鼻咽癌近距离放疗仿真

近距离放疗是鼻咽癌治疗的主要手段之一.其计算机仿真可帮助医生制定详细的放疗方案,对鼻咽癌精确放疗具有显著意义.一个完整的鼻咽癌近距离放疗仿真的方案被提出.首先,对CT图像进行分割,重建三维组织模型.然后,设计了基于Ta-chih Lee细化算法的鼻咽腔放疗源虚拟输送路径.最后,对125I柱状放射源放射剂量分布进行了蒙特卡罗仿真.初步实现了鼻咽癌近距离放疗的计算机仿真.     

基于CT图像的鼻咽组织重建

基于CT图像的鼻咽部组织三维重建是建立鼻咽癌虚拟治疗系统的基础.鼻咽部组织多达六十多种,在组织分割过程中建立了鼻咽部组织解剖图谱,设定组织颜色查找表.在重建过程中,单纯利用一种重建算法不能满足重建模型效果好、显示速度快的要求.所以利用不同算法重建不同组织:改进的移动立方体算法用于重建重要鼻咽部组织,轮廓拼接算法用于重建次要的鼻咽部组织,表示空间位置的外轮廓使用光线投射算法进行绘制.通过组织分割,重建和模型简化实现了鼻咽部多组织模型重建.所建模型满足鼻咽癌虚拟治疗的需要.     

裂隙灯显微图像角膜的快速、自动三维重建

角膜病变大都与角膜的几何形状的改变密切相关,快速自动的显示角膜三维形状对角膜疾病的诊治具有重要意义。提出了一种基于裂隙灯显微图像的快速、自动的角膜分割、重建方法。基于蓝色分量水平投影累积量实现了角膜快速定位。采用颜色聚类分割出角膜部分。利用一种基于曲线拟合思想的方法去除大目标周围小噪声。对于病变严重的角膜我们采用面积最大的方法识别角膜,去除噪声。采用三次样条曲线插值角膜的内外表面。在基于模型的配准中,利用角膜的对称性,设计了配准模型。实现了面绘制的角膜重建。提出方法不需要人工交互,重建速度快。重建效果较好。     

基于混合遗传算法的近距离放射剂量仿真优化

提出了一种连续驻留位置和驻留时间的近距离放疗剂量优化算法.将驻留时间t看成是驻留位置x的一个连续函数,用积分方式计算每个参考剂量点的剂量.再用计算剂量和目标剂量值之间的差别为目标函数,用遗传算法和POWELL算法混合求解最优的曲线参数.曲线可根据具体情况进行分段.得到曲线后再根据积分的数值逼近方法原理将其离散化,得到最终的驻留位置和驻留时间.实验的结果表明,算法不仅避免了负的驻留时间问题,还让相邻驻留位置的驻留时间比较平滑.在最后的离散化过程中,还可以得到不同的驻留位置和驻留时间结果,使计划具有更好的灵活性.     

基于VTK的鼻咽部组织三维重建的应用研究

放射治疗是鼻咽癌治疗的主要手段.为了提高放射治疗的成功率,本文采用可视化工具包(VTK)分别实现了鼻咽部组织的表面重建和体重建.表面重建用移动立方体法和轮廓拼接法实现,体重建则用光线投射法实现.利用一种改进的高斯拉普拉斯核进行平滑和锐化处理,并通过调整光照参数和透明度值使重建效果达到最佳.在此基础上,比较了两种重建方法的优缺点.实验结果表明,利用VTK可实现复杂组织结构的多彩色三维重建和三维图像的优化处理.     

基于主动形变模型的医学序列图像的分割

对主动形变模型(active shape model)方法进行了改进,将其用于CT序列图像的分割,实现了对一些边缘不清晰的软组织的分割。一个组织在CT序列图像中其形状变化往往是连续的,据此,我们先在序列图像中按顺序每间隔几幅抽取一幅图像,用其他方法分割好;然后对分割结果使用主成分分析方法(Principle Component Analysis)计算其形变特征,生成可变形轮廓模板;再用这个模板去变形、配准、分割其他图像,从而达到一个比较理想的分割结果。     

一种支持触觉反馈的膜组织变形仿真方法

针对一类面模型的软组织变形触觉仿真问题,提出了一种基于半边数据结构和AABBs（Aligned Axis Bounding Boxes）树结构混合的碰撞检测响应方法,命名为层次半边观察法,以适应触觉反馈计算的高帧率要求。触觉反馈仿真了膜组织的粘弹性力和粘滞性摩擦效果。粘滞性摩擦由修改的滞滑摩擦模型实现。膜组织的变形基于简单的质点弹簧模型建模。实验表明,提出的方法与单一的使用AABBs树结构方法相比,具有较高效率。记录的力反馈曲线清晰的反映了膜组织的粘滞性摩擦特征。该方法将是建立白内障虚拟手术仿真器的基础。