基于Atlas的胸部危及器官自动勾画方法的分级评价研究

来源 :武汉大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lly6739
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
在放射治疗中,尽可能减少靶区周围危及器官(organs at risk,OARs)的受照剂量是放疗计划设计的基本目标之一。临床中,评估OARs受照剂量的前提是需要专业的放疗医生手动勾画OARs的轮廓,该项工作耗时耗力,主观性强,可重复性低,容易产生观察者差异和观察间差异。为此,自动勾画算法被不断开发并研究。然而自动勾画软件在不同OARs上的勾画精度尚不明确,且评价方法尚未标准化,在临床实际使用中需要谨慎检查自动轮廓的准确性。针对这一现状,本文对基于Atlas的自动勾画方法用于胸部OARs展开全面准确的分级评价并制定分级标准。本文的研究内容主要包括以下两个部分:(1)基于Atlas的胸部OARs自动勾画方法的分级评价研究。本文采用Dice相似系数(Dice similarity coefficient,DSC)、质心偏差(the difference of the Euclidean distance between centers of mass,ΔCMD)、体积偏差(the difference of volume,ΔV)、最大豪斯多夫距离(maximum Hausdorff distance,MHD)和平均豪斯多夫距离(average Hausdorff distance,AHD)5种几何指标比较了3种自动勾画方法的勾画精度。自动勾画方法包括1个匹配数的Atlas方法(Single)、5个匹配数的多数投票方法(MV5)以及5个匹配数的STAPLE方法(ST5)。同时我们提出了分级评价标准,根据每个几何指标将自动勾画精度分为3个等级,分别是可直接自动勾画、手动勾画加以辅助和不推荐自动勾画。选择性能最佳的自动勾画方法,对13个胸部OARs的自动勾画精度进行分级评价。结果表明,在5个几何指标中,DSC是最可靠的指标。根据DSC对基于Atlas的自动勾画胸部OARs的准确性进行分级评价是可行的。本研究数据共纳入40例胸部肿瘤患者。本文建议自动勾画右肺、左肺、皮肤、心脏和脊髓,自动勾画后需手动修改主动脉、胸壁、气管和肺动脉,不推荐自动勾画上腔静脉、食管、下腔静脉、肺静脉和臂丛神经。(2)一种新的胸部OARs自动勾画精度的分级标准研究——主客观结合(subjective-objective-combined,SOC)分级标准。在上一项研究工作中,我们凭借经验提出了基于几何指标的分级标准,该标准缺乏研究数据支持。本研究针对每个胸部OAR制定了一种新的SOC分级标准用于评价自动勾画精度。该标准的制定结合了客观几何评价和主观评价两个方面。在客观几何评价问题中,本文采用DSC、ΔCMD、ΔV、MHD和AHD 5个几何指标对13个OARs的自动勾画精度进行分级,并与其他2家放疗中心的客观几何评价方法中的相应几何指标比较分级结果。在主观评价问题中,我们提出了易于操作的主观评价标准,使用该标准对13个OARs的自动勾画精度进行分级,并与DSC分级结果进行比较。最终在主观评价标准的基础上,结合5个几何指标,针对每个OAR建立主观评价等级与几何指标范围的独立对应关系,即胸部OARs个体化的SOC分级标准。该标准结合了易于操作的主观评价标准和DSC几何指标。相比于目前的客观几何评价方法和主观评价方法,该分级标准有较大的改进,可比较不同自动勾画软件的性能。
其他文献
学位
