三維適形放射治療計劃系統(tǒng)的研究與實現(xiàn).pdf

1、目前癌癥是威脅人類健康的第一殺手,而放射治療是癌癥治療的最有效手段之一。三維適形放射治療計劃軟件系統(tǒng)是連接放療硬件設(shè)備與臨床治療的紐帶,是放療專家賴以制定合理治療方案必不可少的計算機輔助軟件系統(tǒng)。
　　本文針對三維適形放療計劃系統(tǒng)及其部分關(guān)鍵技術(shù)進行了研究,研究工作主要體現(xiàn)在以下幾個方面:
　　在三維適形放療計劃系統(tǒng)的圖像讀取子模塊中,針對該系統(tǒng)模塊要處理不同格式圖像文件及應(yīng)對系統(tǒng)需求變化時復(fù)用優(yōu)秀代碼的具體需求,使用Ada

2、pter模式進行了可復(fù)用的軟件設(shè)計。使用Adapter模式后的效果表明,該系統(tǒng)模塊可以以一致的接口處理不同格式的圖像文件,同時也使優(yōu)秀代碼得到了有效地復(fù)用。
　　討論了醫(yī)學(xué)圖像分割技術(shù)并針對Live-Wire算法的分割效率進行了算法改進。針對Live-Wire交互式分割算法在動態(tài)搜索最短路徑過程中效率低下的問題,將數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)配對堆應(yīng)用到Live-Wire算法的最短路徑動態(tài)搜索過程中,提出了一種基于配對堆改進的Live-Wire算法,

3、從而提高了Live-Wire算法在搜索最短路徑過程中的運行效率。
　　利用可視化工具包VTK實現(xiàn)了當前流行的三維重建算法。分析了醫(yī)學(xué)圖像三維重建的處理流程及三維重建算法的分類,實現(xiàn)了移動立方體算法和光線投射算法。
　　針對重離子束的特性及放射治療癌癥臨床試驗的需求,實現(xiàn)了三維適形的重離子劑量計算方法。通過將實驗結(jié)果與經(jīng)驗優(yōu)化結(jié)果對比以及利用劑量體積直方圖進行計劃評估表明,該方法使得整個靶區(qū)受到了大劑量殺傷的同時,最大限度地減

4、弱了對靶區(qū)后沿重要器官的照射,達到了放射治療的目的,同時也體現(xiàn)了重離子束比傳統(tǒng)放療方式在放射治癌方面具有更大的優(yōu)勢。
　　在系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究的基礎(chǔ)上,論文設(shè)計并實現(xiàn)了一個三維適形放療計劃系統(tǒng)原型。該系統(tǒng)能夠輸入和處理圖像數(shù)據(jù),確定體內(nèi)病變組織及其他感興趣組織的幾何描述,為醫(yī)師提供了醫(yī)學(xué)圖像的三維重建和數(shù)據(jù)可視化工具,并通過計算放療定位參數(shù)、劑量分布和體表適形器參數(shù)等,設(shè)計出治療方案,并通過劑量體積直方圖等手段評估治療方案后,輸出最