基于肺部CT影像的针道识别关键技术研究

鲍 潮，姜 杉，张国彬，杨志永

(天津大学机械工程学院，天津 300350)

在我国，肺癌一直是发病率和死亡率最高的癌症[1]．作为放射治疗重要分支之一，近距离粒子放射治疗由于其治疗时间短、剂量控制率高等优点被广泛用于众多部位癌症的治疗，例如肺部、肝部、前列腺等部位[2-4]．近距离放射治疗是在医学图像(MRI、CT、US等)引导下，将所有放射性粒子通过空心穿刺针植入到病人病变组织内，借助粒子的放射性以达到杀死癌细胞的目的．手术前要求物理师根据病人影像在治疗计划系统(treatment planning system，TPS)上制定出最优的治疗计划，在术后根据植入粒子后的影像判断治疗效果[5]．

将所有粒子放置在术前计划位置以保证最优剂量分布是近距离手术成功的关键．然而由于针刺入过程中多种因素的存在，如肿瘤肿胀、组织变形、针变形等导致术前计划并没有很好地在术中执行．这种亚优化的剂量分布不仅会影响治疗效果还会对肿瘤周围重要器官造成威胁，因此，为了解决术前计划失效问题，本文提出一种基于CT图像的自动针道识别技术．有了术中实际的针道位置，术前计划中的理想粒子便可以根据其术前所属的针全部导入到术中对应的实际针路径上，通过调整粒子位置和数量便可以获得一个最优的术中剂量计划以指导粒子植入．

由于术中实际针道位置对医生来说非常重要，很多学者都对此进行了研究．Barva等[6]利用最大化并行积分投影算法并且联合分层……