放射治疗影像处理_张富利,王秋生_9787117330763

本书紧密结合影像处理与自适应放射治疗的临床应用和工作流程，体现了放射治疗影像处理基本原理、典型方法与临床应用的渗透与融合，反映了放射治疗临床、影像信息处理、数学应用等多学科的交叉与融合。本书重点论述放射治疗中影像处理技术的应用范围、影像配准、影像分割、影像重建等前沿成像技术，且重视精确放射治疗中相关技术（如锥形束CT重建和呼吸门控等）的发展历程，为实现精准放射治疗的计划、实施、评估等过程提供高效、准确的客观依据，即为精准放射治疗提供基于影像分析与处理的综合信息集成方法。

影像处理工具为放射治疗过程提供数据集成，因此促成了医学物理师、计算机专家以及数学家们之间有趣的相互合作。影像处理将重建、适应、集成与成像数据评估应用到放射治疗过程中，以确保治疗计划、实施与疗效评估使用的信息精确、高效和有效。影像处理包括在重建和评估阶段对影像合成的数学处理，以及将这些合成信息应用到日渐复杂的放射治疗工作流程中。本书对所使用的这些技术及其在放射治疗中的应用进行了介绍。
在过去的二十年间，影像在放射治疗过程中的应用显著增加。该领域最初仅采集计算机断层影像，后来迅速发展到将多时相计算机断层扫描成像、磁共振成像、正电子发射断层成像以及单光子发射计算机断层成像应用于计划、治疗时的容积成像以及在整个治疗过程中采集额外的诊断级影像用于二次评估。这些影像的加入使得医师可以更精确地分辨出肿瘤与危及器官，以及生理性运动对这些器官位置的影响。除了能够分辨这些结构之外，治疗计划的进展（如调强适形放射治疗）使得复杂治疗计划的设计成为可能，从而更精确地将肿瘤作为目标同时避开危及器官。影像数量、勾画的组织结构数量和治疗计划精度的增加对临床上融合和分割这些影像提出了更高的要求。勾画组织结构花费的时间从几分钟至几小时不等，对影像自动分割和多模态影像的高精度配准也提出了要求。而这些要求随着室内成像技术的引入进一步增加。室内成像提供额外的患者信息，包括治疗过程中出现的运动、运动模式的变化及治疗效果。大多数新型成像设备需要有新的重建技术和方法来处理数据采集过程中的不确定因素，例如呼吸运动。由于需要将这些技术高效地应用至繁忙的临床工作流程中，因此室内容积影像的采集对影像配准提出额外的要求。由于每天都可以观察到患者的三维解剖结构，因此可在治疗过程中观测肿瘤和正常组织的反应，而这些需要额外的诊断成像及相应的配准和分割操作。患者整个治疗过程中可轻易获取四十多组三维影像，并且每组影像中有二十多种结构待分割。照此看来，对影像处理，包括重建、分割和配准的需求变得日益迫切。
本书涵盖形变配准、影像分割、影像重建以及将这些技术整合进放射治疗过程的内容。第一部分指出放射治疗实践包括自适应放射治疗、在线监测和追踪、剂量累积和精确度评估推动影像处理不断发展。第二部分讲述了实现形变配准的数学方法，以及用于配准技术的相似性度量，包括其在放射治疗中的有效性和实用性。此外，该部分对有参数和无参数影像配准技术及其在放射治疗过程中的应用也进行了详细的描述与评估。第三部分主要讨论了影像分割技术，包括基于图谱库、水平集以及基于配准的技术，并评估这些技术的效率、鲁棒性以及应用范围。第四部分详细介绍了三维影像重建、呼吸控制、室内成像技术和应用图形处理器（GPU）进行影像配准等方面的进展。
本书旨在对影像分割和配准的技术、算法、室内成像技术、先进重建技术以及临床基本原理与应用等方面的知识进行详尽的介绍，适合医学物理师、临床医师、剂量师、治疗师以及医学物理与相关领域的受训人员阅读和参考。本书受益于国内外作者的贡献，他们开发了先进的影像处理技术并致力于将其应用于临床工作之中。书中对算法、技术、应用实例及临床转化等详尽的描述足以证明他们具有渊博的学识。在此，对他们卓越的贡献表示衷心的感谢。

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