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摘要精确勾画出四维CT（Four-Dimensional Computed Tomography,4D-CT）所有时相中的肿瘤区（Gross Tumor Volume, GTV）能够最大程度地减小内部肿瘤区（Internal Gross Tumor Volume）冗余，从而最大程度地减少放疗的毒副作用。手工勾画所有时相中的 GTV需要耗费大量人力，且手工勾画造成的观察者内差异（Intraobserver Variation）与观察者间差异（Interobserver Variation）可能对放疗计划的制定造成困扰。目前，临床上一般采用轮廓推衍方法半自动勾画所有时相中的GTV，然而现有方法在轮廓推衍精度和时间效率方面亟需提高。<br>　　轮廓推衍可分为体配准和轮廓配准两种方式，由于轮廓配准需要精确地将三维肿瘤轮廓线转换成平面肿瘤轮廓线，而体配准则不需要，故现有方法一般采用体配准。然而肿瘤体内部灰度级一般较为平坦，对体配准不利，而肿瘤轮廓一般具有丰富的边界标志信息，对轮廓配准有利。为应用轮廓配准，本文提出了一种肿瘤轮廓线平面化方法：肿瘤的三维轮廓线被B样条曲线拟合，得到的B样条曲线用于确定出上下（Superior-Inferior）方向相邻轮廓线之间的一组线段连线，利用外点法确定出顶层或底层三维轮廓线与外点之间的线段连线，将横断面与所有线段连线的交点用B样条曲线拟合，从而得到横断面内的平面肿瘤轮廓线。实验证明，该方法用于轮廓配准能够获得明显优于体配准的轮廓推衍精度。<br>　　由于肿瘤及其周围组织之间的形变属性往往差别很大，使得肿瘤轮廓附近的形变场往往不连续，从而造成当浮动图像与固定图像尽可能对齐时，这两幅图像中的肿瘤轮廓可能远远没有对齐，由此产生较大的轮廓推衍误差。针对此问题，提出基于B样条曲线（B-spline Curve, BSC）的轮廓推衍方法：利用B样条曲线模拟肿瘤轮廓线，利用控制顶点调整 B样条曲线的形状位置来模拟肿瘤轮廓线在单个目标时相中的形变，由此实现以轮廓线为形变实体，以目标时相中的轮廓线与参考时相中手工勾画的肿瘤轮廓线（参考轮廓线）灰度级分布最相似为优化目标，避免轮廓线上不连续的形变场被平滑以提高轮廓推衍精度，实现优化目标最小化以极大地提高轮廓推衍速度。实验证明了BSC方法在提高肿瘤轮廓推衍精度和推衍速度方面的有效性。<br>　　4D-CT所有时相是一个有机整体，然而大量轮廓推衍方法只针对两个时相进行轮廓推衍。为此，提出基于B样条曲面（B-spline Surface, BSS）的轮廓推衍方法：利用 B样条曲面模拟肿瘤轮廓线在一个呼吸周期中扫过的曲面，利用控制顶点调整B样条曲面的形状位置来模拟肿瘤轮廓线在所有时相中的形变，由此实现以轮廓线的运动轨迹为形变实体，以所有时相中的轮廓线与参考轮廓线灰度级分布最相似为优化目标，联合所有时相作为一个有机整体进行轮廓推衍，克服只针对两个时相进行轮廓推衍的不足。实验证明，BSS方法在轮廓推衍精度上优于BSC方法，在推衍速度上逊于BSC方法。