基于距离变换的伽玛刀治疗计划系统几何优化方法研究

针对伽玛刀立体定向放射治疗计划系统中靶点的数目、位置及准直器直径选择的优化问题，提出了一种改进的基于距离变换的几何优化方法，该方法类似于选用一定数目的球去填充任意形状的三维物体，通过对距离变换图中目标中轴的分析，得出了一种快速检测中轴端点及交叉点的方法，并将该方法用于放射治疗计划系统的几何优化，将靶点置于中轴的端点或交叉点，位于端点的靶点能保证覆盖目标较尖锐的部分，位于交叉点的靶点能保证覆盖目标较宽广平坦的区域，从而能够用较少的靶点覆盖较多的目标区域，对于每个靶点，取与该靶点距离值相邻的两种准直器直径作为该靶点的候选直径，由此对每个端点，可以得到一个用二叉树表示的计划方案集合，然后根据目标优化函数，从所有方案中选择最优方案，目标函数既考虑了肿瘤的覆盖率，又考虑了非肿瘤区域正常组织的覆盖程度，实验结果表明，与已有几何优化方法相比，该方法能实现自动靶点布置，并具有较快的计算速度。