锥形线束CT功能成像方法研究

摘要

近年来，恶性肿瘤(癌症)的发病率和死亡率均呈上升趋势，已成为严重威胁人类生命健康的主要疾病。放射治疗作为肿瘤治疗的三大主要手段之一，在肿瘤治疗中发挥着重要的作用，功能影像技术很好的弥补了解剖影像在早期病变和反应的检测、软组织分辨率、肿瘤边界的定位等方面的不足。但目前的功能影像设备，因成像空间分辨率低等原因目前尚不能独立应用于肿瘤诊断和治疗。
　　 锥形线束CT(CBCT)具有开放式构架、射线利用率高、单周旋转体积成像、形态学成像分辨率高的优势，已经迅速成为图像引导放疗的重要设备。如果能够在IGRT使用的CBCT上开发出功能成像的新技术，对于探索解剖、功能成像一体化，实现复合图像引导下的放射治疗，推动IGRT的研究进入一个新的层面有重要的科学意义。
　　 由于目前尚未有关动态CBCT扫描功能成像的相关研究报道，基于动态CBCT扫描功能成像以及基于CBCT功能图像引导的放射治疗可行性的探索和研究是本文的工作重点。主要完成了以下工作：
　　 首先，介绍了CBCT功能成像方法研究的背景以及放疗技术和功能影像技术的发展现状，并对CT投影以及反投影成像的基本原理进行了描述。
　　 其次，提出一种基于投影数据的功能成像方法，对其可行性进行理论分析，并在此基础上构建基于动态增强CT的CBCT投影模型和引入CBCT功能成像体素时间-密度模型，利用计算机仿真技术模拟CBCT功能成像过程，证明本文所提出的方法的正确性和可行性，继而探索利用CBCT实现基于投影数据的功能成像以及CBCT在线功能图像引导放射治疗的可能性。
　　 最后，对构建的体素时间密度模型进行改进，证明了基于投影数据的CBCT功能成像的可行性，以及CBCT在线功能图像引导放射治疗的可能性。