一、立体定向适形放射计划中CT图像三维重建的一点体会（论文文献综述）
梁晓坤[1]（2021）在《锥束CT智能精准引导放射治疗关键问题研究》文中进行了进一步梳理治疗癌症有三大治疗手段:放疗、手术和化疗,超过70%以上的癌症患者需要接受放疗。放疗的目的是为了利用电离辐射消灭患者临床靶区内的肿瘤,准确的射束投放对于精准打击肿瘤和保护周边正常组织至关重要。然而,由于摆位误差及其病人的呼吸运动,肿瘤随之运动而脱离治疗射束,对正常组织造成损伤。锥束计算机断层成像（Computed Tomography,CT）引导系统利用X射线对肿瘤进行成像监测,使得在治疗时可以尽可能多地把射束剂量集中到肿瘤上,并尽量减少正常组织所受到的伤害。然而,仍有三大关键问题限制了锥束CT引导放疗的精度提升:锥束CT图像质量差,靶区定位精度低和放疗预后诊断难。基于这三个关键问题,我们引入人工智能技术,提出了:定量锥束CT成像技术,精准锥束CT引导靶区定位技术和放疗预后智能诊断技术,以提高锥束CT引导放疗的疗效。定量锥束CT成像技术的目的是为了修正锥束CT的散射伪影和环形伪影。对于散射伪影的修正,我们提出了基于新型“指交叉”型阻挡器的散射修正法,借助数学物理模型定量优化射束阻挡器的几何设计,将基于阻挡器的散射修正法由经验设计发展为理论设计,并成功将阻挡器应用于临床锥束CT散射修正,揭示了阻挡器在临床锥束CT散射修正的重要性;我们还提出了基于先验知识的锥束CT散射修正技术,实验结果的CT值精度优于现有的商用锥束CT;为了提高散射修正的效率,我们引入深度卷积神经网络,提出基于图像自动分割辅助的锥束CT散射伪影修正法,该方法不需要改变系统的硬件和扫描协议,也无需依赖先验信息,实现快速且精准的散射伪影修正。通过与商业锥束CT图像对比,我们的方法实现了更优的散射修正结果。对于环形伪影的修正,我们提出了基于相对全变分的自适应环形伪影迭代修正法,在不损坏图像空间分辨率的前提下,实现环形伪影修正。精准锥束CT引导靶区定位技术旨在准确自动勾画靶区,为射线剂量的精准投放提供关键的技术支撑。虽然深度学习的发展,大大推动了医学影像处理的发展。然而,过分依赖大量的数据集已经成为了深度学习进一步发展的最大瓶颈,与自然图像不同,大量获取医学影像的困难重重。为了缓解深度学习模型对数据的依赖,我们提出了基于one-shot学习的锥束CT前列腺定位模型,利用基于弹性形变的数据扩充模型和双重残差网络,仅需一个病人数据充当训练集,实现无创的前列腺标志点精准定位。此外,我们还提出了一种基于窄带匹配的无监督学习弹性配准框架,用于锥束CT前列腺靶区自动勾画。该框架采用了局部配准模型,避免了图像伪影和解剖结构变化对结果所带来的不利影响。放疗预后智能诊断技术的目的是利用深度学习自动诊断放疗后病人的状态。本文构建了一种多维度及混合长短连接的胃癌腹膜转移预测网络,创新性地引入了稠密块之间的长连接,实现高精准的腹膜转移预判。我们联合国内外多家医院,在1978例患者的CT影像上做评估,模型在外部验证中表现出良好的辨别能力,大幅优于传统的方法。锥束CT引导放疗直接决定了放疗的效果、病人的二次癌症的风险以及患者预后的生活质量。本文结合人工智能技术,研究了定量锥束CT成像技术,精准锥束CT引导靶区定位技术和放疗预后智能诊断技术,并通过大量的临床案例证实了我们方法的有效性,有望为实现智能快速的自适应锥束CT引导放疗提供关键的技术支撑。
李瑞星[2]（2021）在《医用机械臂二次摆位中肿瘤位置精度保持机制的研究》文中认为重离子放疗是目前对肿瘤进行精准无创治疗的有效方式之一。在放疗过程中由于各种因素影响,在正常摆位中肿瘤位置会产生偏移,从而造成治疗中正常组织的损伤,且癌细胞放射治疗不彻底。放疗摆位是治疗中的重要环节,摆位后肿瘤位置精度的高低与保持机制很大程度上决定了放疗效果。本文对摆位中生理及生物力学行为对软组织的变形影响进行了分析,通过三维建模及有限元仿真,得到了肺部肿瘤摆位误差变形规律。利用课题组自主研发的医用机械臂为补偿载体,提出了肺部肿瘤摆位误差补偿关联模型,并对基于此误差的补偿方法和精度保持机制进行了验证,得到误差平均修正率为67%。本文的主要研究内容和结果如下:（1）针对呼吸运动,本文选用了德国Lubeck大学一只有呼吸运动数据的公开数据库。分析数据得到了体内及体表的呼吸运动曲线,发现由于呼吸运动的存在,造成软组织及肿瘤变形,且在头脚方向的变形量最大;建立了体内-体外呼吸运动关联模型,可通过体表变形计算靶区变形误差,模型拟合相关度随着多项式次数的增加而增加,且均方根误差依次降低。（2）完整的生物软组织模型是研究摆位前后变形的重要载体。本文采用来源于Cancer Imaging Archive网站,一肺组织患肿瘤中年男性患者的影像数据。利用解剖学和生物力学相关先验知识,通过Mimics联合3-Matic软件建立了包含肿瘤的肺组织有限元模型;赋予其生物力学特性参数,在ANSYS中仿真分析了肺和肿瘤的摆位变形误差,得到摆位中肺组织的变形规律。（3）通过有限元分析得到软组织及肿瘤中心的变形误差规律,拟合得到肿瘤中心随摆位角度变化而变化的误差模型;在单轴旋转误差模型的基础上,建立了多自由度摆位时的肿瘤中心误差模型;以自主研发的医用机械臂为载体,建立了肿瘤二次摆位摆位变形误差补偿关联模型。（4）针对特定的放疗治疗流程,给出了体内肿瘤摆位变形误差验证方法;利用实验室现有设备搭建补偿实验平台,对本文提出的一种通过控制机械臂姿态来前馈修正补偿肿瘤位置精度的方法进行验证,为精度保持机制找到理论支持。本文研究结果对提高重离子放疗中二次摆位精度和效率,达到精准治疗预期效果,有着积极的意义。同时,此项研究对其它医学领域医疗机器人的研发和应用也有一定的参考价值。
石翔翔[3]（2020）在《共面模板辅助技术在大分割三维后装放射治疗周围型中晚期非小细胞肺癌中的应用研究》文中认为背景与目的:肺癌已成为我国乃至世界范围内最常见的恶性肿瘤之一,其中非小细胞肺癌（non-small cell lung cancer,NSCLC）约占所有肺癌发病的80%左右。计算机断层扫描（computed tomography,CT）引导下的三维后装组织间插植术作为近距离照射的一种方式,已逐步应用于不可外科手术治疗的中晚期NSCLC患者和其它肺内转移瘤患者的的综合治疗。课题组在CT引导192铱源大分割三维后装（hypofractionated brachytherapy,HFBT）组织间插植治疗局部晚期NSCLC的临床试验已取得不俗成果,本研究的主要目的是评估在192铱源HFBT组织间插植术治疗中晚期NSCLC患者肺内病灶中使用共面模板辅助技术的安全性和可行性,评价共面模板辅助技术的使用价值。方法:该研究纳入2018年10月至2019年8月于我科收治的明确诊断、无法或不愿行外科手术治疗的中晚期NSCLC患者共计21例。所有患者在HFBT术前完成正电子发射断层扫描（positron emission tomography/computed tomography,PET/CT）后进行CT模拟定位,将定位图像传输至Oncentra后装治疗计划系统与术前PET/CT图像完成刚性配准图像融合,勾画肿瘤靶区（gross tumor volume,GTV）和危及器官,模拟插植钢针针道,设计合理的植入钢针数目和路线、192铱源驻留位置和驻留时间,制作并优化模拟计划,按照英国哥伦比亚癌症研究中心（British Columbia Cancer Agency,BCCA）标准对术前模拟计划质量进行评价,并记录模拟计划的均匀性指数（heterogeneity index,HI）、适形度指数（conformity index,CI）、GTV的D90（覆盖靶区90%体积的物理剂量）、V100（接受100%处方剂量的体积所占靶区总体积的百分比）和V150（接受150%处方剂量照射的体积所占靶区总体积的百分比）等物理剂量参数。在HFBT实际术中,按照模拟计划的设计使用共面模板辅助结合CT图像引导插植钢针植入肿瘤病灶,确认插植钢针实际分布情况无误后完成CT扫描,将CT图像传输至Oncentra后装治疗计划系统进行实际计划的制作和评估,并按照BCCA标准对实际计划质量进行评价并记录实际计划相关的物理剂量参数。