【摘要】：放療過程中,呼吸運(yùn)動(dòng)會(huì)引起胸腹部腫瘤和器官以一定頻率和幅度移動(dòng),影響放療效果,甚至造成人體的放療損傷。監(jiān)測(cè)體外呼吸運(yùn)動(dòng),據(jù)此推斷出腫瘤的運(yùn)動(dòng),再通過放療系統(tǒng)控制靶區(qū)與射野相對(duì)位置固定,構(gòu)成目前處理放療中呼吸運(yùn)動(dòng)問題一種非常有效的追蹤方法。鑒于呼吸運(yùn)動(dòng)使胸腹部器官腫瘤運(yùn)動(dòng)的同時(shí)導(dǎo)致了胸腹表面的運(yùn)動(dòng),而且通過胸腹表面特定點(diǎn)的呼吸運(yùn)動(dòng)來推斷腫瘤運(yùn)動(dòng)已經(jīng)被證明是有效的,那么通過胸腹表面的運(yùn)動(dòng)將能更加準(zhǔn)確地推斷出腫瘤運(yùn)動(dòng),而要分析胸腹表面的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,需要通過胸腹表面的三維運(yùn)動(dòng)測(cè)量實(shí)現(xiàn)。要解決胸腹表面的三維運(yùn)動(dòng)測(cè)量問題,光學(xué)測(cè)量方法被公認(rèn)為最具實(shí)用性和發(fā)展?jié)摿�。光學(xué)方法可分為點(diǎn)成像、線成像和面成像三種,面成像方法是胸腹表面呼吸運(yùn)動(dòng)測(cè)量的最佳選擇,該方法又可以分為采集一幅圖像和采集多幅圖像兩種。前者包括雙目視覺、傅里葉變換輪廓術(shù)、窗口傅里葉變換輪廓術(shù)和小波變換輪廓術(shù)等;后者包括相移輪廓術(shù)、時(shí)間編碼方法等,此類方法測(cè)量準(zhǔn)確度高但采集速度較慢,不適用于本文的動(dòng)態(tài)三維測(cè)量。而采集一幅圖像的三維測(cè)量方法對(duì)胸腹表面呼吸運(yùn)動(dòng)測(cè)量來說是一種理想的解決方案。本文針對(duì)放療中人體胸腹表面的呼吸運(yùn)動(dòng),研究其三維動(dòng)態(tài)測(cè)量方法,主要工作如下:1.鑒于三維傅里葉變換性能優(yōu)于一維傅里葉變換,采用一種空域時(shí)域相結(jié)合的三維傅里葉條紋分析折疊相位抽取方法,將不同時(shí)刻胸腹表面編碼條紋圖像構(gòu)成的圖像序列看作一個(gè)三維整體,通過三維傅里葉變換轉(zhuǎn)換到頻域,再通過頻域?yàn)V波,抽取包含折疊相位信息的正一級(jí)頻譜,然后進(jìn)行三維傅里葉逆變換,從而得到折疊相位信息,通過增加時(shí)間維的濾波,以進(jìn)一步提高折疊相位抽取的準(zhǔn)確度和抗干擾能力。2.針對(duì)三維傅里葉變換后的頻域?yàn)V波問題,采用三維高斯濾波器進(jìn)行頻域?yàn)V波,并通過設(shè)計(jì)優(yōu)化濾波器參數(shù),得到具有明顯個(gè)體特性的高斯濾波器參數(shù),從而減小振鈴效應(yīng),提高折疊相位抽取的準(zhǔn)確度,進(jìn)而提高胸腹表面三維測(cè)量的準(zhǔn)確度。3.針對(duì)傅里葉條紋分析方法只具有全局分析能力的問題,而小波變換具有多分辨率分析的特點(diǎn),采用一種空域時(shí)域相結(jié)合的三維小波變換折疊相位抽取方法,針對(duì)條紋圖像序列進(jìn)行三維小波變換,通過選取合適的尺度因子范圍,根據(jù)小波“脊”處的小波系數(shù),得到條紋圖像序列的折疊相位信息,其中增加利用了時(shí)間維信息,以進(jìn)一步提高折疊相位抽取的準(zhǔn)確度,進(jìn)而提高胸腹表面三維測(cè)量的準(zhǔn)確度,更好地反映胸腹表面的細(xì)節(jié)信息。4.針對(duì)現(xiàn)代放療的需求,構(gòu)建一種人體胸腹表面三維測(cè)量方法,通過將三個(gè)不同頻率的余弦條紋圖案分別編碼到彩色圖像R、G、B三個(gè)通道中,利用投影儀投射到人體胸腹表面上,然后采用3CCD工業(yè)相機(jī)進(jìn)行采集,得到胸腹表面條紋圖像序列。通過顏色標(biāo)定分離出R、G、B三個(gè)通道的編碼條紋圖像,通過前述所提折疊相位抽取方法得到圖像序列的折疊相位信息,使用一種展開范圍大的時(shí)間相位展開方法得到絕對(duì)相位,利用三角法測(cè)量原理獲取胸腹表面的三維圖像序列。根據(jù)上述方法,通過理論分析,構(gòu)建實(shí)驗(yàn)裝置,通過測(cè)量實(shí)驗(yàn),進(jìn)行方法驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文方法能夠?qū)崿F(xiàn)呼吸過程中人體胸腹表面的三維測(cè)量。
【圖文】：

