基于四維CT圖像形變配準技術的研究及其在放射性肝損傷預測中的應用.pdf

1、隨著放療技術的不斷發(fā)展，放療成為了原發(fā)性肝癌行使綜合治療的重要組成部分，局部精確放療可以在盡量提高腫瘤靶區(qū)劑量的同時降低正常肝臟和危及器官的毒性，目前如何預測和有效避免放射性肝損傷是一個研究熱點。目前常用的劑量-體積指標均是基于靜態(tài)三維CT圖像計算而得的，未考慮肝臟受呼吸影響所致的運動和形變，因此這些指標預測效能較低。近年發(fā)展起來的四維CT是一組與時間相關聯(lián)的動態(tài)CT圖像，可以真實地反映器官隨呼吸作用的運動“軌跡”。基于動態(tài)四維CT得到

2、的劑量-體積指標可以更好地預測放射性肝損傷，然而正常肝臟組織的位置、形態(tài)、體積隨呼吸運動發(fā)生的變化是進行點對點劑量累加時必須克服的，形變配準是解決此問題的一種有效途徑。
　　 本研究中提出了兩種形變配準算法——基于B樣條的FFD自由變形模型算法和基于demons的微分同胚形變配準算法。(1)基于B樣條的FFD形變配準算法首先采用仿射變換實現(xiàn)圖像全局上的粗配準，在此基礎上采用一種基于三次B樣條的FFD形變配準算法對肝癌患者四維CT

3、不同呼吸時相的圖像進行配準，B樣條具有局部控制的優(yōu)點，F(xiàn)FD能夠隱含地加強平滑約束，對噪聲具有魯棒性，能夠保證實現(xiàn)一對一的映射，并且采用L-BFGS優(yōu)化算法和多分辨率來提高配準精度和魯棒性。(2)利用微分同胚解決原始demons算法不能處理大形變，且在配準過程中破壞原始圖像拓撲結構的缺點，更好地發(fā)揮運算效率高和良好的配準結果的優(yōu)勢。現(xiàn)有的配準算法都存在缺乏標記點來驗證配準性能的缺點，而對于原發(fā)性肝癌患者大部分都接受過TACE術治療，散在