实际计划通过审核后,即可执行HFBT组织间插植治疗。按照美国国立癌症研究所通用毒性标准5.0版记录HFBT组织间插植术围手术期不良反应,并对影响其不良反应发生的相关因素进行探讨;通过比较前后两组HFBT放射治疗计划的质量、HI、CI以及GTV的D90、V100和V150等物理剂量参数,评价前后计划的一致性,评估共面模板辅助技术的应用价值。结果:所有纳入患者均成功执行使用共面模板辅助CT图像引导的HFBT组织间插植术,围手术期未观察到严重并发症发生,未出现手术死亡病例。6例患者（28.5%,6/21）术后诉轻微疼痛感;2例患者出现出血,对症止血处理后复查出血吸收。7例患者出现少量气胸,发生率为33.3%（7/21）;2例（9.5%,2/21）患者出现少量咯血。依照BCCA标准评价21例术前模拟计划:3例优（14.3%,3/21）、11例良（52.4%,11/21）、7例中（33.3%,7/21）;实际执行计划中2例优（9.5%,2/21）、8例良（38.1%,8/21）、11例中（52.4%,11/21）,质量评价在两组计划的组间比较差异无统计学意义（χ2=1.573,P=0.455）。术前模拟计划的HI、CI分别为（0.29±0.03）、（0.72±0.07）,实际执行计划的HI、CI分别为（0.30±0.05）、（0.70±0.09）,组间比较差异均无统计学意义（All P>0.05）。术前模拟计划GTV的D90、V100和V150分别为（27.54±2.36）Gy、（85.82±4.25）%和（59.55±6.72）%,实际执行计划GTV的D90、V100和V150分别为（26.57±1.96）Gy、（83.49±4.44）%、（58.29±7.11）%,上述物理剂量参数在两组计划间比较差异均无统计学意义（All P>0.05）。结论:在HFBT组织间插植术中应用共面模板辅助技术能够保证插植钢针在避开危及器官的同时较准确地植入肿瘤病灶,使实际执行计划较好地按照术前设计完成,并保持良好的剂量学一致性,具有较好的临床应用前景。
马晓东[4]（2019）在《面向肺癌粒子植入手术的剂量规划及术中导航研究》文中认为研究肺癌近距离粒子植入手术中的剂量规划以及手术导航,对临床手术的准确执行具有很大帮助,并得到了广泛关注。本论文通过对机器人辅助近距离粒子植入治疗技术中剂量规划及手术导航方法的分析,研究了精准的逆向剂量规划以及机器人导航,可在很大程度上达到提高粒子植入精度、减少副作用、提高手术疗效的目的。本研究能够同时促进医疗机器人领域以及肿瘤治疗领域的发展,主要研究内容和成果如下:（1）提出了一种基于共面模板的混合逆向剂量优化算法,集成了模拟退火方法和基于DVH的逆向评估方法。该算法改变传统正向剂量规划方法的思想,从剂量规划的目标入手,建立目标函数以及约束条件,采用模拟退火算法搜索初始解,然后使用基于DVH的逆向评估方法,最终得到最优解。实验结果表明,该方法比传统方法具有更高的精度和效率。（2）设计了一种个性化非共面穿刺模板,提出了基于联合稀疏矩阵表示的三维剂量优化算法。非共面模板解决了多靶区、生理结构的限制等临床需求,穿刺针的方向自由设计。而剂量优化算法根据训练结果,自动确定最优的粒子分布。实验结果表明,个性化非共面模板能够准确地实现术前规划的结果,并且剂量优化的精度与效率都优于目前临床中使用的方法。（3）提出了改进的ICP注册配准算法,改变了传统算法中初始值的确定方式,将图像空间到患者空间的注册配准分为粗配准和精配准。粗配准采用四元数法为精配准确定输入的初始值,精配准根据ICP算法的迭代思想确定最优的转换矩阵。实验结果表明,该算法的精度达到了临床手术的要求。（4）提出一种术前剂量规划驱动的模板自动定位方法,使用精度和稳定性更高的机器人代替传统的手动装置,将术前剂量规划的结果作为指令发送给机器人,实现了穿刺模板的准确定位,不仅提高了工作效率,而且使得最终定位精度得到保证。（5）基于图像导航机器人和肺癌粒子植入治疗规划系统软件,搭建了肺癌粒子植入手术剂量规划和术中导航系统平台。进行了相关动物实验和临床手术,验证了所搭建的导航系统平台的精度、效率和安全性。
陈祥[5]（2019）在《宫颈癌三维后装治疗插植针路径优化及施源器改进的剂量学研究》文中提出目的:1.比较宫颈癌腔内结合插植后装治疗（IC/IS BT）时free-hand方式插针计划与虚拟优化插针计划的剂量学差异,探讨现有插植后装计划的改善空间。2.比较3D打印个体化施源器与标准三管施源器用于腔内后装治疗（IC BT）的剂量学差异,为子宫颈癌及阴道癌的临床治疗提供一定的指导依据。方法:1.回顾性分析22例宫颈癌患者的74次高剂量率IC/IS BT放疗计划,利用Nucletron Oncentra三维近距离治疗计划系统在已实施的free-hand方式插植后装治疗计划（简称Treatment-Plan）的基础上,再设计一个虚拟优化插植后装治疗计划（简称Optimized-Plan）。运用剂量体积直方图评估两种计划的临床靶区剂量分布和危及器官受照剂量。2.选取29例接受192Ir高剂量率IC BT的子宫颈癌或阴道癌患者,根据治疗时所使用的施源器分为标准三管施源器组16例,3D打印个体化施源器组13例。利用Nucletron Oncentra三维近距离治疗计划系统进行计划设计,运用剂量体积直方图对标准三管施源器组的56次后装治疗的计划和3D打印个体化施源器组的39次后装治疗的计划进行评估,比较两种腔内后装施源器用于患者后装治疗时的临床靶区剂量分布和危及器官的受照剂量。结果:1.两种计划在HR-CTV D90和IR-CTV D90相近的情况下,靶区剂量覆盖范围D100、V100,Optimized-Plan比Treatment-Plan分别增加20.07 cGy、0.36%差异具有统计学意义（P=0.002、P=0.003）;靶区高剂量体积V150、V200,Optimized-Plan比Treatment-Plan分别减小2.01%、3.19%差异具有统计学意义（P=0.001、P<0.001）。Optimized-Plan靶区剂量CI和DHI均优于Treatment-Plan,差异具有统计学意义（P<0.001、P=0.001）。膀胱、直肠、乙状结肠和小肠的D0.01cc、D1cc、D2cc和D5cc差异均具有显着性统计学意义（P<0.001）,Optimized-Plan的危及器官受照剂量均低于Treatment-Plan,膀胱、直肠、乙状结肠和小肠D2cc分别减小36.59cGy、37.18 cGy、24.75 cGy、14.89 cGy,D0.01cc分别减小67.28 cGy、58.99 cGy、23.80 cGy、26.35 cGy。2.在使HR-CTV D90近似为700cGy的情况下,3D打印个体化施源器组与标准三管施源器组靶区D100、V100差异无统计学意义（P=0.907、P=0.758）,V150、V200差异均无统计学意义（P=0.399、P=0.118）;3D打印个体化施源器组的IR-CTV D90（423.35±56.45）cGy比标准三管施源器组的IR-CTV D90（393.48±36.31）cGy增加了29.87 cGy,差异具有统计学意义（P=0.005）。3D打印个体化施源器组膀胱、乙状结肠和小肠的D0.01cc、D1cc、D2cc和D5cc均低于标准三管施源器组,但直肠D0.01cc、D1cc、D2cc和D5cc有所增加,差异均具有显着性统计学意义（P<0.05）。结论:1.与free-hand方式插针计划相比,虚拟优化插针计划具有剂量学优势,可提高靶区的照射剂量,显示出更适形的靶区覆盖和更均匀的剂量分布,同时各危及器官受照剂量都有不同程度的降低。这说明现有插植后装计划尚存在优化空间,如何在临床实践中将虚拟优化插针付诸实施是今后工作的研究方向。2.与标准三管施源器组相比较,使用3D打印个体化施源器在靶区达到处方剂量要求的同时,膀胱、乙状结肠和小肠受照剂量都有所降低,直肠受照剂量有一定的增加,但在剂量限制值范围内。利用3D打印技术制作的个体化阴道模具,适用于子宫完整、阴道狭窄的子宫颈癌及阴道癌患者的腔内后装治疗,临床疗效与不良反应尚需进一步观察。
