x线透射图像中靶区的检测

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1、目录5．1灰度级扩展模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯315．1．1建立灰度级模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯315．1．2灰度级模型用于搜索匹配⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯325．2多尺度模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯335．2．1多尺度图像分析的思想⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯335．2．2多尺度模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯345．3实验与分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯365．3．1多尺度高斯金字塔⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

2、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯365．3．2靶区的搜索⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯375．4本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．43第六章总结与展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯446．1本文工作总结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯446．2后续工作展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．45致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯46参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．

3、．47攻读硕士学位期间发表的论文⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯50IV第一章绪论1．1课题的背景1．1．1放射治疗放射治疗主要用于恶性肿瘤，它与外科手术治疗、化学药物治疗组成了肿瘤三大治疗手段，三种治疗手段单独或综合使用，对病人实施最佳治疗方式以达到预期的生物医学疗效。放射治疗是利用放射线治疗肿瘤常用且有效的一种方法，已经经历了一个多世纪的发展历史，在伦琴发现X线之后，很快就用于临床治疗肿瘤，直到目前放射治疗仍是恶性肿瘤重要的局部治疗方法。大约70％的癌症病人在治疗癌症的过程中需要用放射治疗，约有40％的癌症可以用放疗根治。放射治疗在肿瘤治疗中的作用和地位日益突

4、出，已经成为治疗恶性肿瘤的主要手段之一【l】。在实施放射治疗前，医学物理师需要制定放射治疗计划，放射治疗计划包括以下几个步骤：确定治疗区域；设计射线束的几何形状；确定靶区放射剂量；放射治疗计划的评价。放射治疗的基本目标是努力提高放射治疗的治疗增益比，即最大限度地将放射线的剂量集中到病灶(靶区)内，杀灭肿瘤细胞，而使正常组织和器官少受或免受不必要的照射。1．1．2靶区定位及影响因素靶区的准确规划是保证放射治疗有效实施的重要步骤之一，靶区的形状决定照射野的形状，精确定位靶区才能在布置照射野时，使射线按照靶区形状的要求分布，从而提高肿瘤的局部控制率，达到较好的治疗效果。然而，目前有诸多

5、因素限制了肿瘤放疗的临床应用效果，其中包括靶区如何精确确定，复杂的放疗计划如何进行验证，放疗实施精准性如何保证等等。实现肿瘤精确放疗第一步需要明确放疗的靶区，哪些是需要照射的肿瘤，哪些是需要保护的正常组织和器官。在具体放疗计划实施过程中，由于肿瘤位置、病人呼吸、器官运动等原因，造成肿瘤目标定位比较困难，肿瘤局部控制效果不理想，治疗的同时损伤正常组织，而且定位欠精确也会影响到治疗效果。放射治疗计划及实施阶段，必需的步骤是从放射影像中勾绘出靶区的形状轮廓，因此，如何自动准确定位不同治疗角度下的病灶，精确检测靶区，成为放射治疗的重要问题之一。在放疗实施阶段，多次治疗之间患者的摆位存在误

6、差，从统计结果看，发生大误差的概率是比较高的，可以采用体位固定装置在一定程度上减少患者体位变化引起的误差[91，但是由于患者其他部位不自主运动和治疗角度的原因，靶区仍会存在一定的偏差。呼吸导致的肺和邻近器官的运动是影响靶区精确性的另一个重要因素，胸腹部肿瘤垄堕奎堂堡主堂篁丝茎的生理运动，如呼吸运动、心脏搏动都会严重影响靶区的精度，使计划靶区和实际靶区的误差较大。在放射治疗过程中，医师必须清楚了解病人病灶、周边组织等感兴趣区域的位置和范围，以正确布置照射野，确保不同治疗角度下靶区位置和形状的准确性。放射治疗靶区的检测方法既要准确分割出靶区的范围，而且要克服病人摆位误差、呼吸运动等因

7、素引起的靶区形状变化。不同放射治疗角度下靶区的自动快速检测，成为放射治疗系统中一项关键技术。1．2目标分割问题1．2．1图像分割方法及研究现状自20世纪70年代开始，计算机视觉问题便备受研究者关注。许多学者提出了关于解决计算机视觉领域中各种问题的理论和方法，其中最受关注的就是图像分割。图像分割是根据某种均匀性或一致性的原则将图像分割成若干个有意义的部分，使得每一部分都符合某种一致性的要求，而任意两个相邻部分的合并都会破坏这种一致性。根据分割对象的整体性，可将分割方法分为完全分割和