自制定位装置在喉癌ct和mri图像融合中的研究

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1、自制定位装置在喉癌CT和MRI图像融合中的研究(申请清华大学工程硕士专业学位论文)培养单位：医学院工程领域：生物医学工程申请人：郑旭亮指导教师：吴朝霞副研究员联合指导教师：邢晓汾副教授二〇一五年三月StudyonthelaryngealcancerCT-MRIimagefusionbyusingHomemadepositioningdeviceThesisSubmittedtoTsinghuaUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementfortheprofessionaldegreeofMast

2、erofEngineeringbyXuLiangZheng(BiomedicalEngineering)ThesisSupervisor:AssociateProfessorZhaoXiaWuAssociateSupervisor:ProfessorXiaoFenXingMarch,2015摘要摘要本研究意在对喉部肿瘤放射治疗的靶区和正常组织的精确定位探索更好的方式方法，通过CT、MRI图像融合提供更加全面的诊断信息，提高医生勾画肿瘤靶区的精确性。国内外对头部、胸部及腹部应用CT、MRI图像融合技术以提高靶区勾画的准确性有着大量研究。而对于颈

3、部因为其活动度较大，CT、MRI定位扫描时的体位重复性较难控制，因此相关方面鲜有报道。本研究通过自制定位装置固定患者体位以此提高CT、MRI扫描时体位一致性，进而提高喉部肿瘤靶区勾画的准确性。本研究回顾了图像配准的原理，介绍了图像融合的不同分类和图像配准及融合显示的主要步骤，以及在现阶段所使用的医学图像配准的方式方法。本研究选取10例喉部肿瘤患者使用自制定位装置固定体位，通过激光定位装置与在体架和患者体表、体膜外标记出的红线相互吻合的方法来保证患者在CT和MRI扫描下的重复摆位精度。并且在两种扫描方式下分别作出体外标记点，并保证标记点替换的精

4、确性。然后将获取的CT、MRI图像通过DICOM格式导入Varian计划系统，使用计划系统的图像融合功能将患者的CT和MRI影像序列进行融合，期间使用了互信息法+刚性匹配，手工水平位移和旋转来进行融合图像的微调，随后分析图像融合的误差。结合CT和MRI图像的优点，使医生全面地了解病变的性质及与周围解剖结构的关系，更准确地勾画靶区。比较依据CT、MRI所勾画的靶体积，分析得出在喉部肿瘤的靶体积定义上，综合考虑CT和MRI图像信息所勾画的总靶体积更加合理。自制定位装置适用于CT定位和MRI扫描不同机的扫描工作，固定CT和MRI定位扫描中患者颈部倾

5、斜角度，使两次扫描切面近似相同，提高两次摆位的重复性。对CT、MRI图像融合精度有较大帮助，且对于精确定义靶区亦有重要意义。关键词：自制定位装置；喉癌；体位固定；图像融合；放射治疗IAbstractAbstractThisstudyisintendedtoapproachbetterwayfortheprecisepositioningoflaryngealtumorradiotherapyoftargetandnormaltissues.ProvidingcomprehensivediagnosticinformationbyCTandMR

6、Iimagefusion,toImprovethedoctorsketchtumortargetofaccuracy.Thereisalargenumberofresearchonthehead,chestandabdomenforapplicationofCTandMRIimagefusiontechniquewhichisusedtoimprovetheaccuracyoftargetdelineation.Therelevantaspectsoflessreportsaboutthenecktumorarticle,becauseCTa

7、ndMRIscanpositionrepeatabilityarehardertocontrol.Inthisstudy,inordertoimproveCTandMRIscanningpositionconsistencybyusingthehomemadepositioningdevicefixedpositionofpatient,thenimprovetheaccuracyoflaryngealtumortargetsketch.Thisstudyreviewstheprinciplesofimageregistration,intr

8、oducesthedifferentclassificationforimagefusion,andshowsthemainstepsofimageregistra