放射性肺损伤指标V_(20)、D_(mea)和脊髓最大受量，从而降低正常肺组织和脊髓的放射性损伤发生率。同时，在同等耐受剂量下可提高肿瘤的致死剂量，达到更好的疗效。
IGRT是多学科交叉的产物，近年来很多先进的成像设备和技术用于引导放疗。以CBCT为代表的在线容积成像技术可以通过多个途径确定和跟踪靶区并引导放疗，大大提高了IGRT的精度。IGRT的优势在于提高肿瘤的控制的同时又减少对正常组织的损伤，确保形状复杂并处于运动状态的肿瘤投照准确的剂量，是调强放射治疗得到精确实施的技术保证，有望进一步提高肿瘤放疗疗效。
【关键词】：肺部肿瘤 锥形束CT 图像引导的放射治疗 三维适形放射治疗 调强放射治疗 图像融合 优化算法 【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：R734.2
【目录】：
- 摘要6-7
- ABSTRACT7-8
- 符号说明8-10
- 第一章 绪论10-19
- 1.1 研究背景10-11
- 1.2 放疗现状11-18
- 1.2.1 呼吸运动对胸部肿瘤靶区边界的影响12-14
- 1.2.2 呼吸运动对肺部肿瘤精确放射治疗的剂量学影响14
- 1.2.3 胸部肿瘤放射治疗中呼吸运动问题的解决方法14-18
- 1.3 本课题研究的工作及意义18-19
- 第二章 CBCT与CT配准融合算法19-34
- 2.1 互信息的计算20-21
- 2.2 优化算法21-28
- 2.2.1 POWELL算法21-25
- 1) 向量共轭的定义及定理21-22
- 2) Powell基本算法22-23
- 3) 改进的Powell算法23-25
- 2.2.2 Brent算法25-28
- 2.3 插值算法28
- 2.4 多分辨率策略28-29
- 2.5 医学图像的融合29-34
- 2.5.1 基于小波变换的医学图像融合方法30-31
- 2.5.2 图像融合算法31-33
- 2.5.3 融合结果33-34
- 第三章 使用CBCT观察自由呼吸状态下肿瘤运动的研究34-37
- 3.1 材料与方法34-35
- 3.1.1 临床资料34
- 3.1.2 方法及流程34-35
- 3.2 结果35-36
- 3.3 结论36-37
- 第四章 CBCT在NSCLC精确放疗中应用研究37-41
- 4.1 材料与方法37-38
- 4.1.1 临床资料37
- 4.1.2 方法及流程37-38
- 4.2 结果38-40
- 4.3 结论40-41
- 第五章 展望41-45
- 参考文献45-48
- 致谢48-49
- 学位论文评阅及答辩情况表49
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