论文部分内容阅读
本文选题来源于XXX与中山大学附属肿瘤医院放疗科的合作。近年来，诱导化疗加调强放疗（Intensity-modulated radiation therapy, IMRT）的同期放化疗治疗成为局部晚期鼻咽癌研究的热点，对于调强放疗计划，肿瘤靶区勾画是整个计划执行的基础，对病人的预后具有非常关键的作用。诱导化疗后组织器官发生了很大形变，调强放疗计划中的大体肿瘤体积（gross tumor volume，GTV）靶区的勾画是一项有较大难度的工作。目前医生主要依靠手工勾画，存在以下问题：1）手工勾画过程繁琐，需要耗费大量时间和人力，勾画效率低下；2）手工勾画靶区时缺少参照物，会引入过多的人为误差，同一个医生不同时间勾画的靶区可能有所偏差甚至截然不同，影响靶区勾画的准确性。因此，构建一个辅助靶区勾画系统减轻医生负担并减少人为误差是很有意义的。本文设计并实现了一个基于形变配准的交互式靶区勾画系统，系统可用于辅助医生进行靶区勾画，在一定程度上可以减轻医生的工作强度并减少人为误差。本文主要工作和贡献：1）采用QT开发框架，基于DICOM3.0标准，设计并实现了基于形变配准的交互式靶区勾画系统。系统的主要功能模块包括：靶区勾画模块、形变配准模块、空间插值模块、DICOM图像管理模块，DICOM-RT结构集管理模块、图像增强模块、多平面重组模块。2）利用Demons形变配准算法设计并实现了一个配准模块。该模块可以对化疗前后图像进行自动配准，找到化疗前后图像之间的空间变换。然后利用这一变换找到化疗前GTV在化疗后图像上对应的大致区域，医生可以对结果进行人工调整和确认，完成化疗后GTV勾画。这样既减少了医生靶区勾画的工作量，同时系统给出的结果也可以给医生手工勾画做参考。3）利用肿瘤组织在空间上的连续性，设计并实现了一个插值模块，该模块可以根据相邻图像的靶区勾画，自动学习出当前图像上的参考靶区，减少医生手工勾画靶区的工作量。本文按照软件工程开发流程和规范，以面向对象的方式对系统进行需求建模、系统设计和详细设计，目前已完成了一个基于形变配准的交互式靶区勾画系统的原型系统。经相关医生检测，系统基本满足要求，可以和医院的治疗计划系统进行对接，协助医生靶区勾画。同时该系统还可以作为新医生学习靶区勾画训练平台和研究探讨医学图像配准算法的开发测试平台。