基于医学图像的治疗计划软件系统的研究和开发

摘要

本文以陕西海基泰医用机器有限公司生产的月亮神伽玛刀为背景，研究了开发放射治疗计划系统(RadiotherapyTreatmentPlanningSystem)的关键技术，课题涉及到DICOM(DigitalImagingandCommunicationsinMedicine)通讯标准、图像处理、放射剂量分布计算、理论研究和实验检验等工作。 作者采用计算机图形与图像处理技术、图形形态学和优化理论相结合的方法，并采用一种新的剂量分布计算方法，设计并实现了月亮神放射治疗计划系统。 该放射治疗计划系统由两部分组成：一是图像处理部分，包括图像采集、归一化处理、组织的表面显示、立体与剖切显示和组织的边缘勾画：二是放射剂量确定部分，要求确定多个不同准直器规格的靶点位置和照射时间，以达到放射剂量在病灶内呈正态分布。最后对剂量分布进行评估。 课题的主要研究工作和创新点如下：1.对图像采集部分的关键问题——DICOM标准的支持进行了详细地分析研究，并对DICOM文件和非DICOM文件的转换进行讨论，节省了时间并提高了精度，并在计算机上得到了验证。 2.对医学图像处理的一些常用方法进行了论述，并在此基础上提出了自动轮廓勾画算法，提高了系统的智能化水平，节省了操作时间，并在计算机上得到了验证。 3.对剂量分布计算的一些算法进行了论述，提出了一套优化的剂量分布计算算法，提高了剂量分布计算的时间和精度，实现了快速、准确、高精度的完成治疗计划设计。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1月亮神伽玛刀的研制

1.1.1月亮神伽玛刀的组成

1.1.2月亮神伽玛刀的主要结构

1.1.3月亮神伽玛刀的性能和特点

1.2伽玛刀治疗计划系统的现状与存在的问题

1.3本课题的研究内容

1.3.1 DICOM通讯协议的应用

1.3.2自动边界轮廓检测

1.3.3剂量计算算法优化

1.3.4软件工程实践

1.4本课题的研究目的

1.5本文的组织

1.6小结

第二章相关技术

2.1 DICOM标准通讯协议

2.1.1 DICOM的历史和由来

2.1.2 DICOM通讯协议标准解析

2.1.3非DICOM数据格式

2.2伪彩色显示

2.2.1基础知识

2.2.2编码原理

2.2.3实现结果

2.3轮廓检测

2.3.1图像分割

2.3.2图像的腐蚀和膨胀

2.3.3轮廓跟踪

2.4剂量计算模型

2.4.1常用参数定义

2.4.2规则射野剂量计算模型

2.4.3不规则射野剂量计算模型

2.5小结

第三章系统设计

3.1治疗计划系统对照射物理学的要求

3.1.1月亮神伽玛刀放射源的特性

3.1.2照射迭加

3.2治疗计划系统的设计任务

3.3软件开发的项目管理

3.3.1设计需求分析

3.3.2风险分析和进度安排

3.3.3开发过程管理

3.4软件实现界面

3.5小结

第四章关键技术及算法研究

4.1 DICOM协议支持

4.1.1 DICOM数据格式

4.1.2窗宽/窗位调节

4.1.3文件输出

4.2自动边界轮廓检测

4.2.1自动边界轮廓检测算法

4.2.2实现结果

4.3剂量计算算法优化

4.3.1三维OAR数据计算

4.3.2等剂量线搜索算法

4.3.3 SSD的确定

4.3.4其他优化算法

4.3.5算法评价

4.4 小结

第五章总结和展望

6.1总结

6.2展望

致谢

在攻读硕士学位期间发表的文章

参考文献