李浩源[6]（2018）在《面向肺部穿刺的机器人力学交互与路径规划控制研究》文中认为肺穿刺手术具有创伤小、恢复快、操作灵活、临床应用广泛等特点,属于微创外科手术的范畴。然而在目前的肺穿刺手术中,医生徒手完成穿刺动作,一方面由于不能实时看到针尖位置以及术中辐射等原因,需要多次步进式盲穿;另一方面,手术中常用的斜尖柔性穿刺针会在进针过程中发生显着的弯曲变形,不能很好地跟随术前设计的直线路径,增加了徒手操作控制难度。采用机器人技术,依靠手术机器人把持穿刺器械,替代医生的徒手操作。采用有效的控制方法提高手术过程的稳定性、安全性和可控性,成为提高肺穿刺手术效果与质量的有效手段。本文以肺穿刺手术为背景,针对传统肺穿刺手术中存在的不足及术中对机器人的临床需求,开展对呼吸运动引起的靶点漂移、穿刺针-软组织力学交互机理、柔性针针尖偏移感知、穿刺针路径规划及控制方法等方面的研究,突破呼吸运动测量与预测、穿刺针-软组织力学交互机理、针尖偏移位置测量、手术路径规划等关键问题,为机器人辅助肺穿刺手术的应用提供理论基础和实验数据支撑。本文的主要研究内容如下:（1）肺穿刺手术机器人系统研究。根据传统肺穿刺手术流程及存在的问题,分析肺穿刺手术的环境及空间制约,研究肺穿刺手术机器人机械结构和控制系统,开发一套轻量化的、CT兼容的肺穿刺手术机器人系统,并制定适用于机器人辅助穿刺的手术流程。（2）呼吸运动采集与预测研究,解决“何时穿刺”的问题。采集并分析呼吸运动数据,将呼吸运动分为三个阶段,根据呼吸运动的关联模型,利用呼吸门控技术引导机器人在“呼气末”阶段穿刺。利用非参数回归方法进行呼吸运动预测,补偿采集设备的延迟,提前告知医生何时执行穿刺动作。（3）穿刺针-软组织力学交互机理与针尖轨迹感知。分析穿刺针受力特征,建立穿刺针力学模型,提出了基于力感知的针尖偏移量测量方法,并通过实验验证了方法的可行性和精度。研究基于运动学模型的针尖偏移轨迹,提出了基于力感知的“独轮车”模型关键参数测量方法,为后面轨迹规划奠定基础。（4）穿刺路径规划与控制。根据“独轮车”模型研究穿刺针平面路径规划,并将其拓展到三维空间路径规划,同时改进快速搜索随机树算法并将其用于柔性针路径规划。提出基于路径长度、距障碍物距离、转针次数的路径评估函数并选取最优路径。通过仿真验证了规划算法的可行性,并为后续实验奠定基础。（5）实验研究。通过力感知的方式获取“独轮车”模型的关键参数并验证测量精度;实施柔性针避障实验,验证了穿刺针轨迹规划控制的精度和避障效果;测量了机器人的定位精度,通过模型实验验证了穿刺精度、规划效果,最后在CT下进行模型实验,验证穿刺规划控制的正确性、穿刺机器人的可行性以及与CT的兼容性,为后续的实用化工作奠定技术基础。
柴磊[7]（2017）在《立体定向放射治疗系统的关键技术研究及实现》文中认为手术、化疗以及放射治疗是肿瘤治疗的三大手段,而其中放射治疗被70%的肿瘤患者使用。放疗的目标是将能量沉积于肿瘤内部,而肿瘤外部无能量沉积,但由于放射线的散射无法做到这一目标,因此实际中,放疗的要求是高剂量区集中于靶区内部,在耐受剂量内保护正常组织。对此,当今提出的精确放疗包含了“精确定位、精确计划、精确出束”。随着放疗的发展,精确放疗的手段从适形放疗发展到调强放疗再到容积旋转调强放疗。由于不同位置的肿瘤放射敏感性不一样,经研究发现,同样的总剂量,大剂量照射治疗后,肿瘤的敏感性会增加,并且合理的大剂量照射还能激发抗肿瘤免疫机制,从而提出了立体定向放射治疗手段,通过精确定位单次大剂量照射对靶区进行照射,同时保护正常组织及敏感器官。本文基于已被大量使用的直线加速器,提出了适用型立体定向放射治疗系统的概念,将当今医院已使用的加速器通过软件及硬件的优化实现可精确实施立体定向放疗。本文针对放疗定位、剂量计算、计划优化以及出束问题进行了研究及实现:首先,本文研究了放射线类的图像引导方式,由于其成像时间不可忽略无法实时监控、图像本身模糊以及引入额外剂量的缺陷,本文设计并实现了基于红外的双目定位系统。双目定位系统采用亚像素级的边缘提取,利用相机直接线性变换标定配合不均匀晶格修正算法,实现了空间中1mm精准度的三维定位功能,利用体膜上多个特征球与CT图像进行配准从而达到治疗中心实时定摆位功能;最后使用支持向量机对定摆位结果进行有效性判断,提供给医生消除呼吸带来的治疗中心偏移的手段。其次,作为计划优化的基础,本文总结了常用的剂量计算模型以及计算方法,在此基础上实现了笔形束核卷积的剂量计算方法,通过推导将笔形束核卷积演算为笔形束叠加方式,使用的加速器测量数据作为笔形束核,并对组织非均匀性以及轮廓非均匀性进行了校正。本文总结了常用的调强技术后,基于靶区的凹凸性提出了基于靶区分割的调强优化算法,通过对靶区轮廓的曲率遍历找到需要分割的凹形区域,将原靶区分割为多个靶区的加减组合,在靶区分割的基础上使用单纯形算法对各个分割靶区的射野权重进行优化,最终得到射野强度通量图。最后,将立体定向放疗的出束方式分为静态调强、动态调强以及旋转调强方式,在获得射野强度通量图的基础上,分别对射野强度图进行子野分割或叶片轨迹生成。对于静态调强方式,介绍了基本子野分割算法后,本文优化并实现了子野数目最优算法;对于动态调强,介绍了基本叶片轨迹算法后,本文实现了最短照射时间叶片轨迹生成算法;对于旋转调强,本文实现了照射弧等间隔子野分割算法。本文基于直线加速器放疗方式的基础,研究并实现了适用型立体定向放疗系统,保证了精确定位、精确计划、精确出束的精确放疗。
李军[8]（2016）在《基于Varian clinac-IX直线加速器放疗系统的技术分析和临床剂量学研究》文中指出放射治疗的理想目标是仅在肿瘤部位产生剂量沉积,而正常器官组织无剂量沉积。现代放疗技术虽然还没有达到此种水平,但计算机技术的发展所带来的现代精确放疗技术朝此理想化目标跨越了一大步。精确放疗其核心在于“精确定位、精确计划设计、精确治疗”。为实现精确放射治疗,在放射物理层面需要解决以下三个问题:如何确保放射剂量投射准确;针对不同肿瘤患者选择最优的放射治疗技术,如何设计出最优化的放射治疗计划;以及如何确保放射治疗计划能准确实施。本文旨在利用江苏省苏北人民医院放疗科Varian clinac-IX医用电子直线加速器,及配套使用的Varian Eclipse放射治疗计划系统、指型电离室、MatriXX剂量仪、二维电离室矩阵和COMPASS三维验证系统等设备所构成的完整放射治疗体系,对以上三方面的问题分别展开研究。研究内容和结论如下:首先,为确保射线投射准确,从以下四个方面进行了研究:（1）对高能X射线和电子束在水中吸收剂量的测量与计算方法进行研究,确保射线“质”的准确。研究结果表明,用指型电离室在水模体中测量,并使用IAEA（International Atomic Energy Agency）277号报告的计算方法得出在有效测量点的吸收剂量值与标准计算值之间的误差在0.17%0.54%之间,满足国家规定（≤2.0%）的要求,研究指出了加速器输出射线的能量大小是准确的;（2）研究加速器质量保证工作中常见的三种电离室（0.01 cm3、0.125 cm3以及0.6 cm3）的剂量响应特性,了解其性能特点,确保剂量监测的准确,从而能保证射线出束“量”的准确;（3）研究多叶准直器参数对射线传输的影响,并将这些参数引入到治疗计划系统中,通过TPS计算和实测比较得出,80%等剂量线面积重合度都大于95%,曲线的分离度均小于3 mm,研究指出了测量多叶准直器（Multileaf Collimator,MLC）的参数是保证射线传输和剂量计算准确性的必要条件;（4）研究IGRT全碳纤维治疗床对射线投射的影响,研究结果表明,IGRT全碳纤维治疗床对6 MV X线的衰减因子在0.9810.997,对15 MV X线的衰减因子在0.9840.999,所以设计放疗计划时必须使用虚拟床模式,确保当加速器机架旋转至IGRT全碳纤维治疗床的斜下方或正下方时,治疗床对射线的衰减可以得到与治疗计划系统（treatment planning system,TPS）的补偿修正,保证射线投射准确。