圖 1-1 胸腹部器官運(yùn)動(dòng)受呼吸運(yùn)動(dòng)影響的示意圖Fig. 1-1 The schematic diagram of thoracic and abdominal organ motion induced byrespiratory motion目前，為減小呼吸運(yùn)動(dòng)對(duì)胸腹部放療靶區(qū)不確定程度造成的影響，臨床上主要通過以下幾種方式對(duì)呼吸運(yùn)動(dòng)的影響進(jìn)行抑制和補(bǔ)償：(1) 為防止放療過程中腫瘤受呼吸運(yùn)動(dòng)影響偏移到靶區(qū)以外，在前期進(jìn)行靶區(qū)勾畫(如圖 1-2 所示)時(shí)會(huì)適當(dāng)外擴(kuò)靶區(qū)的范圍，即增添安全邊界[2]。該方法雖然考慮到了腫瘤運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的影響，但擴(kuò)大靶區(qū)照射范圍，也增加了正常組織以及器官受高劑量照射的概率，，進(jìn)而增加了放療引發(fā)的不良反應(yīng)發(fā)生的概率。

圖 1-1 胸腹部器官運(yùn)動(dòng)受呼吸運(yùn)動(dòng)影響的示意圖Fig. 1-1 The schematic diagram of thoracic and abdominal organ motion induced byrespiratory motion目前，為減小呼吸運(yùn)動(dòng)對(duì)胸腹部放療靶區(qū)不確定程度造成的影響，臨床上主要通過以下幾種方式對(duì)呼吸運(yùn)動(dòng)的影響進(jìn)行抑制和補(bǔ)償：(1) 為防止放療過程中腫瘤受呼吸運(yùn)動(dòng)影響偏移到靶區(qū)以外，在前期進(jìn)行靶區(qū)勾畫(如圖 1-2 所示)時(shí)會(huì)適當(dāng)外擴(kuò)靶區(qū)的范圍，即增添安全邊界[2]。該方法雖然考慮到了腫瘤運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的影響，但擴(kuò)大靶區(qū)照射范圍，也增加了正常組織以及器官受高劑量照射的概率，進(jìn)而增加了放療引發(fā)的不良反應(yīng)發(fā)生的概率。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TP391.41;R730.55

【參考文獻(xiàn)】

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2 李海;曾應(yīng)新;楊玲玲;;2維載頻條紋2維窗口傅里葉變換輪廓術(shù)[J];中國(guó)圖象圖形學(xué)報(bào);2011年06期

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5 黃宇;鐘金鋼;;窗口傅里葉變換輪廓術(shù)中窗口尺度選取的改進(jìn)[J];光學(xué)技術(shù);2010年03期

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8 喬鬧生;蔡新華;彭光含;劉慧強(qiáng);;抽樣對(duì)CCD非線性的影響研究[J];光電子·激光;2006年11期

9 陳文靜,陳鋒,蘇顯渝,曹益平,張啟燦,向立群;CCD抽樣過程對(duì)傅里葉變換輪廓術(shù)測(cè)量的影響[J];光電子·激光;2005年09期

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本文編號(hào)：2705035