基于结构信息和直觉模糊集的图像相似度测度法在放疗摆位验证中应用

摘要

目的提出基于结构信息和直觉模糊集的图像相似度测度法, 并对放疗计划定位CT图与CBCT图进行相似性测度以客观定量衡量摆位误差。方法选取鼻咽癌和盆腔部肿瘤患者各1例, 提取其计划CT图像及CBCT图像, 在鼻咽癌患者横截面与矢状面、盆腔部患者横截面与冠状面上, 人为模拟了5种不同程度的摆位误差, 同时运用相关系数、均方误差、图像联合熵、互信息以及本文相似度测度法对误差进行比较测量。结果 5种方法都可以在一定程度上描述误差。对比其他方法, 相似度测度法随着误差增大表现出更强烈的变化趋势:鼻咽癌横截面5种误差递增结果归一化后为0.553、0.683、1.055、1.995、5.151, 矢状面为1.171、1.618、1.962、1.790、3.572;而其他方法结果归一化后为0～2间, 且同一方法不同误差的结果变化较小。另外, 该方法对软组织误差更敏感。结论基于结构信息和直觉模糊集的图像相似度测度法衡量结果与人眼感知更一致, 可一定程度上客观量化了包括骨性标记与软组织的误差, 其反映的软组织偏差对个体化精准放疗有意义。