其次,针对三维适形放疗、固定野调强放疗和容积旋转调强放疗这三种目前主流的放疗技术,分别以头颈部的鼻咽癌、胸部的乳腺癌、腹部盆腔的宫颈癌、多中心放疗的全中枢神经系统放疗以及危机器官在治疗靶区内的保护海马的全脑照射为例,进行放疗技术的比较剂量学研究,其中鼻咽癌、宫颈癌以及海马保护全脑照射都是进行调强和旋转容积调强放疗两种放疗技术的剂量学参数比较研究,而乳腺癌则是这三种放疗技术的剂量学参数比较研究,全中枢神经系统则采用三维适形放疗和调强放疗比较研究。研究结果表明,旋转容积调强放疗技术能获得更好的靶区剂量分布和更低的危及器官剂量受量,同时治疗跳数MU和治疗时间T更短,但旋转容积调强放疗技术对加速器自身的稳定性要求较高,并且优化过程耗时较长,降低了治疗的效率。另一方面,以宫颈癌5野调强计划为例,研究四组条件变量对剂量学参数的影响,这些条件变量包括X线能量（6 MV和15 MV）、治疗体位（仰卧位和俯卧位）、MLC调强方式（动态和静态）、剂量计算算法包括各向异性分析算法和笔形束卷积算法,研究结果表明,最佳的条件变量应是俯卧体位、各向异性算法（Anisotropic Analytical Algorithm,AAA）剂量算法、MLC动态调强滑窗以及能量为15 MV的高能X线。最后,分析剂量验证和位置验证的必要性。一方面,利用德国IBA公司的MatriXX、COMPASS剂量验证系统的技术优势,以食管癌为例进行剂量验证研究。研究结果表明,食管癌等中心处绝对剂量能够很好的与TPS达到一致;靶区和危及器官的γ通过率均在97%以上,从PD（Percent Different）值来看,GTV（Gross Tumor Volume）、CTV（Clinical Target Volume）、PTV（Planning Target Volume）的D95%、Dmean平均差异在2%以内;脊髓D1%平均差异2.04%;左肺和右肺的V5-30以V10为界差异呈逐渐增大趋势,处于1.5%以内;心脏V20-40差异也呈逐渐增大趋势,平均值差异为2.68%。另一方面,通过分析千伏级的锥形束计算机断层扫描的技术优势,并以肺癌容积旋转调强（Volumetric Modulated Arc Therapy,VMAT）计划为例进行位置验证研究。研究结果表明,.患者在x、y、z轴上的平均摆位误差分别为（0.05±0.16）、（0.09±0.32）、（-0.02±0.13）cm;系统误差在左右、头脚、前后方向分别为:0.28、0.37、0.25 cm;随机误差左右、头脚、前后方向分别为0.16 cm、0.32 cm、0.13 cm;CTV在x、y、z三个方向上的外扩值分别为0.82 cm、1.16 cm、0.72 cm。总之,在射线投射准确性方面,本文的研究结果解释了Varian clinac-IX加速器系统在哪些方面是如何对射线的准确投射产生影响,而了解这种影响是进行精确放疗的基础;在计划优化设计方面,本文的研究结果解决了各种典型病例的计划最优化设计方法,即获得满意的靶区剂量分布的同时,大大降低了危及器官和正常组织的受量;在剂量验证和位置验证研究方面,本文的研究分析了验证的必要性,提供了临床上验证的具体方法,可为临床肿瘤放射物理应用方面提供参考依据。
贾婧[9]（2015）在《基于红外和X射线的图像引导精准放射治疗系统关键技术研究》文中认为随着图像引导放疗技术的发展,放射治疗精度不断提高,如何更好地利用图像的信息引导放疗一直以来是研究热点和难点。肿瘤患者分次放疗间不可避免的摆位偏差,以及分次中呼吸运动等器官运动带来的误差大大降低了放射治疗精度,难以达到令人满意的治疗效果。另外,对靶区或周围正常组织发生的形变需要进行评估,进而对原治疗计划进行自适应调整,从而确保放射治疗的精度和质量。为解决上述问题,本文对图像引导放疗定位跟踪系统及其关键技术进行了深入研究。首先本文设计了图像引导精准放疗系统ARTS-IGRT2.0,系统基于红外定位引导和X射线成像验证,开展摆位误差测量实验,研究不同成像距离和角度对成像质量的影响,同时结合红外引导定位跟踪设备,针对分次间病人摆位进行快速精准校正,并实时定位跟踪分次中靶区的运动情况,为医生和物理师提供有效参考。其次,提出了基于双X射线成像的2D/3D配准方法和基于四元数的标记点三维配准方法。基于多分辨率双投影直接配准方法,2D/3D配准方法实现了由粗到细对二维图像和三维体数据同时进行配准处理,能够快速、精确得到平移和旋转六个自由度的配准结果。标记点三维配准方法解决了点集间对应关系不确定下的配准问题。同时,针对呼吸过程中基线漂移和不规律呼吸幅值与周期问题,发展了基于高斯核函数回归算法建立了非参数呼吸运动预测模型,测试结果表明该模型能快速预测呼吸状态的变化,预测误差小于2mmm,可以用于放疗中运动靶区的自动实时定位跟踪。最后,将上述技术初步用于肺癌立体定向放疗临床研究,针对肺癌病人治疗过程中出现的分次间靶区和危及器官形变偏差,基于放射治疗再计划系统进行原治疗计划的评估和自动优化,为临床提供指导和参考。本文测试了五个临床病例,较原治疗计划,重新优化后计划在PTV剂量和分布均匀性方面表现更佳,95%的处方剂量所覆盖的靶区体积平均提高了7.56%,危及器官的最大剂量平均降低了3.84%。
杨金山,魏永兵,侯超,李静,朱瑞霞[10]（2014）在《CT/MRI诊断影像融合对非小细胞肺癌脑转移瘤靶区及三维适形治疗影响》文中提出目的:比较CT图像和CT/MRI融合图像来源的肺癌脑转移肿瘤靶区,评价CT/MRI融合靶区容积应用于三维适形放射治疗时,对治疗剂量的影响。方法:将20例非小细胞肺癌脑转移患者的增强CT和MRI扫描的图像传送至图像处理工作站,在CT和CT/MRI融合图像上分别勾画GTV和周围重要的器官。每个病例分别在CT图像和CT/MRI融合图像都做1个三维适形放射治疗计划。肿瘤的处方剂量为60 Gy,比较2个治疗计划中肿瘤靶区的95%容积（D95）受照平均剂量、周围正常组织的5%容积（D5）受照平均剂量。结果:CT/MRI融合图像上的肿瘤靶区平均比CT上的肿瘤靶区大21.32%。用CT上勾画的靶区有一部分肿瘤处于低剂量区,CT/MRI融合图像上的靶区D95剂量分布较好,但在周围重要器官的剂量分布较高。结论:CT/MRI融合图像有助于靶区的确定,在三维适形放射治疗计划上的肿瘤靶区剂量分布足够,能提高靶区勾画的准确性,更利于精确放疗的实施。
二、立体定向适形放射计划中CT图像三维重建的一点体会（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、立体定向适形放射计划中CT图像三维重建的一点体会（论文提纲范文）
（1）锥束CT智能精准引导放射治疗关键问题研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 研究背景及其意义 |
| 1.2 锥束CT成像技术 |
| 1.2.1 锥束CT硬件系统 |
| 1.2.2 锥束CT重建算法 |
| 1.3 锥束CT引导放疗的关键问题及其国内外研究现状 |
| 1.3.1 锥束CT伪影修正 |
| 1.3.2 锥束CT引导靶区定位 |
| 1.3.3 放疗预后智能诊断 |
| 1.3.4 锥束CT引导放疗关键技术的评价指标 |
| 1.4 技术路线和论文的组织架构 |
| 第2章 定量锥束CT成像技术 |
| 2.1 基于阻挡器的锥束CT散射修正技术 |
| 2.1.1 阻挡器几何结构的建模 |
| 2.1.2 散射信号提取 |
| 2.1.3 基于阻挡器的三维重建算法 |
| 2.1.4 实验结果 |
| 2.1.5 讨论与总结 |
| 2.2 基于先验计划CT的锥束CT散射修正技术 |
| 2.2.1 工作流程 |
| 2.2.2 散射噪声抑制 |
| 2.2.3 GPU加速 |
