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基于深度学习的放疗脑肿瘤靶区自动勾画方法研究

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基于深度学习的放疗脑肿瘤靶区自动勾画方法研究

作者：张本健合肥工业大学

学位级别：硕士

肿瘤严重危害居民的健康,而脑部胶质瘤更是作为一种常见的对患者生命造成威胁的恶性脑肿瘤。作为脑肿瘤主要的辅助诊疗方法-磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI),因其丰富的诊断信息为脑肿瘤的诊断和治疗提供了重要帮助。在肿... 详细信息

肿瘤严重危害居民的健康,而脑部胶质瘤更是作为一种常见的对患者生命造成威胁的恶性脑肿瘤。作为脑肿瘤主要的辅助诊疗方法-磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI),因其丰富的诊断信息为脑肿瘤的诊断和治疗提供了重要帮助。在肿瘤放疗计划中,精确的放疗计划是保证患者准确治疗的前提,靶区勾画在放疗计划中起着关键作用。从多模式MRI图像中对脑肿瘤目标靶区和不同的脑肿瘤子区域进行靶区勾画,可为放疗方案的制定提供重要信息。传统上使用手动分割方法既耗时,又取决于医师的经验。深度学习(Deep learning)之卷积神经网络(Convolutional neural network,CNN)表现优异,因此为脑肿瘤的自动和准确勾画带来了更多的思路。本文工作作为肿瘤放射治疗系统的预工作-肿瘤靶区自动勾画,为精确放疗剂量计算与优化提供了基础,从而能够更好地实施优质的放疗计划。通过建立深度学习模型而进行的自动靶区勾画,可以更好的帮助放疗计划的实施。不同于自然图像,MRI脑肿瘤具有形状多样且多变、结构复杂、位置不稳定、脑部组织灰度不均匀以及在不同患者之间存在非常大的差异性等特点,因此给自动分割脑肿瘤带来了挑战,所以自动勾画脑部肿瘤靶区具有重要研究价值。本文提出了基于多模态MRI图像的深度学习技术来进行自动精确的分割脑肿瘤。研究目的是建立深度学习分割模型从MRI多模态图像中自动识别和分割肿瘤靶区。论文首先提出一种基于图像块的脑肿瘤深度卷积神经网络分割模型,并通过比较不同尺寸大小的图像块的实验结果,然后选择最佳尺寸的图像块进行实验,从而实现脑肿瘤的自动分割。但是基于图像块构建的模型也存在不足,论文又以迁移学习为理论基础,将基于全卷积神经网络的U-net网络应用于MRI脑肿瘤分割。论文主要内容如下:(1)针对脑肿瘤和CNN的优异性能,构建了基于图像块的MRI图像脑肿瘤自动分割模型6-CNN网络,并在公共数据集BRATS 2015对该网络进行实验验证,保证了该网络的有效性。实验结果表明该网络能适应脑肿瘤轮廓,并且取得较好的分割效果,说明该网络能有效分割脑肿瘤,但也存在训练过程复杂、分割效率低、易丢失数据空间等问题。(2)由于6-CNN网络存在存储空间大、过程繁琐、容易丢失空间结构等问题,又基于迁移学习的理论基础,引入基于全卷积神经网络的U-net网络用于MRI图像脑肿瘤的分割。与6-CNN网络采用图像块的训练方法不同,U-net网络采用整张图像训练,实现端到端的训练。实验结果表明,该方法不仅能有效分割脑肿瘤,还显著提高了肿瘤内各个子区域的分割精度,而且分割效率也得到了明显改善。

关键词：肿瘤放疗深度学习卷积神经网络 BRATS2015数据集脑肿瘤图像分割 MRI图像

四川盆地中部三叠系须家河组煤成气丁烷和戊烷的异正构比与成熟度关系

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石油勘探与开发 2019年第3期46卷 474-481页

作者：秦胜飞黄纯虎张本健杨雨袁苗中国石油勘探开发研究院北京100083 中国石油西南油气田公司川中气矿四川遂宁629000 中国石油西南油气田公司川西北气矿四川江油621709 中国石油西南油气田分公司勘探开发研究院成都610051

