数字重建放射影像生成方法及其应用研究

【摘要】： 放射治疗已经成为治疗恶性肿瘤的重要手段。放射治疗计划系统(TPS: Treatment Planning System)用于放射治疗的术前规划,对放射治疗的精度和效果有重要影响,是放射治疗的核心技术之一。数字重建放射图像(DDR: Digitally Reconstructed Radiograph)技术通过模拟X光线的衰减和曝光过程,从数字化CT数据中获得类似X光片的成像效果。它被广泛用于实现放射治疗计划系统的射野验证、病人摆位等。本文基于自主研发的放射治疗计划系统ARTS(Advanced/Accurate Radiation Therapy System),研究数字重建放射影像生成技术,主要工作包括: (1)基于ITK的数字重建放射影像生成算法:ITK是一个功能强大、免费开源的医学图像开发包,是ARTS系统的开发包之一。本文提出一种基于ITK的数字重建放射影像生成技术,并将它应用于ARTS系统,效果良好。 (2)基于CUDA的数字重建放射影像生成算法:从可视化的角度来看,数字重建放射影像生成技术是一种直接体绘制算法,计算量大,因此本文提出一种基于CUDA的数字重建放射影像生成算法,使用CUDA技术加速数字重建放射影像生成算法,取得了较好的加速效果。 (3)基于“深度剥离”的数字重建放射影像的混合显示算法:数字重建放射影像生成算法是一种直接体绘制算法,但在TPS系统中显示体数据(CT切片)的同时,也需要显示器官、靶区、多叶光栅等的面片模型,因此本文提出基于“深度剥离”的数字重建放射影像的混合显示算法,研究了该算法的原理和基于可编程GPU的实现方法,取得了较好的混合显示效果。