精确放疗信息处理方法研究及计划系统平台的初步建立

摘要

放射治疗的目标是最大限度地杀灭肿瘤细胞并有效保护周围正常组织和重要器官，放疗患者从就诊到治疗结束，要经过临床诊断、治疗计划设计、计划执行等重要环节。放射治疗计划系统的优劣直接关系到放疗的疗效，并已成为国内外研究的热点。
　　 在广泛调研和深入分析国内外治疗计划系统及相关技术的基础上，本文针对精确放射治疗计划系统中的信息处理关键问题进行了研究，包括相关算法及其应用。针对图像在进行外轮廓提取时需要二值化的问题，提出了一种基于CT值的外轮廓提取方法，能快速精确地进行人体外轮廓提取；结合TPS在放射治疗中的应用，利用VTK可视化工具包，实现了精确放疗计划系统中的多维多场可视化，并给出了实际病例数据的可视化结果，有效地增加了TPS在放射治疗中的指导价值；讨论了由医学CT影像到MCNP/MCNPX模型的建立所要做的一系列工作，采用典型的CT值值域划分方法，对基于CT影像的MCNP/MCNPX自动建模程序及栅元处理方法进行了测试，结果显示该自动建模程序可以应用于临床剂量计算；最后，在上述理论研究的基础上，设计开发了精确放射治疗计划系统(Advanced/Accurate Radiation Therapy System，简称ARTS)的原型软件平台ARTS1.0，为ARTS系统的进一步发展提供了良好的研究平台。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章引言

1.1研究背景

1.2 ARTS系统简介

1.3本论文工作

第二章放射治疗计划系统简介

2.1治疗计划系统的发展

2.2三维治疗计划系统

2.3放射治疗计划系统关键技术概述

2.3.1三维重建

2.3.2三维剂量计算模型

2.3.3治疗计划优化

2.3.4剂量分布评估

2.4小结

第三章ARTS1.0计划系统的设计与初步建立

3.1概述

3.2系统分析

3.2.1设计目标

3.2.2系统流程

3.2.3主要模块与功能

3.2.4外部接口

3.3结构设计

3.3.1体系结构设计

3.3.2主要数据结构

3.4界面设计

3.5系统特点分析

3.6小结

第四章MCNP／MCNPX剂量计算建模

4.1引言

4.1.1 DICOM标准

4.1.2体元与栅元的概念

4.1.3 CT及CT值介绍

4.2体元建模

4.3栅元建模

4.3.1简单合并方法

4.3.2深度优先合并方法

4.3.3正方体优先合并方法

4.3.4重复结构描述方法

4.4模块设计

4.5实例与测试

4.5.1临床实例描述

4.5.2计算方案

4.5.3结果与分析

4.6小结

第五章关键信息可视化

5.1引言

5.2可视化相关技术与算法

5.2.1基于CT值的外轮廓提取方法

5.2.2改进的边标志区域填充算法

5.2.3数值微分法

5.2.4面绘制和体绘制技术

5.2.5基于VTK的三维重建技术

5.3.ARTS1.0计划系统关键信息可视化

5.3.1外轮廓提取

5.3.2目标区域勾画

5.3.3二维射野设置

5.3.4多信息场三维叠加

5.3.5剂量分布多维显示

5.4小结

第六章总结和展望

6.1论文工作总结

6.2工作展望

参考文献

发表文章目录

参与研究的项目及获得的奖励

致 谢