以四川盆地中部三叠系须家河组不同地区和不同层位原生气藏为对象,采用常规天然气地球化学研究方法,探讨煤成气组分中iC_4/nC_4和iC_5/nC_5值与成熟度之间关系。通过对8个气田73个天然气样品研究发现,煤成气中iC_4/nC_4和iC_5/nC_5值具... 详细信息

以四川盆地中部三叠系须家河组不同地区和不同层位原生气藏为对象,采用常规天然气地球化学研究方法,探讨煤成气组分中iC_4/nC_4和iC_5/nC_5值与成熟度之间关系。通过对8个气田73个天然气样品研究发现,煤成气中iC_4/nC_4和iC_5/nC_5值具有一致的变化规律,即呈良好的正相关关系,复相关系数大于0.8。iC_4/nC_4和iC_5/nC_5值随天然气干燥系数(C_1/C_(1+))变高、甲烷碳同位素组成变重而呈有规律地增大,它们之间具有较高的相关性。该研究揭示了煤系生成重烃异构体变化特性,提出了煤成气成熟度的新指标:iC_4/nC_4及iC_5/nC_5值与计算的Ro值之间的回归方程,为煤成气成熟度的判定、天然气运移、后期改造以及成藏等研究都提供了重要参考依据。

关键词：四川盆地三叠系须家河组煤成气 iC4/nC4 iC5/nC5 成熟度指标

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四川盆地中北部二叠系茅口组复杂滩相白云岩储层地震预测——以角探1井区为例

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石油学报 2024年第9期45卷 1385-1398,1421页

作者：唐浩钦张本健熊晓军李天军成都理工大学地球物理学院四川成都610059 中国石油西南油气田公司勘探开发研究院四川成都610041

四川盆地中北部(川中北)地区下二叠统茅口组广泛发育高能颗粒滩相白云岩储层,区域内角探1井茅口组的气测产量达112.8×10^(4)m^(3)/d,展现出较大的油气勘探潜力。以川中北地区具有代表性的角探1井区为例,基于茅口组储层的地质特征、测... 详细信息

四川盆地中北部(川中北)地区下二叠统茅口组广泛发育高能颗粒滩相白云岩储层,区域内角探1井茅口组的气测产量达112.8×10^(4)m^(3)/d,展现出较大的油气勘探潜力。以川中北地区具有代表性的角探1井区为例,基于茅口组储层的地质特征、测井响应和地震反射分析认为,储层预测存在2大难点:滩相白云岩沉积的非均质性强,沉积边界难以预测;储层与围岩物性差异小,导致储层响应特征不明显且受茅口组顶界地震反射影响。提出了一套适用于川中北地区茅口组复杂滩相白云岩储层的地震预测技术:首先进行古地貌恢复,确定滩相沉积相带;然后在有利相带内,基于正演模拟明确滩相白云岩地震响应,并结合去强轴方法进行地震波形、振幅属性分析,确定滩相白云岩发育区;再以白云岩发育区作为相控条件,进行叠前反演,刻画储层平面分布;最后结合茅口组断裂发育特征,进行储层综合评价。该技术包含3项主要的方法和认识:①采用基于频谱分解的相位重构方法来准确识别茅口组内的弱反射岩性界面,以提高古地貌恢复精度;②提出了波形结构可以反映茅口组滩相白云岩发育情况的认识,采用波谷数属性表征其平面分布;③采用优化的匹配追踪去强轴方法,准确去除茅口组顶界地震波强轴对储层响应的屏蔽作用。基于该技术研究成果部署的2口井的测试产气量均大于100×10^(4)m^(3)/d,且预测储层厚度与测井解释误差小于5 m,有效解决了川中北地区茅口组复杂滩相白云岩储层地震预测的难点。

