醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)技術(shù)的研究及其在放射治療PET-CT系統(tǒng)中的應(yīng)用.pdf

1、隨著醫(yī)學(xué)成像技術(shù)在臨床診斷和治療中的廣泛應(yīng)用和不斷發(fā)展，目前實(shí)際應(yīng)用中存在很多種醫(yī)學(xué)成像模式，可以分為描述生理形態(tài)的解剖成像模式和描述人體功能或代謝的功能成像模式。PET-CT系統(tǒng)是結(jié)合了全身的解剖結(jié)構(gòu)信息和功能代謝信息的互補(bǔ)成像技術(shù)，綜合了PET和CT圖像的雙重優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)圖像配準(zhǔn)技術(shù)的處理可將多種模態(tài)的圖像互補(bǔ)信息更好的融合在一起，獲得病人多方面精確的綜合信息，為醫(yī)生提供更豐富的臨床信息，以提高臨床疾病的診斷和治療水平。
　　

2、 醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)技術(shù)是近年來(lái)在醫(yī)學(xué)圖像處理領(lǐng)域中的重要分支之一，也是圖像融合和多模圖像分析中要預(yù)處理的關(guān)鍵技術(shù)，隨著數(shù)字圖像處理和計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步與應(yīng)用，醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)技術(shù)得到了迅速的發(fā)展。根據(jù)臨床應(yīng)用的需求，需要提高醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)技術(shù)的精度和速度，以滿足實(shí)際中快速精確的定位腫瘤靶區(qū)位置，減少擺位誤差等要求。
　　 本論文以PET-CT多模成像系統(tǒng)為研究對(duì)象，改進(jìn)和解決了這種多模成像技術(shù)中配準(zhǔn)算法存在的一些問(wèn)題，對(duì)多模圖像的配準(zhǔn)算法進(jìn)

3、行了深入地研究，并將提出和改進(jìn)的算法應(yīng)用到臨床的腫瘤放射治療中，精確定位腫瘤放射治療計(jì)劃系統(tǒng)中的腫瘤靶區(qū)位置，在保護(hù)正常組織器官的基礎(chǔ)上，提高患者的放射治療效果。
　　 基于光流場(chǎng)的Demons的配準(zhǔn)算法速度快，精度高，但是此算法依靠圖像間的灰度差和灰度梯度使圖像發(fā)生形變配準(zhǔn)，對(duì)多模態(tài)圖像的配準(zhǔn)有局限性，因此我們利用圖像的灰度梯度信息驅(qū)動(dòng)圖像形變之外，使用圖像間的互信息對(duì)當(dāng)前變換的梯度作為“Demons”力的一個(gè)附加力，驅(qū)動(dòng)浮動(dòng)

4、圖像向互信息增大的方向與參考圖像達(dá)到形變配準(zhǔn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，基于互信息梯度的Demons配準(zhǔn)方法可精確定位腫瘤靶區(qū)，提高了放射治療的精度和效果。
　　 基于B樣條的FFD配準(zhǔn)方法精度高但速度較慢，我們結(jié)合腫瘤圖像的特征，在圖像的整體信息上存在擺位誤差，而在腫瘤區(qū)域和周圍的正常組織器官處存在由于呼吸和心跳運(yùn)動(dòng)引起的不規(guī)則誤差，因此我們對(duì)整體圖像使用大間距網(wǎng)格點(diǎn)，采用全局的剛性配準(zhǔn)算法使擺位誤差降為最小;對(duì)內(nèi)部腫瘤區(qū)域使用小間距精細(xì)