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基于4D-CT和变形图像配准获取肺通气功能的三维分布被引量：5: 2013年; 目的获取基于4D-CT和变形图像配准方法,建立肺通气功能的三维分布图像。方法在患者自由呼吸状态下进行肺部4D-CT图像采集和重建;用B样条三维变形配准算法,对4D-CT中不同相位的两个CT图像系列进行配准,获得三维变形场文件,再将该文件转换为雅可比行列式矩阵,根据其物理含义进行量化分析,得到任意横断面的通气分布图像。将此图像伪彩化后与CT图像融合,再进行任意冠状面、矢状面重建,从而得到直观的横断面、冠状面、矢状面三维方向的通气功能分布。将自动勾画并计算出的不同功能肺的体积,与吸气末和呼气末肺体积之差进行相关分析。结果实现了快速获得直观的肺通气功能的三维分布。结果表明,不同功能肺体积与呼吸过程中肺体积的最大变化显著相关(P<0.05)。结论基于4D-CT和变形图像配准来获取肺通气功能的三维分布图像简便、快捷,具有可行性。; 张书旭余辉林生趣张国前王锐濠齐斌; 关键词：肺通气肺功能仪

应用4D-CT进行肺通气功能三维分布的研究: 2012年; 目的探讨利用4D-CT获取肺通气功能三维分布的可行性。方法患者在自由呼吸状态下进行电影模式扫描,采集一个完整呼吸周期下的胸部CT图像,利用本研究开发的4D-CT重建软件系统获取4D-CT图像;再用三维变形图像配准算法,对4D-CT系列中相邻相位CT进行图像配准、获得从一个呼吸状态到另一个状态变化时肺部CT像素的三维位移矢量,量化分析此三维矢量,从而得到反映呼吸过程中肺部CT像素变化程度的灰度示意图,即通气功能强弱分布;最后,将此灰度图伪彩化并与参考CT图像进行融合,再行冠状位、矢状重建。结果利用三维变形图像配准算法,从4D-CT中获取了任意横断位、冠状位和矢状位的肺通气分布,即肺通气功能的三维分布。结论用4D-CT获取肺通气功能三维分布完全可行。; 杨俊张书旭张新艳林生趣余辉张国前高兴旺; 关键词：肺通气功能 4D-CT

应用图像配准技术推衍肺部四维计算机断层摄影技术剂量分布的可行性分析被引量：1: 2013年; 目的分析应用图像配准技术推衍肺部四维计算机断层摄影技术（4DCT）剂量分布的可行性。方法从10例肺癌患者的4DCT图像中提取出呼气末和吸气末两个相位的图像，首先在呼气末图像上设计调强放疗（IMRT）计划，得到剂量DOUT，然后将此计划移植到吸气末，重新计算剂量，得到移植剂量DIN，接着，2个相位的图像进行三维B样条弹性配准，通过形变矢量场将DOUT映射到吸气末图像，得到推衍剂量DDEF，最后，以DIN为基准剂量，γ（3cm／3％）分析A组（DOUT vs DIN）和B组（DDEE vs DIN）的通过率，并对两组的通过率作配对样本t检验。结果在10例患者中，两组的γ分析通过率差异均有统计学意义（P〈0．05），且B组的平均通过率比A组多0．6％-4．7％，推衍剂量DDEF与DIN之间的差距小于DOUT与DIN之差。结论应用图像配准技术推衍肺部4DCT的剂量分布是可行的。推衍剂量与实际准确剂量之间的差距主要受个体化的呼吸运动幅度和应用不同的形变配准算法的影响。; 余辉张书旭王锐濠张国前谭剑明

保护正常组织和肺功能的放疗新技术研究进展被引量：1: 2012年; 放疗是不能手术或不愿手术的非小细胞肺癌（NSCLC）病人最重要的治疗手段，但常规放疗后五年生存率仍然非常低，从理论上说，如果能提高肿瘤的受照剂量，则可改善肿瘤控制率和生存率，但是，在常规放疗方式下，若提高肿瘤剂量，则意味着正常组织受照剂量也会相应增加，导致放射性肺炎等严重并发症，从而达不到预期效果。; 张书旭张国前韩鹏慧; 关键词：放疗后肺功能肿瘤控制率非小细胞肺癌受照剂量

等效均匀剂量优化法在肺癌调强放疗计划设计中的应用被引量：11: 2013年; 目的探索肺癌调强放射治疗计划设计中等效均匀剂量优化法在关键器官保护方面的应用价值。方法选取11例接受调强放射治疗的肺癌患者,分别根据两种优化方法设计放疗计划:剂量-体积优化的调强计划(DV-Plan):靶区及关键器官包括全肺、脊髓、食管和心脏均采用剂量或剂量-体积的物理目标函数进行优化和计算;等效均匀剂量优化的计划(EUD-Plan):靶区约束条件均不变,关键器官目标函数改为等效均匀剂量约束。分别通过剂量学和生物学参数评价和比较两种放疗计划。结果两种治疗计划的靶区剂量分布及肿瘤控制概率差异无统计学意义,而EUD-Plan靶区适形度更优(0.68±0.08 vs 0.65±0.08,P<0.05),除食管V55及心脏V30外,其余所有关键器官剂量参数及正常组织并发症概率均有不同程度的降低(P<0.05),其中,肺平均剂量、脊髓最大剂量、食管平均剂量分别降低1.44 Gy(P=0.000)、4.34 Gy(P=0.001)、3.51 Gy(P=0.000);正常组织并发症概率降低6%(P=0.002)。结论等效均匀剂量优化法能够降低关键器官特别是正常肺和脊髓的受照剂量,为进一步提高肺癌靶区剂量、提高肿瘤控制率和降低正常组织并发症提供可能。; 张国前张书旭余辉王锐濠雷怀宇; 关键词：调强放射治疗肺癌

