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旋转式伽玛刀治疗系统中治疗计划系统的研制

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第一章综述

1.1 OUR-XGD旋转式伽玛刀的研制

1.1.1旋转式伽玛刀的组成

1.1.2旋转式伽玛刀的主要结构

1.1.3旋转式伽玛刀的性能和特点

1.2旋转式伽玛刀现状与存在的问题

1.3本课题的研究内容

1.3.1医学图像处理

1.3.2放射剂量的确定及评估

1.4本课题研究的目的和理论创新及实际应用意义

第二章治疗计划系统对参数的要求及设计任务

2.1伽玛刀治疗系统对坐标系的要求

2.1.1定位坐标系

2.1.2三维治疗床坐标系

2.1.3伽玛刀主机坐标系

2.1.4照射伽玛源的机械坐标

2.2治疗计划系统对照射物理学的要求

2.2.1单源

2.2.2单源的衰减性

2.2.3单源的OAR离轴比

2.2.4 TMR最大组织比

2.2.5单源焦点处剂量D1

2.2.6单源的运动方法

2.2.7剂量的计算

2.2.8照射时间的计算

2.3旋转式伽玛刀的治疗计划系统的设计任务

2.3.1照射迭加

2.3.2输入数据

2.3.3输出数据

2.4治疗计划系统对研制开发的要求

2.4.1图像输入时对标识点的检测

2.4.2图像的归一化处理

2.4.3图像轮廓线的检测

2.4.4多层图像之间的插值

2.4.5显示人体和病灶区域的三维立体表面

2.4.6显示人体和病灶区域的透明或半透明三维立体图像

2.4.7在病灶上布置枪点

2.4.8确定剂量所要解决的问题

2.5图像标识点的确定

2.6本章小结

第三章放射线与体表曲面求交的算法研究

3.1任意剖面的获取

3.1.1任意剖面的获取机理

3.1.2体素的重采样

3.1.3体素的重赋值

3.2直线与曲面剖面的求交

3.3本章小结

第四章三角形网格化三维人体或组织表面

4.1三维体表组织的表面确定

4.1.1体表的轮廓线提取

4.1.2病灶和敏感组织的轮廓线的提取

4.1.3利用轮廓线进行三维立体表面重建

4.2三角网格的顶点识别

4.3两层断面的三角网格生成

4.4试验结果

4.5小结

第五章人体组织的三维立体图像的显示

5.1人体图像三维显示的现状

5.2图象的几何纠正

5.3图象分割

5.3.1邻域平均直方图

5.3.2多个阀值的确定

5.3.3插值前处理

5.4基于形状的目标插值

5.4.1初始化

5.4.2第一边扫描

5.4.3第二边扫描

5.4.4模板选择

5.4.5插值

5.5显示

5.5.1快速显示视图的坐标计算

5.5.2显示

5.6.3试验结果

5.6小结

第六章旋转伽玛刀放射剂量的确定

6.1常规用法剂量计算模型

6.1.1规则野剂量计算模型

6.1.2不规则野剂量计算模型

6.2剂量的计算方法

6.2.1源的运动方法

6.2.2数学处理方法的实现

6.2.3单源的计算方法

6.2.4有效源的最终计算

6.3误差分析及试验结果

6.3本章小结

第七章病灶枪点的选择及剂量计算

7.1旋转伽玛刀剂量确定的现状及要求

7.2不同孔径的准直器在病灶中的作用范围

7.2.1图像形态学的基本原理

7.2.2基本算法

7.2.3运算与步骤

7.3病灶及枪点的表面形状的获取

7.3.1对病灶的形状的要求

7.3.2枪点的形状要求及病灶的表面形状的获取

7.3.3最小指定等剂量曲面的获取(最小等剂量曲面的结构元素)

7.3.4枪点的选取

7.4已布枪点的剂量确定

7.5本章小结

第八章选取枪点的优化结果与结论

8.1体表和病灶的形状确定

8.2病灶中心点的剂量分布

8.3最大枪点及使用枪点范围的确定

8.4病灶内枪点位置的确定

8.5结论

第九章剂量直方图的确定

9.1剂量学数据及DVH计算方法

9.2剂量分布与计划评估数据

9.2.1体积剂量分布数据

9.2.2等剂量曲线

9.2.3等剂量曲面

9.2.4剂量体积直方图与剂量表面直方图

9.3实验数据DVH结果及评价

9.4数据融合技术

9.4.1多模态图象融合

9.4.2图象数据与剂量分布等数据的融合

9.5本章小结

第十章软件的系统分析

10.1系统分析的目的

10.1.1定义、术语

1 0.1.2参考资料

10.2项目概述

1 0.2.1产品描述

1 0.2.2产品功能

1 0.2.3用户特点

10.2.4一般约束

1 0.3具体需求

10.3.1系统数据流图

10.3.2功能需求

1 0.3.3外部接口需求

10.4本章小结

第十一章结束语

参考文献

已发表的论文

致谢

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摘要

该课题是为深圳奥活公司研制的世界第一台全身旋转式伽玛刀治疗机研制治疗计划系统的软件,课题涉及图像处理、放射剂量的分布与评估和治疗方案的模型建立、理论研究和试验检验等工作.研制工作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研究了放射外科中治疗计划系统,并采用一种新的计算机自动布置枪点的方法,研制了旋转伽玛刀治疗系统的治疗计划系统.治疗计划系统分两个部分组成,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,要求确定多个不同放射源孔径的枪点位置和照射时间,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.

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