| 2.2.4 实验结果 |
| 2.2.5 讨论与总结 |
| 2.3 基于深度卷积神经网络的分割辅助锥束CT散射修正 |
| 2.3.1 算法流程 |
| 2.3.2 利用深度卷积神经网络进行锥束CT分割 |
| 2.3.3 使用自适应滤波器进行散射伪影估计 |
| 2.3.4 结果 |
| 2.3.5 讨论与总结 |
| 2.4 自适应迭代环形伪影修正法 |
| 2.4.1 算法流程 |
| 2.4.2 利用相对全变分提取病人结构信息 |
| 2.4.3 环形伪影的提取 |
| 2.4.4 迭代停止标准 |
| 2.4.5 实验结果 |
| 2.4.6 讨论与总结 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 精准锥束CT引导靶区定位技术 |
| 3.1 基于one-shot学习的锥束CT前列腺定位技术 |
| 3.1.1 算法流程 |
| 3.1.2 深度学习模型 |
| 3.1.3 标记数据集的生成 |
| 3.1.4 测试T2RN模型 |
| 3.1.5 实验结果 |
| 3.1.6 讨论与总结 |
| 3.2 基于窄带匹配的无监督学习弹性配准技术 |
| 3.2.1 靶区勾画传播流程 |
| 3.2.2 基于窄带匹配的无监督学习 |
| 3.2.3 前列腺患者数据 |
| 3.2.4 靶区勾画的评估方法 |
| 3.2.5 实验结果 |
| 3.2.6 讨论与总结 |
| 第4章 放疗预后智能诊断技术 |
| 4.1 研究背景 |
| 4.2 入选的病人 |
| 4.3 影像的采集与处理 |
| 4.4 深度学习模型 |
| 4.5 实验结果 |
| 4.6 讨论与总结 |
| 第5章 结束语 |
| 5.1 本文工作总结 |
| 5.2 未来的研究方向 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（2）医用机械臂二次摆位中肿瘤位置精度保持机制的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及其意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 机械臂精度保持机制国内外研究现状 |
| 1.2.2 医用机械臂及放疗摆位方法国内外研究现状 |
| 1.2.3 生物行为影响的靶区精度保持国内外研究现状 |
| 1.3 本文主要工作内容 |
| 第2章 生物行为影响的软组织及肿瘤变形分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 呼吸运动影响的软组织变形误差 |
| 2.2.1 呼吸运动的影响 |
| 2.2.2 呼吸运动建模 |
| 2.2.3 呼吸运动预测及评价指标 |
| 2.3 生物力学特性影响的软组织变形分析 |
| 2.3.1 生物力学特性的影响 |
| 2.3.2 软组织应力应变 |
| 2.3.3 肺组织生物力学特性建模 |
| 2.4 生本章小结 |
| 第3章 软组织三维模型及有限元建模 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 传统三维模型重建 |
| 3.3 利用医学影像重建软组织三维模型 |
| 3.3.1 医学影像获取及处理 |
| 3.3.2 软组织及肿瘤分割 |
| 3.3.3 肺组织及肿瘤三维模型重建 |
| 3.4 软组织有限元建模 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 二次摆位分析及肿瘤位置误差补偿关联模型 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 有限元仿真 |
| 4.2.1 有限元计算模型 |
| 4.2.2 仿真参数设置 |
| 4.2.3 模拟仿真 |
| 4.3 二次摆位中位置误差分析 |
| 4.3.1 单自由度摆位误差分析 |
| 4.3.2 多自由度摆位误差分析 |
| 4.3.3 综合摆位误差分析 |
| 4.4 二次摆位肿瘤位置误差补偿机制 |
| 4.4.1 医用摆位机械臂摆位介绍 |
| 4.4.2 运动学分析与控制系统建模 |
| 4.4.3 前馈误差补偿关联模型建立 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 二次摆位肿瘤位置精度保持机制及验证方法 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 肿瘤变形误差验证方法 |
| 5.3 二次摆位补偿方法验证 |
| 5.3.1 前馈修正误差补偿流程 |
| 5.3.2 实验设备 |
| 5.3.3 前馈修正误差补偿实验 |
| 5.4 前馈修正误差补偿在放疗摆位中的应用 |
| 5.5 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 总结 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录 |
（3）共面模板辅助技术在大分割三维后装放射治疗周围型中晚期非小细胞肺癌中的应用研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| 英文摘要 |
| 前言 |
| 材料与方法 |
| 结果 |
| 讨论 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 英汉缩略词对照表 |
| 非小细胞肺癌放射治疗的研究进展(综述) |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表论文情况 |
| 致谢 |
（4）面向肺癌粒子植入手术的剂量规划及术中导航研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 字母注释表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景与意义 |
| 1.2 治疗计划及导航系统现状 |
| 1.2.1 治疗计划系统国内外研究现状 |
| 1.2.2 手术导航系统国内外研究现状 |
| 1.3 逆向剂量优化算法及其研究现状 |
| 1.3.1 近距离放射治疗的发展 |
| 1.3.2 逆向剂量优化 |
| 1.4 图像导航空间注册算法及其研究现状 |
| 1.4.1 图像导航空间定位技术 |
| 1.4.2 空间注册配准 |
| 1.5 论文主要内容及章节安排 |
| 第二章 肺癌粒子植入中的混合逆向剂量优化 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 放射性粒子植入治疗方式 |
| 2.3 放射性粒子剂量计算方法 |
| 2.3.1 传统的粒子剂量计算方法 |
| 2.3.2 AAPM推荐的剂量计算方法 |
| 2.3.3 蒙特卡罗模拟剂量计算方法 |
| 2.3.4 剂量计算方法比较 |
| 2.4 改进的模拟退火算法 |
| 2.4.1 模拟退火算法简介 |
| 2.4.2 改进的模拟退火算法 |
| 2.5 基于DVH的逆向优化评估 |
| 2.5.1 逆向评估 |
| 2.5.2 逆向优化评估算法的执行 |
| 2.6 临床实验 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 基于联合稀疏表示的三维非共面剂量优化 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 个性化非共面模板 |
| 3.2.1 共面模板的缺陷 |
| 3.2.2 个性化非共面模板 |
| 3.2.3 个性化非共面模板的优势 |
| 3.3 联合稀疏表示 |
| 3.3.1 稀疏表示 |
| 3.3.2 联合稀疏表示 |
