基于空間連續(xù)性的4D-CT圖像排序算法研究.pdf

1、4D-CT圖像應(yīng)用于腫瘤的放線治療中，能夠在全呼吸周期中定位腫瘤的運(yùn)動(dòng)，較好地消除由于呼吸運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的圖像偽影，不僅能夠真實(shí)的顯示腫瘤和器官的空間形態(tài)，還可以反映腫瘤和器官的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，有助于縮小靶區(qū)的外放邊界，輔助進(jìn)行精確的4D圖像引導(dǎo)放療。在提高靶區(qū)受照劑量的同時(shí)，降低對(duì)正常組織的毒副作用，幫助醫(yī)生根據(jù)病人靶區(qū)的運(yùn)動(dòng)特征進(jìn)行個(gè)體化的放療計(jì)劃設(shè)計(jì)，為實(shí)現(xiàn)精確放療提供有力的圖像支持。
　　目前，4D-CT在臨床應(yīng)用中需要依靠外部呼吸信

2、號(hào)檢測(cè)裝置提供呼吸信號(hào)運(yùn)動(dòng)信息。通常的做法是在掃描病人同時(shí)，在病人身體表面外加呼吸周期記錄裝置，這需要外加裝置，而且軸向位置呼吸相位匹配的精確度低。為此，本文提出了一種新穎的軸向位置之間圖像相位自動(dòng)匹配算方法，不需要外部呼吸監(jiān)測(cè)裝置。它基于圖像的軸向自然空間連續(xù)特征，尋找相鄰床位之間呼吸相位相同的圖像，將其歸入相應(yīng)的圖像集合中，以此類推，直到全部床位的圖像都?xì)w入到相應(yīng)相位的圖像集合中。這樣所有4D-CT圖像數(shù)據(jù)集合都可以在各軸向位置間自

3、然無(wú)縫接合。針對(duì)圖像相位匹配的排序算法，本文主要完成了以下工作：
　　(1)在計(jì)算并判斷兩個(gè)相鄰床位的圖像相位是否匹配時(shí)，首先量化并計(jì)算參考排序床位中同一個(gè)呼吸相位的圖像間的互相關(guān)系數(shù)，并將此互相關(guān)系數(shù)作為該呼吸相位下的空間連續(xù)性指標(biāo)，然后再計(jì)算相鄰床位的圖像間的互相關(guān)系數(shù)，最后根據(jù)空間連續(xù)性指標(biāo)來(lái)判斷兩組圖像的呼吸相位是否匹配。
　　(2)在圖像相位匹配過(guò)程中，本文改進(jìn)了傳統(tǒng)的“菊花鏈”式的單幅圖像排序方式，首次提出了循環(huán)