影像處理工具為放射治療過程提供數(shù)據(jù)集成，因此促成了醫(yī)學(xué)物理師、計算機(jī)專家以及數(shù)學(xué)家們之間有趣的相互合作。影像處理將重建、適應(yīng)、集成與成像數(shù)據(jù)評估應(yīng)用到放射治療過程中，以確保治療計劃、實施與療效評估使用的信息精確、高效和有效。影像處理包括在重建和評估階段對影像合成的數(shù)學(xué)處理，以及將這些合成信息應(yīng)用到日漸復(fù)雜的放射治療工作流程中。本書對所使用的這些技術(shù)及其在放射治療中的應(yīng)用進(jìn)行了介紹。
在過去的二十年間，影像在放射治療過程中的應(yīng)用顯著增加。該領(lǐng)域最初僅采集計算機(jī)斷層影像，后來迅速發(fā)展到將多時相計算機(jī)斷層掃描成像、磁共振成像、正電子發(fā)射斷層成像以及單光子發(fā)射計算機(jī)斷層成像應(yīng)用于計劃、治療時的容積成像以及在整個治療過程中采集額外的診斷級影像用于二次評估。這些影像的加入使得醫(yī)師可以更精確地分辨出腫瘤與危及器官，以及生理性運(yùn)動對這些器官位置的影響。除了能夠分辨這些結(jié)構(gòu)之外，治療計劃的進(jìn)展（如調(diào)強(qiáng)適形放射治療）使得復(fù)雜治療計劃的設(shè)計成為可能，從而更精確地將腫瘤作為目標(biāo)同時避開危及器官。影像數(shù)量、勾畫的組織結(jié)構(gòu)數(shù)量和治療計劃精度的增加對臨床上融合和分割這些影像提出了更高的要求。勾畫組織結(jié)構(gòu)花費(fèi)的時間從幾分鐘至幾小時不等，對影像自動分割和多模態(tài)影像的高精度配準(zhǔn)也提出了要求。而這些要求隨著室內(nèi)成像技術(shù)的引入進(jìn)一步增加。室內(nèi)成像提供額外的患者信息，包括治療過程中出現(xiàn)的運(yùn)動、運(yùn)動模式的變化及治療效果。大多數(shù)新型成像設(shè)備需要有新的重建技術(shù)和方法來處理數(shù)據(jù)采集過程中的不確定因素，例如呼吸運(yùn)動。由于需要將這些技術(shù)高效地應(yīng)用至繁忙的臨床工作流程中，因此室內(nèi)容積影像的采集對影像配準(zhǔn)提出額外的要求。由于每天都可以觀察到患者的三維解剖結(jié)構(gòu)，因此可在治療過程中觀測腫瘤和正常組織的反應(yīng)，而這些需要額外的診斷成像及相應(yīng)的配準(zhǔn)和分割操作�；颊哒麄�治療過程中可輕易獲取四十多組三維影像，并且每組影像中有二十多種結(jié)構(gòu)待分割。照此看來，對影像處理，包括重建、分割和配準(zhǔn)的需求變得日益迫切。
本書涵蓋形變配準(zhǔn)、影像分割、影像重建以及將這些技術(shù)整合進(jìn)放射治療過程的內(nèi)容。第一部分指出放射治療實踐包括自適應(yīng)放射治療、在線監(jiān)測和追蹤、劑量累積和精確度評估推動影像處理不斷發(fā)展。第二部分講述了實現(xiàn)形變配準(zhǔn)的數(shù)學(xué)方法，以及用于配準(zhǔn)技術(shù)的相似性度量，包括其在放射治療中的有效性和實用性。此外，該部分對有參數(shù)和無參數(shù)影像配準(zhǔn)技術(shù)及其在放射治療過程中的應(yīng)用也進(jìn)行了詳細(xì)的描述與評估。第三部分主要討論了影像分割技術(shù)，包括基于圖譜庫、水平集以及基于配準(zhǔn)的技術(shù)，并評估這些技術(shù)的效率、魯棒性以及應(yīng)用范圍。第四部分詳細(xì)介紹了三維影像重建、呼吸控制、室內(nèi)成像技術(shù)和應(yīng)用圖形處理器（GPU）進(jìn)行影像配準(zhǔn)等方面的進(jìn)展。
本書旨在對影像分割和配準(zhǔn)的技術(shù)、算法、室內(nèi)成像技術(shù)、先進(jìn)重建技術(shù)以及臨床基本原理與應(yīng)用等方面的知識進(jìn)行詳盡的介紹，適合醫(yī)學(xué)物理師、臨床醫(yī)師、劑量師、治療師以及醫(yī)學(xué)物理與相關(guān)領(lǐng)域的受訓(xùn)人員閱讀和參考。本書受益于國內(nèi)外作者的貢獻(xiàn)，他們開發(fā)了先進(jìn)的影像處理技術(shù)并致力于將其應(yīng)用于臨床工作之中。書中對算法、技術(shù)、應(yīng)用實例及臨床轉(zhuǎn)化等詳盡的描述足以證明他們具有淵博的學(xué)識。在此，對他們卓越的貢獻(xiàn)表示衷心的感謝。