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基于边缘保护尺度空间的形变配准方法及在自适应放疗中的应用
  • ISSN号:0254-4156
  • 期刊名称:自动化学报
  • 时间:2012
  • 页码:751-758
  • 分类:TP751[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
  • 作者机构:[1]山东师范大学物理与电子科学学院,济南250014, [2]山东省肿瘤医院放疗科,济南250117, [3]山东大学信息科学与工程学院,济南250100
  • 相关基金:国家自然科学基金(30870666); 山东省自然科学基金(ZR2010HM010,ZR2010HM071)资助~~
  • 相关项目:多尺度分析技术在图像引导肿瘤精确放疗中的研究及临床应用
中文摘要:

计划CT图像与锥形束CT(Cone beam CT,CBCT)图像的配准是基于CBCT图像引导放射治疗(Image guided radiation therapy,IGRT)系统中实现自适应放疗(Adaptive radiation therapy,ART)的关键部分.边缘保护多尺度空间基于非线性扩散模型,可以为基于互信息的配准提供丰富的空间位置信息.为了提高系统中配准算法性能,本文提出了一种基于边缘保护尺度空间与自由形变模型(Free form deformation,FFD)相结合的多尺度形变配准方法.我们采用了在不同的尺度上根据精细程度选择相应的自由形变控制点数,由粗及精地恢复形变.同时,提出了自动获取非线性扩散模型中平滑参数λ的方法来实现全自动配准.实验结果表明,本文提出的方法用于基于CBCT的图像引导放射系统时,可实现日常放疗时的CBCT图像和计划CT图像准确且快速的配准.通过获得的形变域,可实现CBCT图像肿瘤靶区、危及器官(Organ at risk,OR)和等剂量线的自动勾画,从而实现剂量体积直方图(Dose volume histograms,DVH)分析.最终实现了放疗计划从CT到CBCT的自适应转移.

英文摘要:

Registration of planning CT with daily cone beam CT(CBCT) images is an important component for adaptive radiation therapy in CBCT based image guided radiation therapy(IGRT) system.The edge preserving scale space which is derived from the anisotropic diffiusion model can provide abundant spatial information for mutual information based registration.For improving the registration efficiency in system,a multi-scale deformable registration framework is proposed by combining edge preserving scale space with the multi-level free form deformation(FFD) grids.Different scales use different FFD grid,where the deformation fields are gained by a coarse to fine manner.Furthermore,considering clinical application,we design an optimal method for estimation of the parameters in anisotropic diffiusion model for automated registration.The experiment results demonstrate that the proposed method can register the daily CBCT with the planning CT accurately and has a promising efficiency when used in CBCT based IGRT system.After gaining the deformation field,tumor target,organ at risk(OR) and iso-dose are contoured automatically,and then "DVH(Dose volume histograms) analysis" are also studied.Finally,radiation planning is transferred from planning CT to daily CBCT images adaptively.

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期刊信息
  • 《自动化学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国自动化学会 中国科学院自动化研究所
  • 主编:王飞跃
  • 地址:北京东黄城根北街16号
  • 邮编:100717
  • 邮箱:aas@ia.ac.cn
  • 电话:010-64019820
  • 国际标准刊号:ISSN:0254-4156
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2109/TP
  • 邮发代号:2-180
  • 获奖情况:
  • 1997年获全国优秀期刊奖,1985、1990、1996、2000年获中国科学院优秀期刊二等奖,2002年获国家期刊奖
  • 国内外数据库收录:
  • 美国数学评论(网络版),德国数学文摘,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:27550