关键词：四川盆地川中北茅口组滩相白云岩储层预测角探1井

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四川盆地西北部上古生界天然气勘探前景

天然气工业 2016年第8期36卷 11-21页

作者：沈浩汪华文龙马华灵李毅张本健中国石油西南油气田公司勘探开发研究院中国石油西南油气田公司川西北气矿

近期,四川盆地西北部上古生界海相地层天然气勘探取得了重要的新进展,除证实中二叠统栖霞组孔隙型白云岩储层可能大面积连片分布外,还首次在井下发现了含气性较好的泥盆系厚层白云岩储层。最新研究成果表明:(1)区内沉积下寒武统巨厚优... 详细信息

近期,四川盆地西北部上古生界海相地层天然气勘探取得了重要的新进展,除证实中二叠统栖霞组孔隙型白云岩储层可能大面积连片分布外,还首次在井下发现了含气性较好的泥盆系厚层白云岩储层。最新研究成果表明:(1)区内沉积下寒武统巨厚优质烃源岩,烃源条件优越;(2)受加里东运动的影响,四川盆地西北部整体抬升,形成由南向北逐渐倾伏的西翼低陡东翼高缓的大型箱状隆起,构造顶部宽缓,为泥盆纪、石炭纪和二叠纪的继承性大规模台缘礁滩沉积和白云化作用奠定了基础;(3)上古生界存在多个不整合面,发生多期表生溶蚀作用,极大地改善了储层储渗性能;(4)龙门山推覆作用形成的构造形变特征为油气成藏创造了优越的烃源断裂及封盖条件,有利于大气田的形成。研究认为:该区(1)号隐伏断裂带以东的背冲背斜带具备形成大型构造—地层、构造—岩性复合圈闭气藏的有利条件,其中射箭河—中坝地区沉积古地貌地势相对较高、栖霞组白云化作用更强,加里东古隆起中轴线至东脊线附近是栖霞组气藏最有利的勘探区块,中轴线往西至(1)号隐伏断裂带是可同时兼探上古生界3套气层的最有利勘探区块。

关键词：四川盆地西北部晚古生代天然气复合圈闭台缘礁滩古地貌大气田形成勘探有利区

对大川中地区上三叠统须家河组二、四、六段砂岩沉积相的再认识

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天然气工业 2011年第9期31卷 39-50,134-135页

作者：蒋裕强陶艳忠沈妍斐蒋婵王占磊张本健李顺张国常西南石油大学资源与环境学院中国石油西南油气田公司川西北气矿中国石油西南油气田公司川中油气矿中国石化勘探南方分公司

学界对四川盆地晚三叠世须家河期沉积相的认识一直存在较大分歧,观点颇多。为此,基于露头剖面观察、取心井精细描述、单井剖面分析、实验室薄片鉴定,结合大量测井资料的研究应用成果,综合研究后认为:四川盆地大川中地区须二段砂体为滨... 详细信息

学界对四川盆地晚三叠世须家河期沉积相的认识一直存在较大分歧,观点颇多。为此,基于露头剖面观察、取心井精细描述、单井剖面分析、实验室薄片鉴定,结合大量测井资料的研究应用成果,综合研究后认为:四川盆地大川中地区须二段砂体为滨浅湖砂体,河流相砂体分布在龙岗—旺苍以北、广安以东的区域,川中西部—川西北部地区有海侵影响,形成质纯的石英砂岩;须四段、须六段沉积期,除营山—八角场、广安—河包场地区须四段及须六段下部发育三角洲分支河道外,其余大部分地区为河流入湖砂体在湖岸线不断进退、湖面总体扩张的背景下经湖流、波浪再改造、再分配形成的滨浅湖滩坝砂体。结论表明:①在川中南部地区由于受雷口坡期古凸起的影响,在该凸起区缺失须一—须二段下部地层;②受湖流运动方向影响,湖盆中的砂体在川中南部地区呈北东向展布,而在川中北部地区则呈近东西向展布;③滩坝砂体主体分布区是优质孔隙性储层的发育区。

关键词：四川盆地中部晚三叠世沉积相新认识河道砂体滨浅湖滩坝砂体海侵优质储集层分布

四川盆地东部中二叠统茅口组孤峰段展布特征及其油气地质意义

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石油与天然气地质 2023年第4期44卷 993-1008页

