放射治疗是治疗宫颈癌的有效手段之一，特别是近年来随着医学影像技术、数字化技术、网络技术、自动化技术的发展，基于图像引导的数字化放疗技术正逐步应用于宫颈癌的治疗，以有效地改善该疾病的疗效和局部控制率。然而，宫颈癌的放疗仍然面临着一系列的问题和挑战，例如器官的形变、盆腔图像的合理配准与分割、放疗剂量的虚拟仿真计算等。这些问题不仅可能会导致肿瘤靶区无法获得足够的放疗剂量，还可能给患者造成一定的放射性损伤。　　为了使放疗辐射剂量更有效地作用于宫颈癌患者的靶区，同时避免对正常组织不必要的辐射伤害，我们针对基于图像引导的宫颈癌数字化放疗过程中的某些问题和需求，对相关的一些关键技术，包括盆腔图像的分割与配准、数字化辐射模型构建、形状统计建模等进行了探讨和研究，从而提高放疗的精度，使患者的疗效得以改善。　　本文的主要工作概括如下:　　1、针对常用于数字化自适应放疗的锥形束CT(Cone beam CT，CBCT)影像，本文将模糊C均值(Fuzzy C Means，FCM)方法与水平集(Level set)算法相结合，改善了待分割目标周围的区域信息场，为器官合理的划分提供了更好的约束条件。针对常规CT(Computed Tomography)影像数据，本文采用了活动轮廓模型与ASM(Active shape Model)模型相结合的模式。通过将基于轮廓模型的方法和基于先验信息的方法相结合，使分割轮廓线处理图像恶劣环境区域的能力得到提升。实验结果表明，不同类别之间算法的合理整合可以在某些图像的分割实例中获得较为理想的效果，从而有助于构建临床放疗计划的有效基础。　　2、图像配准是了解患者摆位误差和组织器官形变的重要手段。针对投影夹角成像系统的千伏级影像与患者定位CT数据集的配准，本文采用了刚性配准与非刚性配准相结合的策略，利用B样条的局部控制能力和连续性特征，从而实现了一种适应盆腔组织复杂形变的2D-3D配准模式;而对于患者分次治疗间的CBCT影像配准，本文采用了一种基于B样条的分层配准方法，从而改善优化了搜索空间并实现图像的局部优化处理。分析结果表明，本文所采用的配准策略可以为临床放疗图像的匹配工作提供合理的支持。　　3、考虑到我国人群的实际状况，本文以中国首例可视化女性人体数据集作为基础，经过器官分割、数字化建模、构建非均匀有理B样条(Non Uniform Rational B-spline，NURBS)曲面、体元处理等步骤，构建了符合中国人群附属体征的盆腔数字化辐射模型。由于该模型整合了NURBS技术，从而可以适宜于不同个体的虚拟化仿真。该模型可以导入放疗计划系统，从而为制定合理的盆腔放疗计划提供模拟仿真和数据参考。　　4、形变模式的合理描述能够为自适应数字化放疗提供有效参考。本文提出了一种基于NURBS曲面的统计形状建模方法。通过生成训练样本集，NURBS建模和主成分分析(Principal Component Analysis，PCA)，可以获得盆腔部分器官的主要形变模式。而通过获取形变参数混合高斯分布的概率密度函数和重采样，可以生成新的三维器官模型，从而满足临床的其它需求。　　5、高效而合理的流程管理已成为现代数字化放疗需要面对的问题。根据临床科室的放疗实际情况和需求，本文设计了一个基于DICOM RT接口的综合化的放疗信息管理系统。通过构建不同的功能模块和设计合理的数据传输路径，放疗科室的工作人员可以方便地进行影像和数据的传输、存储和统计;并根据需要评估放疗计划，分析从放疗设备传回的治疗数据，从而提升工作效率，也保障了不同环节数据的一致性。　　通过以上相关技术的研究，本文不仅对数字化模型技术及放疗仿真进行了拓展和深化，还推进了图像分割及配准技术的整合与优化。这一系列技术的更新和应用将有助于宫颈癌的图像引导放疗更为精确，而毒副反应将会进一步降低。　　本文的主要创新工作内容如下:　　1、本文整合和推导出一种适宜于宫颈癌盆腔器官图像分割的方法，将基于活动轮廓模型的能量场与图像中的先验信息进行整合，以实现对分割轮廓线的演化和收敛提供有效的约束和引导;构建和演绎了一种面向立体夹角投影系统成像的2D-3D配准模式，通过全局刚性配准与局部细节变换方式的结合，利用B样条的形变特性和对形体的真实逼近性进行细节上的优化。　　2、本文结合NURBS方法与数字化人体建模技术，采用数字化人体标本作为数据源，通过配准与分割、网格化、NURBS曲面处理、体元化处理等步骤，建立了符合中国人附属体征的可变形盆腔数字化辐射模型;该模型来源于精细化的断层解剖图像，不仅能为宫颈癌患者的数字化放疗提供更为真实地剂量模拟与仿真，也提供了模型适配个体化患者的能力。　　3、本文提出了一种整合NURBS技术的盆腔器官统计形状建模方法。通过引入NURBS方法，器官的局部细节可以更精确和理想地通过数字化模型进行描述，并通过PCA揭示出器官主要的形变特征。本文通过对形状参数的模拟分布采样，可以构建出新的三维模型实例用于其它的医学实践和研究需求。