基于形变配准技术对放疗前后靶区变化的评估

摘要

在根治性放化疗后，患有Ⅱ或Ⅲ期非小细胞肺癌（NSCLC）的患者的生存概率仍然较低。在放疗肿瘤目标体积内仍存在许多复发区域，因而表明放射治疗中的总处方剂量不足。如果加大剂量必须对照射靶区有充分的认识，即要有组织信息，还要有新陈代谢信息。然而多模态的图像PET/CT就包含了新陈代谢信息和组织信息，期望通过PET/CT图像来指导放射治疗计划。PET图像还有个独特的性质，就是可以对肿瘤区域利用标准吸收值（Standard Uptake Value，SUV）值（90％、80%、70%、60%、50%、34%SUVmax）进行勾画不同的区域，如果在放疗过程中找到对射线不敏感的SUV值区域，在制定治疗计划时就可以考虑在此区域加大剂量。患者在RT期间，大体积的肿瘤收缩或变形，体重减轻或扫描期间身体位置的变化，都有可能导致重大解剖结构的形变。形变配准是医学图像处理的常用方法，配准技术就是有目的将两幅图查找一种变换，变换是为了让两幅图的差别达到极小的程度，可以进一步应用于器官和靶区轮廓的形变以及剂量分布的计算。
　　本研究采用Symmetric Demons多分辨率形变配准的方法提取放疗前后CT的图像的作用域，并将其作用于放疗前PET图像，用来形变放疗前PET图像，使放疗前和放疗后的PET图像融合更加精准。与放疗后的PET图像相比较，通过设定图像中SUV(standard uptake value)的阈值，判断勾画轮廓之间的重叠率，以获得图像中的高摄取区域，回顾性指导精确放疗。本研究对22例非小细胞肺癌患者的PET/CT数据进行试验分析、评估，得出结论：基于氟代脱氧葡萄糖（Fludeoxyglucose, FDG）高摄取区域的高重叠率结果，表明病变区域在放疗前后的位置相对稳定。经过千伏级或兆伏级X射线照射（即RT）后的残余肿瘤基本上位于放疗前靶区对18F-FDG葡萄糖的高吸取区域。初步实验结果证明本研究可用于判断靶区区域对放疗的反应，回顾性指导放疗计划，可以针对放疗后残余的靶区加大照射剂量，保护危及器官和组织，精确放疗。

目录

声明

符号说明

第一章 绪论

1.1课题研究的背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3本文主要工作及安排

第二章 放射治疗系统PET-CT系统

2.1 PET/CT的检测成像原理[23-25]

2.2 PET/CT与传统CT或PET相比具有的优势

2.3放射治疗系统PET-CT的国内外研究现状

2.4 本章小结

第三章 医学图像配准

3.1 概述

3.2医学图像配准技术

3.3 本章小结

第四章 Demons算法

4.1 经典的Demons算法

4.2 基于互信息梯度的（GMI）的Demons算法

4.3 基于PMI微分同胚的Demons算法

4.4 Symmetric Demons形变配准方法

4.5多分辨率医学图像配准算法

4.6本章总结

第五章 基于配准技术对放疗前后靶区变化的评估

5.1材料

5.2研究设计

5.3量化分析

5.3结果

5.4讨论

5.5本章总结

第六章 总结与展望

6.1本文主要工作总结

6.2未来工作的展望

参考文献

硕士期间科研成果

致谢