| 3.4 个性化非共面模板的剂量优化 |
| 3.4.1 初始粒子预估器 |
| 3.4.2 粒子优化器 |
| 3.5 实验验证 |
| 3.5.1 实验准备 |
| 3.5.2 实验执行与结果分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 改进的ICP注册配准实现肺癌粒子植入导航 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 手术导航中坐标系的定义 |
| 4.2.1 图像坐标系 |
| 4.2.2 器械坐标系 |
| 4.2.3 患者坐标系 |
| 4.3 手术导航中的注册技术 |
| 4.4 改进的ICP算法完成患者注册 |
| 4.4.1 改进的ICP算法介绍 |
| 4.4.2 粗配准过程 |
| 4.4.3 精配准过程 |
| 4.5 实验验证 |
| 4.5.1 预测精度模拟实验 |
| 4.5.2 空间注册实验 |
| 4.5.3 可视化实时追踪实验 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 术前剂量规划驱动的模板自动定位方法 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 模板自动定位方法 |
| 5.3 肺癌粒子植入手术导航系统平台 |
| 5.3.1 导航系统平台软件组成 |
| 5.3.2 导航系统平台硬件组成 |
| 5.4 术前剂量规划驱动的模板自动定位方法 |
| 5.5 模板自动定位方法流程 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 肺癌粒子植入手术导航系统平台相关实验 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 剂量规划驱动的模板自动定位精度实验 |
| 6.2.1 导航机器人定位精度 |
| 6.2.2 模板定位精度对比实验 |
| 6.2.3 实验结果与分析 |
| 6.3 肺癌粒子植入手术导航系统动物实验 |
| 6.3.1 动物实验准备 |
| 6.3.2 动物实验执行 |
| 6.3.3 实验结果及分析 |
| 6.4 肺癌粒子植入手术导航系统临床手术 |
| 6.4.1 实验数据获取 |
| 6.4.2 实验结果与分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 本文创新点 |
| 7.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（5）宫颈癌三维后装治疗插植针路径优化及施源器改进的剂量学研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 相关研究现状与发展 |
| 1.2.1 宫颈癌近距离放射治疗的发展 |
| 1.2.2 宫颈癌近距离放射治疗技术的发展与改进 |
| 1.2.3 3D打印技术及其在宫颈癌后装治疗中的应用研究 |
| 1.3 研究内容及意义 |
| 第2章 宫颈癌三维后装治疗插植针路径优化的可行性研究 |
| 2.1 研究背景 |
| 2.2 材料与方法 |
| 2.2.1 患者资料 |
| 2.2.2 主要仪器与设备 |
| 2.2.3 研究操作流程 |
| 2.2.3.1 施源器置入与CT模拟定位 |
| 2.2.3.2 靶区勾画与处方设定 |
| 2.2.3.3 后装计划设计 |
| 2.2.4 计划评估指标 |
| 2.2.5 统计学方法 |
| 2.3 结果 |
| 2.3.1 靶区剂量参数比较 |
| 2.3.2 剂量分布的适形性与均匀性比较 |
| 2.3.3 危及器官剂量参数比较 |
| 2.3.3.1 膀胱受照剂量评估 |
| 2.3.3.2 直肠受照剂量评估 |
| 2.3.3.3 乙状结肠受照剂量评估 |
| 2.3.3.4 小肠受照剂量评估 |
| 2.3.4 虚拟计划引导后装治疗 |
| 2.4 讨论 |
| 2.4.1 free-hand方式插植计划和虚拟优化插植计划剂量差异分析 |
| 2.4.2 研究的优势与局限 |
| 2.5 小结 |
| 第3章 宫颈癌三维腔内后装治疗两种施源器的剂量学比较 |
| 3.1 研究背景 |
| 3.2 材料与方法 |
| 3.2.1 患者资料 |
| 3.2.2 主要仪器与设备 |
| 3.2.3 研究操作流程 |
| 3.2.3.1 施源器置入与CT模拟定位 |
| 3.2.3.2 靶区勾画与处方设定 |
| 3.2.3.3 后装计划设计 |
| 3.2.4 计划评估指标 |
| 3.2.5 统计学方法 |
| 3.3 结果 |
| 3.3.1 靶区剂量参数比较 |
| 3.3.2 危及器官剂量参数比较 |
| 3.3.2.1 膀胱受照剂量评估 |
| 3.3.2.2 直肠受照剂量评估 |
| 3.3.2.3 乙状结肠受照剂量评估 |
| 3.3.2.4 小肠受照剂量评估 |
| 3.4 讨论 |
| 3.4.1 标准三管施源器组与3D打印施源器组剂量差异分析 |
| 3.4.2 研究的优势与局限 |
| 3.5 小结 |
| 第4章 总结与展望 |
| 4.1 研究总结 |
| 4.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者攻读学位期间的研究成果 |
| 致谢 |
（6）面向肺部穿刺的机器人力学交互与路径规划控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景与研究意义 |
| 1.2 医疗机器人研究现状 |
| 1.2.1 医疗机器人分类 |
| 1.2.2 穿刺手术机器人现状 |
| 1.2.3 呼吸运动预测研究 |
| 1.2.4 穿刺针与软组织交互作用研究 |
| 1.2.5 穿刺路径规划控制研究 |
| 1.3 肺穿刺机器人关键技术 |
| 1.4 论文主要研究内容 |
| 第二章 肺穿刺手术机器人系统 |
| 2.1 肺穿刺手术需求分析 |
| 2.1.1 传统肺穿刺手术流程 |
| 2.1.2 肺穿刺手术的环境空间约束 |
| 2.1.3 机器人辅助肺穿刺手术功能需求分析 |
| 2.2 肺穿刺手术机器人系统设计 |
| 2.2.1 肺穿刺手术机器人系统组成 |
| 2.2.2 肺穿刺手术机器人本体结构设计 |
| 2.2.3 肺穿刺手术机器人控制系统设计 |
| 2.3 肺穿刺手术机器人运动学分析 |
| 2.3.1 运动学建模 |
| 2.3.2 运动学分析 |
| 2.4 肺穿刺机器人系统手术流程 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 穿刺过程中呼吸运动采集与预测 |
| 3.1 呼吸运动关联模型 |
| 3.2 呼吸运动数据采集 |
| 3.2.1 呼吸运动特征描述 |
| 3.2.2 体外数据采集系统 |
| 3.2.3 呼吸运动采集实验 |
| 3.3 呼吸信号分析 |
| 3.3.1 呼吸信号预处理 |
| 3.3.2 呼吸门控 |
| 3.4 呼吸运动预测算法 |
| 3.4.1 常规预测方法 |
| 3.4.2 非参数回归预测算法 |
| 3.5 呼吸运动预测仿真 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 穿刺针-软组织力学交互机理与针尖轨迹感知 |
| 4.1 穿刺针规格及分类 |
| 4.2 穿刺过程中刚性针力学特性分析 |
| 4.2.1 刚性针软组织交互力学特性 |
| 4.2.2 刚性针软组织交互力学实验研究 |
| 4.3 穿刺过程中柔性针力学特性分析 |
| 4.4 基于力感知的针尖偏移位置测量 |
| 4.4.1 双三角载荷分布模型 |
| 4.4.2 切割力与三角分布载荷模型 |
| 4.4.3 切割力与倒三角载荷模型 |
