恶性肿瘤智能放疗生物靶区勾画系统研发

发布时间：2017-10-17 09:26

  本文关键词：恶性肿瘤智能放疗生物靶区勾画系统研发

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【摘要】：目前,恶性肿瘤已成为人类死亡的第一大原因,70%以上的患者需要进行智能放疗。由临床放疗医师在病人的PET、CT影像2D横断面上人工逐层勾画肿瘤边界,以此勾画结果为依据设计、制定肿瘤放疗计划。因而,靶区勾画的准确性成为放疗成功与否的关键因素。在分子影像引导智能放疗系统软件的框架下,本文设计、开发了生物调强智能放疗靶区勾画与评估子系统。该子系统是一个面向恶性肿瘤临床精确放射治疗的计算机软件,旨在为临床医师提供一个操作简单、界面友好、智能化程度高的靶区勾画与评估平台。本文中软件系统的主要研发内容如下:(1)针对病人放射治疗的DICOM标准文件,如CT、PET、RS影像文件,设计、开发了相应的病人影像信息预处理和放疗结构集信息处理功能模块,为靶区勾画和评估的开发提供了基础。(2)设计、开发了自适应和两阶段区域生长靶区勾画功能模块,包括用户接口层、核心算法层、系统接口层的设计和详细实现方法。(3)开发了DICOM文件维护及勾画结果评估功能模块,实现了DICOM标准RS文件的创建与保存,并提供了与“金标准”影像的定量与可视化对比分析功能。针对靶区全人工勾画存在的耗时费力、主观性强等缺点,本文实现了自适应区域生长和两阶段区域生长的靶区勾画方法,设计了以PET分子生物功能影像为目标的生物靶区勾画系统,从而提供了一个自动勾画肿瘤放疗靶区的平台。通过改进传统读写DICOM文件的方法,实现了本文勾画系统与临床放疗RS文件的接口模块,解决了与临床医师之间交互问题,增强了系统的适用性、可扩展性。采用相似度、灵敏度、特异度这三个评价指标,作为系统靶区勾画与“金标准”影像的定量评估标准,同时,系统还提供了勾画结果与多模态影像的同时显示,为用户提供更直观的可视化评估。
【关键词】：靶区勾画 区域生长 DICOM影像 定量与可视化评估
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R730.55;TP391.41
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 第1章 绪论14-19
• 1.1 研究背景14-15
• 1.2 研究现状15-17
• 1.2.1 PET/CT影像在肿瘤放疗靶区勾画中的应用15
• 1.2.2 肿瘤放疗靶区勾画方法15-16
• 1.2.3 生物靶区勾画系统16-17
• 1.3 本文主要内容17-19
• 第2章 生物靶区勾画方法19-25
• 2.1 生物靶区影像分析19-20
• 2.1.1 PET分子生物影像19
• 2.1.2 PET影像的定量分析19-20
• 2.2 生物靶区勾画算法20-24
• 2.2.1 图像分割方法概述20-21
• 2.2.2 自适应区域生长算法21-23
• 2.2.3 两阶段区域生长算法23-24
• 2.3 本章小结24-25
• 第3章 生物靶区勾画系统总体设计25-35
• 3.1 系统架构25-26
• 3.2 系统功能26-28
• 3.3 系统数据流28-30
• 3.4 系统集成开发环境30-31
• 3.5 系统开发工具研究31-34
• 3.5.1 ITK技术31-32
• 3.5.2 VTK技术32-34
• 3.5.3 FLTK技术34
• 3.5.4 Visual C++ 201034
• 3.6 本章小结34-35
• 第4章 生物靶区勾画系统开发与实现35-61
• 4.1 生物靶区勾画影像预处理35-40
• 4.1.1 多模态影像的载入35-37
• 4.1.2 CT影像窗宽窗位设置37-40
• 4.2 自适应区域生长靶区勾画40-47
• 4.2.1 自适应区域生长靶区勾画用户接口层40-43
• 4.2.2 自适应区域生长靶区勾画核心算法层43-45
• 4.2.3 自适应区域生长靶区勾画系统接口层45-47
• 4.3 两阶段区域生长靶区勾画47-50
• 4.3.1 两阶段区域生长靶区勾画用户接口层47-48
• 4.3.2 两阶段区域生长靶区勾画核心算法层48-49
• 4.3.3 两阶段区域生长靶区勾画系统接口层49-50
• 4.4 生物靶区DICOM文件维护50-58
• 4.4.1 DICOM标准文件50
• 4.4.2 RS文件结构50-52
• 4.4.3 打开对象RS文件52-53
• 4.4.4 保存对象RS文件的界面设计53-54
• 4.4.5 保存对象RS文件的系统实现54-58
• 4.5 生物靶区勾画结果评估58-60
• 4.5.1 评估指标分析58-59
• 4.5.2 生物靶区勾画结果评估实现59-60
• 4.6 本章小结60-61
• 第5章 系统功能测试61-73
• 5.1 测试概述61
• 5.2 CT/PET影像浏览61-65
• 5.3 生物靶区勾画65-66
• 5.4 放疗计划RS文件的操作66-69
• 5.4.1 RS文件的打开、关闭66-67
• 5.4.2 RS文件的保存67-69
• 5.5 生物靶区评估分析69-71
• 5.5.1 定量评估69
• 5.5.2 可视化评估69-71
• 5.6 临床应用71-72
• 5.7 本章小结72-73
• 总结与展望73-75
• 参考文献75-79
• 致谢79-80
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录80-81
• 附录B 攻读学位期间参与的科研项目81-82
• 附录C MBIG-IRT DBTV源程序文件清单82-84
• 附录D MBIG-IRT DBTV C++类层次结构图84

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

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2 林瑶;田捷;;医学图像分割方法综述[J];模式识别与人工智能;2002年02期

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本文编号：1048043