近距离放射治疗计划系统作为近距离粒子植入治疗的一项重要辅助工具,已被应用于多项临床手术中。本文主要针对肺部近距离粒子植入治疗手术流程中所存在的问题以及近距离治疗计划系统展开研究。主要内容包括:术前术中医学图像配准技术研究、术中CT图像针道识别技术研究、术中剂量优化模块设计以及系统平台验证实验。以下是主要内容和研究成果:首先,提出了一种全新的同模态CT图像配准算法解决了术前计划在术中的失效问题。引入局部互信息作为测度的配准方法,研究了与其相配合的优化策略,建立了一套完整的基于局部互信息的配准流程。此外,为了进一步提高配准速度,提出结合小波变换的多分辨率策略,实现了更快速的配准步骤。在此基础上,通过具体CT图像实验,验证了所提算法的精度和效率。其次,为了获得CT引导的肺部近距离放疗手术术中针道位置并且辅助术中剂量优化,提出了一种自动针道重建算法。该算法核心技术包括预检验模型参数评估技术、局部随机样本一致性与主成分分析法相结合的局部优化技术。针尖位置通过搜索针轴方向灰度的变化而确定。此外,提出通过连续局内点删除算法将一张切片上的多根针一次性分割出来。最终设计了对比实验验证了基于针道识别技术术中剂量优化方法的优化效果。最后,设计并实现了全新近距离治疗计划系统术中优化模块中的各项核心技术。设计了针道识别精度验证实验,该实验可以看出:改进后算法的分割精度要明显高于改进前,且保持在亚毫米级水平;针道识别的精度主要取决于针刺入的深度;且具体病例实验看出针轴方向和针尖平均误差分别被控制在2°和1 mm以内,平均每根针分割时间是0.236 s。本文针对肺部近距离粒子植入治疗手术流程中所存在的问题以及近距离治疗计划系统展开研究,提出了基于局部互信息的多分辨率刚性配准算法,基于术中自动针道识别技术的术中剂量优化方法以及完整的术中剂量优化模块,提高了剂量规划系统的治疗效果、安全性和操作性。