| 4.5 基于力感知的针尖偏移测量实验研究 |
| 4.5.1 实验设备 |
| 4.5.2 实验结果 |
| 4.5.3 实验结论 |
| 4.6 基于运动学的针尖偏移研究 |
| 4.6.1 “自行车”模型 |
| 4.6.2 “独轮车”模型 |
| 4.6.3 运动学模型关键参数获取实验 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 穿刺针路径规划与控制 |
| 5.1 刚性针路径规划 |
| 5.1.1 刚性针路径规划空间分析 |
| 5.1.2 刚性针最优路径评估 |
| 5.2 柔性穿刺针路径规划与控制 |
| 5.2.1 柔性穿刺针控制 |
| 5.2.2 柔性针平面路径规划 |
| 5.2.3 基于RRT算法的柔性针路径规划 |
| 5.2.4 柔性针最优路径评估 |
| 5.3 路径规划仿真实验 |
| 5.3.1 刚性针穿刺路径规划仿真 |
| 5.3.2 斜尖柔性穿刺针路径规划仿真 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 仿真与实验 |
| 6.1 柔性穿刺针轨迹规划及控制实验 |
| 6.2 肺穿刺手术机器人实验 |
| 6.2.1 实验系统 |
| 6.2.2 肺穿刺手术机器人定位精度测试实验 |
| 6.2.3 肺穿刺手术机器人模型实验 |
| 6.2.4 CT引导穿刺模型实验 |
| 6.3 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表论文与研究成果清单 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（7）立体定向放射治疗系统的关键技术研究及实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 注释表 |
| 缩略词 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 立体定向放疗的优势 |
| 1.1.2 立体定向放疗的发展历史 |
| 1.2 立体定向系统组成及实现方法 |
| 1.3 立体定向放疗的国内外研究现状 |
| 1.4 本文主要研究内容及意义 |
| 第二章 实时引导精确定位 |
| 2.1 基于双目的定位系统 |
| 2.2 双目定位系统设计 |
| 2.3 特征球空间精确定位 |
| 2.3.1 相机标定 |
| 2.3.2 图像处理 |
| 2.3.3 立体匹配 |
| 2.3.4 双目立体三维重建 |
| 2.4 治疗中心及病人姿态实时定位 |
| 2.4.1 定位流程 |
| 2.4.2 定位原理 |
| 2.5 呼吸控制 |
| 2.5.1 SVM介绍 |
| 2.5.2 基于SVM的呼吸判断 |
| 2.6 定位结果及讨论 |
| 2.6.1 三维重建验证 |
| 2.6.2 治疗中心定位验证 |
| 2.6.3 呼吸判断验证 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 立体定向放疗剂量计算 |
| 3.1 剂量计算模型 |
| 3.2 基于测量数据的剂量计算 |
| 3.2.1 规则射野剂量计算 |
| 3.2.2 非规则射野剂量计算 |
| 3.3 基于模型剂量计算 |
| 3.3.1 原射线散射线分离法 |
| 3.3.2 蒙特卡罗(Monte Carlo,MC)法 |
| 3.3.3 核函数卷积法 |
| 3.4 笔形束累加剂量计算的研究与实现 |
| 3.4.1 笔形束叠加原理及推导 |
| 3.4.2 笔形束核获取 |
| 3.4.3 组织不均匀校准 |
| 3.4.4 轮廓不均匀校准 |
| 3.4.5 基于笔形束叠加的剂量计算 |
| 3.5 剂量计算结果 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 立体定向放疗调强优化 |
| 4.1 调强放疗技术 |
| 4.2 调强优化模块 |
| 4.2.1 射野方向优化 |
| 4.2.2 射野强度优化 |
| 4.2.3 目标函数 |
| 4.3 调强优化算法 |
| 4.3.1 确定性优化算法 |
| 4.3.2 随机性优化算法 |
| 4.4 基于凹凸形状的调强算法的研究及实现 |
| 4.4.1 基于图形的靶区切割 |
| 4.4.2 基于图形分割的调强优化 |
| 4.5 调强优化结果 |
| 4.5.1 凹形形状分割结果 |
| 4.5.2 靶区优化结果 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 射野强度图转化 |
| 5.1 基于多叶光栅的调强放疗 |
| 5.2 静态调强模式 |
| 5.2.1 子野分割基本算法 |
| 5.2.2 子野数目最优算法 |
| 5.2.3 子野分割对比 |
| 5.3 动态调强模式 |
| 5.3.1 叶片轨迹基本算法 |
| 5.3.2 叶片轨迹最短照射时间算法 |
| 5.4 旋转调强模式 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 研究工作总结 |
| 6.2 研究工作创新点 |
| 6.3 研究工作展望 |
| 参考文献 |
| 在校期间的研究成果及发表的学术论文 |
| 致谢 |
（8）基于Varian clinac-IX直线加速器放疗系统的技术分析和临床剂量学研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 注释表 |
| 缩略词 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 放射治疗及适应症 |
| 1.1.2 外照射放疗技术的分类 |
| 1.2 精确放射治疗需要解决的物理问题 |
| 1.3 三个问题在Varian clinac-IX系统中的现状分析及必要性研究 |
| 1.3.1 射线投射准确性问题 |
| 1.3.2 放射治疗计划最优化设计问题 |
| 1.3.3 放疗计划实施的准确性问题 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第二章 Varian clinac-IX直线加速器及其放射治疗系统技术分析 |
| 2.1 Varian clinac-IX加速器基本原理及构成 |
| 2.1.1 基本原理 |
| 2.1.2 基本构成 |
| 2.2 Varian clinac-IX放疗技术特点 |
| 2.2.1 MLC技术 |
| 2.2.2 IMRT技术特点 |
| 2.2.3 VMAT调强技术特点 |
| 2.2.4 EPID技术 |
| 2.2.5 基于OBI系统的Cone Beam CT技术 |
| 2.2.6 Eclipse TPS系统 |
| 2.3 放射治疗一般流程 |
| 2.3.1 制定治疗方案 |
| 2.3.2 治疗体位选择及固定 |
| 2.3.3 影像学资料获取 |
| 2.3.4 靶区和OARs勾画 |
| 2.3.5 计划设计和评估优化 |
| 2.3.6 放疗计划验证 |
| 2.3.7 放疗实施 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 剂量投射准确性研究 |
| 3.1 高能X射线和电子束水中吸收剂量的测量与计算 |
| 3.1.1 实验材料及研究方法 |
| 3.1.2 测量和计算结果 |
| 3.1.3 测量结果的分析和总结 |
| 3.2 三种指型电离室的剂量响应特性研究 |
| 3.2.1 材料准备和研究方法 |
| 3.2.2 电离室剂量响应特性测量结果 |
| 3.2.3 实验结果的讨论和总结 |
| 3.3 IGRT全碳纤维治疗床的剂量学研究 |
| 3.3.1 材料准备及研究方法 |
