基于四維CT圖像形變配準(zhǔn)技術(shù)的研究及其在放射性肝損傷預(yù)測(cè)中的應(yīng)用.pdf

1、隨著放療技術(shù)的不斷發(fā)展，放療成為了原發(fā)性肝癌行使綜合治療的重要組成部分，局部精確放療可以在盡量提高腫瘤靶區(qū)劑量的同時(shí)降低正常肝臟和危及器官的毒性，目前如何預(yù)測(cè)和有效避免放射性肝損傷是一個(gè)研究熱點(diǎn)。目前常用的劑量-體積指標(biāo)均是基于靜態(tài)三維CT圖像計(jì)算而得的，未考慮肝臟受呼吸影響所致的運(yùn)動(dòng)和形變，因此這些指標(biāo)預(yù)測(cè)效能較低。近年發(fā)展起來(lái)的四維CT是一組與時(shí)間相關(guān)聯(lián)的動(dòng)態(tài)CT圖像，可以真實(shí)地反映器官隨呼吸作用的運(yùn)動(dòng)“軌跡”。基于動(dòng)態(tài)四維CT得到

2、的劑量-體積指標(biāo)可以更好地預(yù)測(cè)放射性肝損傷，然而正常肝臟組織的位置、形態(tài)、體積隨呼吸運(yùn)動(dòng)發(fā)生的變化是進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)劑量累加時(shí)必須克服的，形變配準(zhǔn)是解決此問題的一種有效途徑。
　　 本研究中提出了兩種形變配準(zhǔn)算法——基于B樣條的FFD自由變形模型算法和基于demons的微分同胚形變配準(zhǔn)算法。(1)基于B樣條的FFD形變配準(zhǔn)算法首先采用仿射變換實(shí)現(xiàn)圖像全局上的粗配準(zhǔn)，在此基礎(chǔ)上采用一種基于三次B樣條的FFD形變配準(zhǔn)算法對(duì)肝癌患者四維CT

3、不同呼吸時(shí)相的圖像進(jìn)行配準(zhǔn)，B樣條具有局部控制的優(yōu)點(diǎn)，F(xiàn)FD能夠隱含地加強(qiáng)平滑約束，對(duì)噪聲具有魯棒性，能夠保證實(shí)現(xiàn)一對(duì)一的映射，并且采用L-BFGS優(yōu)化算法和多分辨率來(lái)提高配準(zhǔn)精度和魯棒性。(2)利用微分同胚解決原始demons算法不能處理大形變，且在配準(zhǔn)過程中破壞原始圖像拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)，更好地發(fā)揮運(yùn)算效率高和良好的配準(zhǔn)結(jié)果的優(yōu)勢(shì)?，F(xiàn)有的配準(zhǔn)算法都存在缺乏標(biāo)記點(diǎn)來(lái)驗(yàn)證配準(zhǔn)性能的缺點(diǎn)，而對(duì)于原發(fā)性肝癌患者大部分都接受過TACE術(shù)治療，散在