锥形束CT在肺部肿瘤精确放射治疗中的应用研究

摘要

利用锥形束CT研究肺部肿瘤的靶区的运动范围，通过图像匹配算法，将CBCT图像与计划CT图像融合，显示出GTV在三个方向上的运动幅度，指导三维适形放射治疗计划的外放边界，建立个体化的放射治疗计划，并且通过CBCT进行验证。 采用基于平移和旋转的刚体模型，通过最大化CT和CBCT图像的互信息实现配准。采用Powell算法搜索最优的旋转和平移参数，并用Brent算法确定各维的最优搜索步长，进一步采用多分辨搜索策略的CT和CBCT的配准，实验证明，互信息法能准确地实现多模态医学图像的配准，且配准速度快，基本满足了准确性和实时性的要求。 上述CBCT与CT配准融合算法，应用于自由呼吸状态下肿瘤运动的研究，对个体化确定由GTV到PTV外放安全边界的制定有确切的指导作用。在Z轴上差异有统计学意义(P=0.020)，而在X、Y轴上差异没有统计学意义(P>0.05)。 上述CBCT与CT配准融合算法，应用于NSCLC精确放疗中应用研究，通过减小GTV外放边界，减少正常肺组织受照剂量，降低放射性肺损伤指标V<,20>、D<,mea>和脊髓最大受量，从而降低正常肺组织和脊髓的放射性损伤发生率。同时，在同等耐受剂量下可提高肿瘤的致死剂量，达到更好的疗效。 IGRT是多学科交叉的产物，近年来很多先进的成像设备和技术用于引导放疗。以CBCT为代表的在线容积成像技术可以通过多个途径确定和跟踪靶区并引导放疗，大大提高了IGRT的精度。IGRT的优势在于提高肿瘤的控制的同时又减少对正常组织的损伤，确保形状复杂并处于运动状态的肿瘤投照准确的剂量，是调强放射治疗得到精确实施的技术保证，有望进一步提高肿瘤放疗疗效。

目录

原创性声明及关于学位论文使用授权的声明

摘要

符号说明

第一章绪论

1.1研究背景

1.2放疗现状

1.2.1呼吸运动对胸部肿瘤靶区边界的影响

1.2.2呼吸运动对肺部肿瘤精确放射治疗的剂量学影响

1.2.3胸部肿瘤放射治疗中呼吸运动问题的解决方法

1.3本课题研究的工作及意义

第二章CBCT与CT配准融合算法

2.1互信息的计算

2.2优化算法

2.2.1 POWELL算法

2.2.2 Brent算法

2.3插值算法

2.4多分辨率策略

2.5医学图像的融合

2.5.1基于小波变换的医学图像融合方法

2.5.2图像融合算法

2.5.3融合结果

第三章使用CBCT观察自由呼吸状态下肿瘤运动的研究

3.1材料与方法

3.1.1临床资料

3.1.2方法及流程

3.2结果

3.3结论

第四章CBCT在NSCLC精确放疗中应用研究

4.1材料与方法

4.1.1临床资料

4.1.2方法及流程

4.2结果

4.3结论

第五章展望

参考文献

致谢