| 3.3.2 实验测量结果 |
| 3.3.3 实验结果的讨论和总结 |
| 3.4 加速器MLC物理参数的测量与验证的研究 |
| 3.4.1 材料准备与研究方法 |
| 3.4.2 MLC参数测量结果 |
| 3.4.3 实验结果讨论 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 五种典型肿瘤的临床放疗技术选择研究 |
| 4.1 鼻咽癌的IMRT和VMAT计划对比研究 |
| 4.1.1 实验材料与研究方法 |
| 4.1.2 两种计划剂量学参数对比结果 |
| 4.1.3 实验结果讨论和总结 |
| 4.2 乳腺癌 3D-CRT、IMRT及VMAT三种计划对比研究 |
| 4.2.1 实验材料和研究方法 |
| 4.2.2 三种计划的剂量学参数比较结果 |
| 4.2.3 实验结果讨论和总结 |
| 4.3 宫颈癌IMRT和VMAT计划比较研究 |
| 4.3.1 实验材料与研究方法 |
| 4.3.2 IMRT和VMAT两种计划的剂量学参数对比结果 |
| 4.3.3 实验结果讨论和总结 |
| 4.4 全中枢神经系统放疗中不同治疗计划的剂量学研究 |
| 4.4.1 实验材料与研究方法 |
| 4.4.2 3D-CRT和IMRT计划的剂量学参数对比结果 |
| 4.4.3 实验结果讨论和总结 |
| 4.5 全脑照射中不同调强放疗计划对保护海马的剂量学研究 |
| 4.5.1 实验材料与研究方法 |
| 4.5.2 IMRT和VMAT计划的剂量学参数对比结果 |
| 4.5.3 实验结果讨论和总结 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 IMRT计划设计中四类条件变量选择研究 |
| 5.1 实验材料与研究方法 |
| 5.1.1 病例选择 |
| 5.1.2 体位固定与影像获取 |
| 5.1.3 勾画靶区及OARs和临床要求 |
| 5.1.4 评估指标 |
| 5.2 单变量和多变量剂量学参数对比结果 |
| 5.2.1 单变量的剂量学参数比较 |
| 5.2.2 组合变量剂量学参数比较 |
| 5.3 实验结果的分析和总结 |
| 5.3.1 选用俯卧位治疗体位 |
| 5.3.2 选用AAA剂量计算算法 |
| 5.3.3 选用SW调强运动方式 |
| 5.3.4 选用 15MV的X射线 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 放疗计划剂量验证和摆位位置验证研究 |
| 6.1 放疗计划剂量验证 |
| 6.1.1 放疗计划剂量验证必要性分析 |
| 6.1.2 验证设备 |
| 6.1.3 以食管癌为例进行VMAT剂量验证研究 |
| 6.2 放疗实施的过程中的摆位位置验证研究 |
| 6.2.1 放疗摆位位置验证的必要性 |
| 6.2.2 KV-CBCT位置验证系统 |
| 6.2.3 以肺癌为例进行KV-CBCT位置验证研究 |
| 6.3 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 研究工作总结 |
| 7.2 研究工作创新点 |
| 7.3 研究工作不足与展望 |
| 参考文献 |
| 在校期间的研究成果及发表的学术论文 |
| 致谢 |
（9）基于红外和X射线的图像引导精准放射治疗系统关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 图像引导放射治疗的发展 |
| 1.1.2 立体定向放射治疗的发展 |
| 1.1.3 自适应放射治疗的发展 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 放疗定位跟踪系统的国内外研究 |
| 1.2.2 肺部肿瘤立体定向放射治疗 |
| 1.2.3 自适应计划在放射治疗中的应用 |
| 1.3 论文研究目标和意义 |
| 1.3.1 研究目标 |
| 1.3.2 研究意义 |
| 1.4 论文主要内容和结构 |
| 第二章 图像引导放疗系统定位跟踪基本原理 |
| 2.1 双目视觉立体定位基本原理 |
| 2.2 双X射线成像原理 |
| 2.2.1 坐标变换 |
| 2.2.2 数字影像重建技术 |
| 2.3 医学图像配准原理 |
| 2.3.1 医学图像配准方法 |
| 2.3.2 医学图像配准流程 |
| 2.3.3 图像配准工具包ITK简介 |
| 2.4 小结 |
| 第三章 基于红外及X射线的图像引导精准放疗系统设计与实现 |
| 3.1 软件系统 |
| 3.1.1 设计目标与原则 |
| 3.1.2 系统架构与流程 |
| 3.1.3 主要模块与功能 |
| 3.2 硬件系统 |
| 3.2.1 设计目标与原则 |
| 3.2.2 硬件系统设计与实现 |
| 3.3 系统测试 |
| 3.3.1 双X射线图像采集与配准验证 |
| 3.3.2 红外定位跟踪稳定性验证 |
| 3.3.3 红外定位跟踪静态空间精度验证 |
| 3.3.4 红外定位跟踪动态空间精度验证 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 基于红外及X射线图像引导精准放疗系统关键算法研究 |
| 4.1 基于双X射线成像的2D和3D医学图像配准方法 |
| 4.1.1 概述 |
| 4.1.2 实例分析 |
| 4.2 基于四元数的标记点三维配准 |
| 4.2.1 基于外部标记点的坐标转换 |
| 4.2.2 测试分析 |
| 4.3 基于高斯核函数回归模型的呼吸运动预测 |
| 4.4 小结 |
| 第五章 基于自适应计划的肺部肿瘤放射治疗临床剂量评估 |
| 5.1 临床评估流程 |
| 5.1.1 病人描述 |
| 5.1.2 计划设计 |
| 5.1.3 形变配准 |
| 5.1.4 剂量约束 |
| 5.2 评估结果与讨论 |
| 5.2.1 形变配准 |
| 5.2.2 剂量约束 |
| 5.3 小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.1.1 论文内容总结 |
| 6.1.2 论文贡献(创新)之处 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文 |
| 在读期间申请专利 |
| 在读期间参与项目 |
四、立体定向适形放射计划中CT图像三维重建的一点体会（论文参考文献）
- [1]锥束CT智能精准引导放射治疗关键问题研究[D]. 梁晓坤. 中国科学院大学(中国科学院深圳先进技术研究院), 2021(01)
- [2]医用机械臂二次摆位中肿瘤位置精度保持机制的研究[D]. 李瑞星. 兰州理工大学, 2021(01)
- [3]共面模板辅助技术在大分割三维后装放射治疗周围型中晚期非小细胞肺癌中的应用研究[D]. 石翔翔. 西南医科大学, 2020(10)
- [4]面向肺癌粒子植入手术的剂量规划及术中导航研究[D]. 马晓东. 天津大学, 2019(01)
- [5]宫颈癌三维后装治疗插植针路径优化及施源器改进的剂量学研究[D]. 陈祥. 南华大学, 2019(01)
- [6]面向肺部穿刺的机器人力学交互与路径规划控制研究[D]. 李浩源. 北京理工大学, 2018
- [7]立体定向放射治疗系统的关键技术研究及实现[D]. 柴磊. 南京航空航天大学, 2017(02)
- [8]基于Varian clinac-IX直线加速器放疗系统的技术分析和临床剂量学研究[D]. 李军. 南京航空航天大学, 2016(11)
- [9]基于红外和X射线的图像引导精准放射治疗系统关键技术研究[D]. 贾婧. 中国科学技术大学, 2015(09)
- [10]CT/MRI诊断影像融合对非小细胞肺癌脑转移瘤靶区及三维适形治疗影响[J]. 杨金山,魏永兵,侯超,李静,朱瑞霞. 中国医学创新, 2014(29)