了得網醫學_放射治療影像處理

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編輯推薦

1.體現了放射治療臨床、影像信息處理、數學應用等多學科的交叉與融合，為放射治療過程提供了綜合信息集成方法，為實現精準放射治療的計劃、實施、評估等過程提供高效、準確的客觀依據；

2.緊密結合影像處理與自適應放射治療的臨床應用，且重視精確放射治療中相關技術（如錐形束CT重建和呼吸門控等）的發展歷程；

3.論述放射治療中影像處理技術的應用範圍、影像配準、影像分割、影像重建等前沿成像技術；

4.緊密地結合放射治療臨床工作流程，體現放射治療影像處理基本原理、典型方法與臨床應用的滲透與融合。

內容簡介

本書緊密結合影像處理與自適應放射治療的臨床應用和工作流程，體現了放射治療影像處理基本原理、典型方法與臨床應用的滲透與融合，反映了放射治療臨床、影像信息處理、數學應用等多學科的交叉與融合。本書重點論述放射治療中影像處理技術的應用範圍、影像配準、影像分割、影像重建等前沿成像技術，且重視精確放射治療中相關技術（如錐形束CT重建和呼吸門控等）的發展歷程，為實現精準放射治療的計劃、實施、評估等過程提供高效、準確的客觀依據，即為精準放射治療提供基於影像分析與處理的綜合信息集成方法。

作者簡介

★張富利，解放軍總醫院第七醫學中心放療科主任物理師，軍事醫學科學院放射醫學專業博士

★王秋生，北京航空航天大學自動化科學與電氣工程學院副教授，中國科學院計算技術研究所博士後

部分影像處理在放射治療中的應用 /1
第1 章自適應放射治療中的影像處理 /3
第2 章在線監測、追蹤及劑量累積 /21
第3 章影像配準的驗證 /41
第二部分配準 /65
第4 章相似性度量 /67
第5 章參數影像配準 /77
第6 章面向影像引導放射治療的基於實際生物力學建模 /87
第7 章非參數的Demons 算法、擴散以及黏性流體方法 /97
第8 章影像配準優化 /113
第三部分分割 /123
第9 章基本分割 /125
第10 章用於影像分割的形變模型 /133
第11 章用於放射治療計劃的水平集 /149

部分影像處理在放射治療中的應用 /1
第1 章自適應放射治療中的影像處理 /3
第2 章在線監測、追蹤及劑量累積 /21
第3 章影像配準的驗證 /41
第二部分配準 /65
第4 章相似性度量 /67
第5 章參數影像配準 /77
第6 章面向影像引導放射治療的基於實際生物力學建模 /87
第7 章非參數的Demons 算法、擴散以及黏性流體方法 /97
第8 章影像配準優化 /113
第三部分分割 /123
第9 章基本分割 /125
第10 章用於影像分割的形變模型 /133
第11 章用於放射治療計劃的水平集 /149
第12 章基於Atlas 的分割：概念及應用 /161
第四部分先進成像技術 /171
第13 章三維影像重建的進展 /173
第14 章呼吸排序進展：呼吸排序的前景 /194
第15 章室內成像技術 /202
第16 章使用圖形的仿射醫學影像配準 /224
名詞與術語表 /249

前言

影像處理工具為放射治療過程提供數據集成，因此促成了醫學物理師、計算機專家以及數學家們之間有趣的相互合作。影像處理將重建、適應、集成與成像數據評估應用到放射治療過程中，以確保治療計劃、實施與療效評估使用的信息精確、高效和有效。影像處理包括在重建和評估階段對影像合成的數學處理，以及將這些合成信息應用到日漸復雜的放射治療工作流程中。本書對所使用的這些技術及其在放射治療中的應用進行了介紹。

影像處理工具為放射治療過程提供數據集成，因此促成了醫學物理師、計算機專家以及數學家們之間有趣的相互合作。影像處理將重建、適應、集成與成像數據評估應用到放射治療過程中，以確保治療計劃、實施與療效評估使用的信息精確、高效和有效。影像處理包括在重建和評估階段對影像合成的數學處理，以及將這些合成信息應用到日漸復雜的放射治療工作流程中。本書對所使用的這些技術及其在放射治療中的應用進行了介紹。
在過去的二十年間，影像在放射治療過程中的應用顯著增加。該領域初僅采集計算機斷層影像，後來迅速發展到將多時相計算機斷層掃描成像、磁共振成像、正電子發射斷層成像以及單光子發射計算機斷層成像應用於計劃、治療時的容積成像以及在整個治療過程中采集額外的診斷級影像用於二次評估。這些影像的加入使得醫師可以更精確地分辨出腫瘤與危及器官，以及生理性運動對這些器官位置的影響。除了能夠分辨這些結構之外，治療計劃的進展（如調強適形放射治療）使得復雜治療計劃的設計成為可能，從而更精確地將腫瘤作為目標同時避開危及器官。影像數量、勾畫的組織結構數量和治療計劃精度的增加對臨床上融合和分割這些影像提出了更高的要求。勾畫組織結構花費的時間從幾分鐘至幾小時不等，對影像自動分割和多模態影像的高精度配準也提出了要求。而這些要求隨著室內成像技術的引入進一步增加。室內成像提供額外的患者信息，包括治療過程中出現的運動、運動模式的變化及治療效果。大多數新型成像設備需要有新的重建技術和方法來處理數據采集過程中的不確定因素，例如呼吸運動。由於需要將這些技術高效地應用至繁忙的臨床工作流程中，因此室內容積影像的采集對影像配準提出額外的要求。由於每天都可以觀察到患者的三維解剖結構，因此可在治療過程中觀測腫瘤和正常組織的反應，而這些需要額外的診斷成像及相應的配準和分割操作。患者整個治療過程中可輕易獲取四十多組三維影像，並且每組影像中有二十多種結構待分割。照此看來，對影像處理，包括重建、分割和配準的需求變得日益迫切。
本書涵蓋形變配準、影像分割、影像重建以及將這些技術整合進放射治療過程的內容。部分指出放射治療實踐包括自適應放射治療、在線監測和追蹤、劑量累積和精確度評估推動影像處理不斷發展。第二部分講述了實現形變配準的數學方法，以及用於配準技術的相似性度量，包括其在放射治療中的有效性和實用性。此外，該部分對有參數和無參數影像配準技術及其在放射治療過程中的應用也進行了詳細的描述與評估。第三部分主要討論了影像分割技術，包括基於圖譜庫、水平集以及基於配準的技術，並評估這些技術的效率、魯棒性以及應用範圍。第四部分詳細介紹了三維影像重建、呼吸控制、室內成像技術和應用圖形處理器（GPU）進行影像配準等方面的進展。
本書旨在對影像分割和配準的技術、算法、室內成像技術、先進重建技術以及臨床基本原理與應用等方面的知識進行詳盡的介紹，適合醫學物理師、臨床醫師、劑量師、治療師以及醫學物理與相關領域的受訓人員閱讀和參考。本書受益於國內外作者的貢獻，他們開發了先進的影像處理技術並致力於將其應用於臨床工作之中。書中對算法、技術、應用實例及臨床轉化等詳盡的描述足以證明他們具有淵博的學識。在此，對他們卓越的貢獻表示衷心的感謝。

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