基于专家库的伽玛射线立体定向放疗计划优化方法

发布时间：2017-08-25 03:12

  本文关键词：基于专家库的伽玛射线立体定向放疗计划优化方法

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【摘要】：头部伽玛射线立体定向放疗主要是用于治疗几种颅内疾病。它是通过一个复杂的系统,利用钴60作为放射源,聚焦伽玛射线照射治疗颅内区域以治疗疾病。病人通过可固定于颅骨上的金属头架定位,以实现伽玛射线聚焦于病灶区的精确性。肿瘤病灶区将会受到致死剂量的伽玛射线立体定向放疗系统射线照射,而周围所有脑组织将得不到致死剂量。根据病人病灶区的大小、形状和位置,确定焦点的数量、焦点大小和权重等治疗参数,对病人进行治疗。传统伽玛射线立体定向放疗治疗计划由专家手动制定。制定计划的时间和最终计划质量,最终取决于计划制定者的能力和经验。本文旨在用优选的既往病例建立专家库,通过数据挖掘技术,以实现伽玛射线立体定向放疗刀治疗计划自动优化。通过C++编程实现功能模块,利用筛选后的194例病例数据建立专家库。并使用6个新病例输入,检验自动生成计划质量。用匹配指数MI评价病例间是否相似,用综合考虑靶区欠量比率(UTR)、组织超量比率(OTR)的一致性指数(PCI)评价计划质量。输入不同病种新病例进行自动查询,查找到专家库内相似计划,若相似程度较好,能够自动生成UTR为90%左右,PCI为80%左右,临床能够接受的治疗计划,若是查询到的匹配指数不理想,则计划质量会受到影响,UTR仅仅为80%左右,PCI为70%左右。使用笔记本电脑,测试病例的计划生成时间在30分钟以内。通过数据挖掘技术能实现复杂计划的自动优化,随着专家库病例增多,能适应更多不同病例的计划制定,并减少计划制定时间。
【关键词】：立体定向放疗 治疗计划自动优化 专家库
【学位授予单位】：北京协和医学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R730.55
【目录】：

• 英文缩略词8-9
• 中文摘要9-10
• Abstract10-12
• 前言12-13
• 第1章 背景介绍13-26
• 1.1 伽玛射线立体定向放疗介绍13-19
• 1.1.1 伽玛射线定向放疗治疗技术的发展14-15
• 1.1.2 伽玛射线定向放疗治疗技术系统介绍15-18
• 1.1.3 伽玛射线立体定向放疗的存在的问题18-19
• 1.2 伽玛射线治疗计划自动优化现有进展19-23
• 1.2.1 面向整体整合的优化方法19-20
• 1.2.2 模拟退火算法和遗传算法20-21
• 1.2.3 混合整数优化和非线性规划优化21
• 1.2.4 基于几何特征优化21-23
• 1.2.5 基于遮挡模式的优化方法23
• 1.3 数据挖掘在放疗技术中的应用23-24
• 1.4 研究目的和意义24-26
• 第2章 材料与方法26-41
• 2.1 开发平台和工具介绍26-30
• 2.1.1 治疗计划系统(TPS)介绍26-27
• 2.1.2 病例信息数据存储格式介绍27-29
• 2.1.3 VTK工具包介绍29-30
• 2.2 算法设计和评价指标30-35
• 2.2.1 平移旋转配准30-32
• 2.2.2 查询匹配病例32-33
• 2.2.3 计划参数的提取33-34
• 2.2.4 基于混合整数线性规划实现计划质量进一步优化34
• 2.2.5 评价指标34-35
• 2.3 程序实现和功能介绍35-39
• 2.4 专家库病例的筛选和建立39-41
• 第3章 结果41-53
• 3.1 转移瘤自动优化结果41-46
• 3.2 听神经瘤自动优化结果46-51
• 3.3 全组病例计划优化评价51-53
• 第4章 讨论和总结53-54
• 参考文献54-57
• 基金资助57-58
• 在校期间发表的文章及参加的学术会议58-59
• 文献综述59-68
• 参考文献66-68
• 致谢68-69
• 个人简历69-70

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 刘爱东;黄彬;卢中武;;基于四元数的坐标旋转与插值方法研究[J];计算机与现代化;2012年02期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 张岳;戴建荣;;基于矢量场的γ射线立体定向放疗计划设计的自动优化的方式[A];2007第六届全国放射肿瘤学学术年会论文集[C];2007年

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本文编号：734712