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精确勾画出四维 CT(Four-Dimensional Computed Tomography,4D-CT)所有时相中的肿瘤区(Gross Tumor Volume,GTV)能够最大程度地减小内部肿瘤区(Internal Gross Tumor Volume)冗余,从而最大程度地减少放疗的毒副作用。手工勾画所有时相中的GTV需要耗费大量人力,且手工勾画造成的观察者内差异(Intraobserver Variation)与观察者间差异(Interobserver Variation)可能对放疗计划的制定造成困扰。目前,临床上一般采用轮廓推衍方法半自动勾画所有时相中的GTV,然而现有方法在轮廓推衍精度和时间效率方面亟需提高。轮廓推衍可分为体配准和轮廓配准两种方式,由于轮廓配准需要精确地将三维肿瘤轮廓线转换成平面肿瘤轮廓线,而体配准则不需要,故现有方法一般采用体配准。然而肿瘤体内部灰度级一般较为平坦,对体配准不利,而肿瘤轮廓一般具有丰富的边界标志信息,对轮廓配准有利。为应用轮廓配准,本文提出了一种肿瘤轮廓线平面化方法:肿瘤的三维轮廓线被B样条曲线拟合,得到的B样条曲线用于确定出上下(Superior-Inferior)方向相邻轮廓线之间的一组线段连线,利用外点法确定出顶层或底层三维轮廓线与外点之间的线段连线,将横断面与所有线段连线的交点用B样条曲线拟合,从而得到横断面内的平面肿瘤轮廓线。实验证明,该方法用于轮廓配准能够获得明显优于体配准的轮廓推衍精度。由于肿瘤及其周围组织之间的形变属性往往差别很大,使得肿瘤轮廓附近的形变场往往不连续,从而造成当浮动图像与固定图像尽可能对齐时,这两幅图像中的肿瘤轮廓可能远远没有对齐,由此产生较大的轮廓推衍误差。针对此问题,提出基于B样条曲线(B-splineCurve,BSC)的轮廓推衍方法:利用B样条曲线模拟肿瘤轮廓线,利用控制顶点调整B样条曲线的形状位置来模拟肿瘤轮廓线在单个目标时相中的形变,由此实现以轮廓线为形变实体,以目标时相中的轮廓线与参考时相中手工勾画的肿瘤轮廓线(参考轮廓线)灰度级分布最相似为优化目标,避免轮廓线上不连续的形变场被平滑以提高轮廓推衍精度,实现优化目标最小化以极大地提高轮廓推衍速度。实验证明了 BSC方法在提高肿瘤轮廓推衍精度和推衍速度方面的有效性。4D-CT所有时相是一个有机整体,然而大量轮廓推衍方法只针对两个时相进行轮廓推衍。为此,提出基于B样条曲面(B-splineSurface,BSS)的轮廓推衍方法:利用B样条曲面模拟肿瘤轮廓线在一个呼吸周期中扫过的曲面,利用控制顶点调整B样条曲面的形状位置来模拟肿瘤轮廓线在所有时相中的形变,由此实现以轮廓线的运动轨迹为形变实体,以所有时相中的轮廓线与参考轮廓线灰度级分布最相似为优化目标,联合所有时相作为一个有机整体进行轮廓推衍,克服只针对两个时相进行轮廓推衍的不足。实验证明,BSS方法在轮廓推衍精度上优于BSC方法,在推衍速度上逊于BSC方法。