题目：基于运动跟踪的呼吸运动分析

呼吸运动是一种内在的、周期性运动，而且是导致器官运动的主要原因之一，肺部器官的运动主要由呼吸运动引起，这种运动具有不确定性，给临床应用带来困难, 尤其是在放射治疗中三维扩野（Margin）的科学计算中，呼吸运动已经严重制约了放射剂量率的提升和治疗精度的提高，因此对呼吸运动的分析研究在理论和实际应用两方面都有重要意义。对呼吸运动及其对临床应用的影响的相关研究工作已经开展，现有的呼吸运动模型用一数学公式来描述，需要估计人的呼吸运动周期和运动范围，不能很好表达人体的特异性，而且无法满足三维和实时分析的需要。论文从图像处理的角度出发，提出了一种新的呼吸运动分析方法，该方法借助于用X光机实时采集的患者胸部透视图像序列，通过运动跟踪的方法得到图像中目标（横膈膜）的位置变化，以此建立呼吸运动概率模型。论文围绕呼吸运动和运动跟踪展开研究工作，具体工作包括以下几个部分：1、在综述运动跟踪原理和方法的基础上，针对胸部透视序列图像横膈膜跟踪的特殊性，依据呼吸运动的先验知识，研究了一种改进的基于运动估计的快速活动轮廓算法；2、通过跟踪横膈膜，得到了横膈膜的位置—时间关系曲线，并将位置—时间关系曲线转换成位置—概率分布曲线；3、通过对采集到患者的正位（AP）和侧位（LR）透视图像序列进行分析，建立了三维呼吸运动数值模型； 4、为临床实际应用的需要，研制了一套呼吸运动分析和验证软件系统，将上述1-3的成果集成，可以有效分析患者的呼吸运动规律和变化，实现了三维扩野的计算等功能。