圆柱体是生产和生活非常普遍的结构。近年来,有不少关于圆柱三维振动的研究,在一些近似方法研究中有人采用了切比雪夫多项式级数作为允许函数来研究圆形和环形平板、实心圆柱和空心圆柱的三维振动。结果显示了切比雪夫多项式在数值计算方面的稳定性,特别适合于高阶模态的计算。但是目前在圆柱体上开槽的研究却不多见。在圆柱体上开凹槽会改变边界条件,使它很难作为一个整体来计算,但我们仍将使用切比雪夫多项式级数和瑞利-里兹
学位
孔隙尺度下非牛顿流体模拟广泛应用于石油开采、生物医学中动脉瘤诊疗等领域,具有重要的实用价值和指导意义。由于非牛顿流体通常具有更复杂的本构方程,其粘度与剪切速率或速度梯度有关,传统计算方法难以有效处理这一问题。格子Boltzmann(LB)方法,作为一种具有动理学背景的介观数值方法,被广泛应用于非牛顿流体流动研究。它易于处理复杂边界、计算效率高、易于并行化,在模拟复杂流体流动时展现了极大优势。本文利
目前楔横轧轴类件成形技术主要是将坯料加热至完全再结晶温度以上,在整个轴类件成形过程中,加热能耗占总能耗的90%以上。因此降低温度轧制可以实现节能减排、绿色制造的目标,为企业带来经济效益,满足节约型社会需求。由于楔横轧轴类件成形过程复杂,轧制温度直接关系着轧件塑性状况和微观组织演变,若直接降低轧制温度,会导致轧件出现各种成形质量缺陷,甚至会损坏模具和轧机设备。本文开展楔横轧轴类件温轧成形技术理论研究
近年来,无参数聚类算法是无监督学习领域的研究热点之一。无参数聚类算法的主要优点是在对给定数据集进行训练之前,不需要研究人员事先指定参数(例如,簇数目和初始簇中心)。在实际应用中,簇数目和初始簇中心往往是未知的,不恰当的事先指定反而会导致令人不满意的聚类结果,尤其是对于含有较多簇的复杂数据集。尽管存在一些专有的方法能对簇数目和初始簇中心进行优化,但是这些方法要么得出的聚类结果不稳定,要么计算复杂度高
强子共振态的性质是强子物理研究的热点之一。在传统的夸克模型框架下,强子包括介子和重子,然而在QCD框架下,还允许存在四夸克态,五夸克态,分子态,混杂态,胶球等色单态。虽然实验上发现的的大多数强子可以用传统的介子和重子来描述,但是还要很多强子共振态无法用传统的夸克模型来解释。特别是对于质量最低的轻标量介子和质量较低的重子激发态。近年来国际上的大科学装置也积累了许多有关轻标量介子和低质量重子激发态的实
决策概念的应用是广泛的,几乎牵涉从个人生活到社会发展的方方面面。科学决策理论的产生与完善调动了生产资源的优化配置,促使了社会生产力的快速发展,极大程度改善了人们的生活水平。然而,随着工业技术和计算机科学的进一步发展,决策的概念与理论体系相对于管理学、决策论所关注的经典体系已发生深刻的拓展:1)决策环境由传统的静态确定环境向动态不确定环境变化;2)决策集已不再局限在数集,更多地体现为函数集与抽象集。
随着语音编辑软件功能的强大,对语音材料的修改和处理也越来越方便,而大多数情况下人耳往往很难感知到这类修改遗留的痕迹。事实上,一些不法分子很有可能通过这些语音编辑软件对语音材料进行伪装操作,从而达到不可告人的目的,这些伪造操作会对司法取证工作带来严重的干扰。尽管数字语音取证技术在近年来得到了不断的发展,但值得注意的是现有大多数的语音取证工作针对的是单一伪造操作,比如变调取证算法只可检测待测语音是否经
机械压力机广泛应用于冲裁、弯曲及其他冷冲压工序,是国防、航空、汽车和电子产业不可缺少的关键设备。但机械压力机在进行工作时,其本身存在回转部件动平衡、曲柄惯性力及床身共振等问题,不可避免产生较大幅度的振动,影响了加工精度,同时对生产环境和人身安全都带来不利影响。因此对压力机进行振动研究并开展减振抑振工作很有必要。本文以OCP-60E型机械压力机为研究对象,通过理论分析、模拟仿真与实验测试,对机械压力