肿瘤精确放疗新进展——图像引导自适应放疗被引量：17: 2012年; 图像引导自适应放疗(ART)是一种新型的肿瘤精确放疗技术,它是继三维适形放疗(3D-CRT)和三维调强放疗(IM-RT)之后,随着图像引导放疗(IGRT)的普遍应用而发展起来的。ART可以较好地解决放疗分次间的靶区位置和形态变化问题,适用于各种部位的肿瘤。对于鼻咽癌患者和(或)体重明显下降的头颈部肿瘤患者,采用ART可使PTV的边界缩小,减少腮腺等危及器官所受剂量,降低放疗毒副反应。对于胸腹部肿瘤,ART可有效解决分次治疗间的靶区运动问题,在提高肿瘤照射剂量的同时有效降低同侧正常肺组织的受照剂量,使肺毒性降到最低。前列腺癌由于受膀胱和直肠充盈程度的影响,靶区的变形有时会比较大,采用ART可显著降低直肠副反应发生的概率,也可消除直肠扩张对治疗的影响。而对膀胱癌和宫颈癌患者进行分次治疗时,采用在线ART技术更新治疗计划,可明显减少肿瘤靶区周围危及器官的辐射剂量,保护直肠和大肠等危及器官,从而降低放射性直肠炎、放射性膀胱炎等放疗并发症的发生概率。; 王锐濠张书旭林生趣; 关键词：精确放疗自适应放疗

基于4D-CT最大呼吸气相位图像获取三维肺通气的信息被引量：1: 2012年; 背景:传统的肺功能成像技术存在诸多不便,利用4D-CT中蕴含的通气信息进行功能图像的快速提取对肺部疾病的诊断和治疗有非常重要的意义。目的:探讨基于三维变形图像配准算法从4D-CT最大吸气相位和最大呼气相位图像中获取肺通气的三维分布的可行性。方法:利用电影模式采集自由呼吸状态下的胸部CT图像并利用已开发的4D-CT软件进行四维重建,得到吸气末和呼气末双相位CT图像,依次进行肺组织分割、利用基于体积的变形图像配准算法进行三维图像配准、量化分析三维空间象素的位移矢量,最后得到通气度量图即肺功能区的三维分布图。结果与结论:利用三维变形图像配准算法,实现了从4D-CT最大吸气相位和最大呼气相位图像中获取在任意横断位、冠状位和矢状位的肺通气分布。; 张国前张书旭余辉林生趣谭剑明韩鹏慧王琳婧; 关键词：肺功能 4D-CT

GPU框架下基于改进Demons算法的CT-CBCT图像变形配准研究被引量：1: 2013年; 目的:针对自适应放射治疗中的关键技术--CT和CBCT图像变形配准问题,提出一种基于图形处理器GPU的改进Demons配准算法。方法:通过匹配CT和CBCT图像相应体素局部邻域点集的k阶样本矩,计算CBCT图像每一个体素CT值的线性变换系数,并在每一次Demons迭代过程中,对原CBCT图像逐体素做CT值线性变换,最后利用Demons公式计算变形场。结果:5例临床头颈部肿瘤患者的CT和CBCT图像配准结果表明,改进后算法不受CT和CBCT图像CT值强度不一致的影响,能快速、精确的完成图像的变形配准。结论:基于GPU框架的改进Demons算法可以快速精确完成CT-CBCT图像变形配准,较好的满足了临床对于快速变形图像配准的要求。; 王琳婧张书旭张海南沈国辉余辉彭莹莹; 关键词：DEMONS算法 GPU加速

PET-CT图像配准的预处理研究被引量：2: 2013年; 目的:目前,生物适形调强放疗(BIMRT)是放射治疗发展过程的一个重要转折点和突破。功能影像PET和解剖影像CT的图像配准在生物适形调强放疗中有非常重要的作用,本文旨在提出一种图像配准预处理方法并验证其可行性。方法:本文提出了一个PET和CT图像配准的预处理过程,该过程包括图像的归一化、基于模糊C均值聚类算法(FCM)和区域生长算法的图像分割、PET图像的分辨率调整以及图像的去噪与增强。结果:利用临床肺癌患者的PET和CT图像进行实验,结果表明该预处理过程能够很好地去除CT图像的扫描床等冗余信息以及PET图像的背景噪声,从而减少配准的复杂度,提高配准的速度和精度。结论:本文所提出的预处理方法是有效的,可以用来进行图像配准的预处理。; 周露张书旭余辉王锐濠张国前; 关键词：图像配准预处理图像分割

基于Viscous Fluid模型的快速CT-CBCT图像变形配准算法研究被引量：3: 2013年; CT和CBCT图像之间的变形配准是自适应放射治疗中的一项关键技术。本研究利用互信息量作为相似性测度,基于Viscous Fluid模型,在图形处理器GPU框架下用CUDA编程语言实现了CT-CBCT快速图像变形配准。本研究选用6例临床头颈部肿瘤患者的CT和CBCT图像对本文算法进行了验证和分析,并与经典demons算法进行了对比。实验结果表明,本文算法能快速、精确地完成CT和CBCT图像的变形配准,配准时间为秒级,能较好地满足临床对于快速变形图像配准的要求。; 王琳婧张书旭林生趣余辉彭莹莹周露; 关键词：CT图像图形处理器

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广州市科技计划项目(2011J4300131)

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