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短径癌症放射治疗中的医学可视化技术研究

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目录

文摘

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第一章前言

第1.1节医学成像技术发展现状

第1.2节医学成像技术流程

第1.3节医学中的体可视化技术

§1.3.1体数据模型表示

§1.3.2体数据分割

§1.3.3体数据配准和融合

§1.3.4直接体绘制

第1.4节癌症的放射治疗

第1.5节短径癌症放射治疗

第1.6节手动式电磁定位及图像导航系统

第1.7节论文主要工作及篇章安排

第1.8节本章主要参考文献

第1.9节重要名词中英对照

第二章医学可视化中的混合体绘制

第2.1节混合体绘制综述

§2.1.1按数据结构来分

§2.1.2按预处理方法分

§2.1.3按处理顺序分

§2.1.4按混合方式分

§2.1.5按实现方法分

§2.1.6主要问题与技术思路

第2.2节一个普适的硬件辅助混合体绘制算法

§2.2.1简介

§2.2.2相关背景工作

§2.2.3算法描述

§2.2.4实验结果

§2.2.5结论和未来工作

第2.3节本章主要参考文献

第2.4节重要名词中英对照

第三章实时高质量的体切割绘制

第3.1节背景与前人工作

第3.2节理论背景

§3.2.1体绘制积分

§3.2.2光线提前终止

§3.2.3通用的三维体切割绘制

第3.3节光线分段预处理算法

§3.3.1算法主要思想

§3.3.2一个体绘制积分性质

§3.3.3算法阐述

第3.4节算法求精与改进

§3.4.1边界的精确计算

§3.4.2任意体切割绘制

§3.4.3医学可视化中的体切割

第3.5节讨论与结果

§3.5.1图象质量分析

§3.5.2效率分析

§3.5.3内存开销分析

§3.5.4绘制结果比较

§3.5.5结论与展望

第3.6节本章参考文献

第3.7节重要名词中英对照

第四章放射治疗中的几何定标系

第4.1节短径癌症放射治疗可视化中的空间坐标系统

§4.1.1虚拟病人坐标

§4.1.2手术器械坐标

§4.1.3真实病人坐标

§4.1.4体绘制坐标坐标

第4.2节各坐标间的转换

§4.2.1虚拟体坐标与真实体坐标的人工标记点配准

§4.2.2术前体坐标与术后体坐标配准坐标

§4.2.3发射器坐标系坐标与探针局部坐标系校正

第4.3节术间真实病人移动实时跟踪

第4.4节本章参考文献

第4.5节重要名词中英对照

第五章电磁定位技术

第5.1节定位技术简介

第5.2节电磁式定位器

§5.2.1理论背景

§5.2.2直流电技术与交流电技术

§5.2.3物理技术参数

第5.3节环境电磁干扰、金属干扰等问题及其解决办法

§5.3.1环境电磁干扰

§5.3.2金属干扰

§5.3.2电缆弯曲

第5.4节实验结果与结论

§5.4.1数学度量定义

§5.4.2电磁定位器精度测试结果

§5.4.3电磁定位器准确度测试结果

§5.4.4电磁定位器受环境影响度测试结果

§5.4.5电磁定位器受金属影响度测试结果

§5.4.6测试结论

第5.5节本章参考文献

第5.6节重要名词中英对照

第六章一个手动式电磁定位及图象导航的短径癌症放射治疗系统

第6.1节简介

第6.2节系统框架

§6.2.1导航系统组成

§6.2.2系统流程

§6.2.2系统用户交互界面

第6.3节体数据预处理

§6.3.1数据采集

§6.3.2探针位置校正

§6.3.3电磁定位器频率优化

第6.4节术前计划

§6.4.1手工勾勒轮廓

§6.4.2人工标记点配准

§6.4.3虚拟探针植入计划

第6.5节术间导航

§6.5.1术间导航

§6.5.2高质量的体可视化

§6.5.3三维剖切面显示

§6.5.4混合体绘制

§6.5.5病人移动修正

第6.6节术后计划

§6.6.1术后探针重建

§6.6.2剂量分布计算与优化

§6.6.3后装机放射治疗

第6.7节结论与展望

§6.7.1导航系统精度测试

§6.7.2结论

第6.8节工作背景

第6.9节本章参考文献

第6.10节重要名词中英对照

第七章一个新的术间增强现实系统原型以及未来工作

第7.1节工作背景

第7.2节术间增强现实新概念

§7.2.1增强现实概述

§7.2.1术间增强现实新概念

第7.3节术间增强现实硬件组成

§7.3.1定位器

§7.3.2半透明显示屏

§7.3.2其他部分

第7.4节光学与电磁混合定位

§7.4.1五个坐标系统

§7.4.2电磁与光学定位坐标系统之间的配准

§7.4.3混合定位系统中的坐标变换

§7.4.4混合定位系统绘制流程

§7.4.5光学定位中的成像几何

第7.5节多发网络数据传输方式

第7.6节体可视化的相关未来工作

§7.6.1图像空间方法

§7.6.2物体空间方法

§7.6.3图像空间方法对物体空间方法

§7.6.4结论

第7.7节本章参考文献

第7.8节重要名词中英对照

撰写论文

致谢

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摘要

该文围绕短径癌症放射治疗中的上述难点进行了技术改进,有针对性地提出了一些创新算法,并综合这些技术和算法描述了一个用于短径癌症放射治疗的手动式电磁定位及图像导航系统.在各章的论述中,主要理论创新点和贡献有:1.提出了一个用于短径癌症放射治疗的手动式电磁定位及图像导航系统.经实验表明,计算机辅助的探针定位比手工定位精度提高2-3倍,手术时间减少6-10倍.2.提出了一个实时高质量的体切割绘制算法.在改写直接体绘制方程的基础上,对光线投射算法做类似于基于图像绘制的预处理,而后简化绘制体裁剪面的过程为数个加法和乘法,从而实现了具有光线投射效果的实时体切割可视化.3.提出了一个新的普适硬件辅助混合体绘制算法.算法采用OpenGL标准函数建立几何场景的深度排序列表,可扩充到可见性判断、不规则体绘制等应用领域.4.提出了三个精确的定标技巧:基于人工标记点的虚拟体坐标与真实空间的配准;基于电磁定位技术的手术探针校正算法;采用多感应器的术内病人位置变动跟踪.5.提出和初步实现了一个新的医学增强现实概念:在操作者视点与病灶之间增强一面半透明显示屏,利用混合定位技术(光学定位和电磁定位)跟踪用户、半透明显示屏、手术器械和病灶位置,并将计算机生成的虚拟图像输出在半透明显示屏.

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