使用CBCT投影數(shù)據(jù)的功能成像方法研究.pdf

1、近年來，癌癥（惡性腫瘤）的發(fā)病率和死亡率都不斷上升，并成為威脅人類健康的主要疾病。放射治療是治療腫瘤的主要手段之一。隨著科技的發(fā)展，放療已從二維的立體定向放療發(fā)展到三維適形放療和調(diào)強(qiáng)放療，再到影像引導(dǎo)放療(IGRT)。IGRT是一種精確放療技術(shù)，但目前使用的影像引導(dǎo)技術(shù)大多基于解剖結(jié)構(gòu)的圖像，對于腫瘤的早期發(fā)現(xiàn)、診斷和治療等還有一定的困難。雖然功能影像技術(shù)能彌補(bǔ)上述解剖影像技術(shù)的不足，但在其成為腫瘤的常規(guī)診療手段之前還有很多問題要解決，

2、比如成像空間分辨率的提高、尋找更加特異和敏感的示蹤劑、最佳的療效評價時間以及腫瘤運(yùn)動的影響等。功能影像引導(dǎo)的放療技術(shù)將是IGRT未來的發(fā)展方向。
　　 由于錐形束CT(CBCT)獨(dú)特的優(yōu)勢，它已是目前IGRT的重要設(shè)備。如果能在CBCT上進(jìn)行功能成像，對于實(shí)現(xiàn)功能影像引導(dǎo)下的放療、推動IGRT的發(fā)展具有重要的理論意義和臨床價值。本文主要完成以下工作:
　　 首先，介紹了目前影像引導(dǎo)下的腫瘤放射治療技術(shù)及發(fā)展現(xiàn)狀、CBCT

3、成像原理及重建，闡述了使用CBCT投影數(shù)據(jù)進(jìn)行功能成像研究的意義。
　　 其次，建立了基于動態(tài)增強(qiáng)CT序列圖的CBCT投影模型。為了驗(yàn)證CBCT投影仿真的正確性，對CBCT投影數(shù)據(jù)使用FDK算法進(jìn)行重建。其中重點(diǎn)研究了FDK算法中濾波器的選取，為CBCT重建算法中濾波器的選擇指出選取原則及注意事項(xiàng)。
　　 再次，建立了一種基于CBCT投影數(shù)據(jù)的CBCT功能成像的體素時間-密度模型。通過計(jì)算機(jī)仿真、最優(yōu)化數(shù)值技術(shù)求解模型參

4、數(shù)，獲得體素密度值隨時間變化的曲線，并用相關(guān)系數(shù)來定量分析模擬TDC與真實(shí)TDC的擬合程度。結(jié)果表明，使用CBCT投影數(shù)據(jù)進(jìn)行功能成像是可行的。
　　 然后，使用去卷積模型和最優(yōu)化參數(shù)求解技術(shù)求解組織的灌注參數(shù)以及灌注圖的顯示。綜合所有實(shí)驗(yàn)結(jié)果，證明了使用CBCT投影數(shù)據(jù)進(jìn)行功能成像的實(shí)際操作可行性。
　　 最后，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于CBCT投影數(shù)據(jù)的功能成像系統(tǒng)。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了使用CBCT投影數(shù)據(jù)進(jìn)行功能成像的一般步驟，為以