作者：刘昇范存辉张本健张亚王尉罗冰白晓亮西南石油大学地球科学与技术学院四川成都610500 油气藏地质及开发工程全国重点实验室西南石油大学四川成都610500 中国石油西南油气田分公司勘探开发研究院四川成都610051 中国石油西南油气田分公司重庆气矿重庆401120

基于钻井岩-电特征和野外露头特征,结合区域沉积-构造格局,利用宏观及微观观察、主微量及稀土元素测试、总有机碳含量和镜质体反射率测定等手段对四川盆地东部中二叠统茅口组孤峰段展布特征、沉积环境和成藏条件进行研究。结果表明:①... 详细信息

基于钻井岩-电特征和野外露头特征,结合区域沉积-构造格局,利用宏观及微观观察、主微量及稀土元素测试、总有机碳含量和镜质体反射率测定等手段对四川盆地东部中二叠统茅口组孤峰段展布特征、沉积环境和成藏条件进行研究。结果表明:①川东地区茅口组孤峰段的存在,证实茅口中、晚期受构造-沉积分异的影响,出现槽台格局。在茅口组二段B亚段沉积期(茅二B沉积期),川东地区孤峰段主要分布在盆地东北角。在茅口组二段A亚段沉积期(茅二A沉积期),孤峰段向南扩大到渠县—大竹—梁平,呈北西-南东向带状展布,厚度在0.8~26.6 m,川西北-川北则对应茅口组三段(茅三段)或茅口组四段(茅四段)。②孤峰段硅质页岩富含硅质放射虫,有机质含量高,具有典型的深水海槽相沉积特征。地球化学测试数据反映硅质页岩为深水缺氧还原环境且盐度较高,硅质来源以生物硅为主。③孤峰段烃源岩为一套富有机质的优质烃源岩,总有机碳含量整体较高、变化范围大,分布在1.69%~38.27%,平均值为11.51%,处于成熟-过成熟阶段。④川东地区孤峰段优质烃源岩可通过断裂与开江-梁平海槽礁滩相储层沟通,构成“下生上储”的源-储关系;此外,也可与茅口组优势滩相储层形成“旁生侧储”的成藏组合。川东地区孤峰段有望作为区域内优质烃源岩的接力勘探层系,对研究区内下一步油气勘探开发具有重要意义。

关键词：下生上储旁生侧储硅质页岩深水沉积孤峰段茅口组四川盆地东部

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四川盆地东北部三叠系飞三段沉积特征及油气地质意义

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岩性油气藏 2022年第3期34卷 154-163页

作者：张本健徐唱徐亮周刚丁熊中国石油西南油气田分公司勘探开发研究院成都610000 西南石油大学地球科学与技术学院成都610500

近年来,四川盆地东北部三叠系飞三段天然气勘探持续获得新发现。通过钻井岩心观察、测井解释、相标志鉴定和颗粒岩优势相分析,系统研究了四川盆地东北部三叠系飞三段沉积特征及油气地质意义。研究结果表明:(1)研究区飞三段主要发育开阔... 详细信息

近年来,四川盆地东北部三叠系飞三段天然气勘探持续获得新发现。通过钻井岩心观察、测井解释、相标志鉴定和颗粒岩优势相分析,系统研究了四川盆地东北部三叠系飞三段沉积特征及油气地质意义。研究结果表明:(1)研究区飞三段主要发育开阔台地和局限—蒸发台地,可进一步识别出台内滩、滩间海、潮坪和瀉湖等4种沉积亚相。(2)台内滩以颗粒岩沉积为主,可进一步分为鲕滩微相和生屑滩微相,鲕滩形成于开阔台地或局限—蒸发台地内部微地貌高地,生屑滩形成于开阔台地,两者沉积水体能量高,均具有向上变粗的逆粒序特征。(3)滩间海和瀉湖主要发育于台地内部较低洼地区,沉积环境能量低,可进一步划分为灰质滩间海(灰质瀉湖)、云质瀉湖微相,属于半局限—局限滩间海(瀉湖)范畴。潮坪发育于台地内部平均海平面附近,发育于多级次海平面下降晚期,是沉积水体变浅和水动力变弱的沉积响应,可进一步划分为膏坪微相和云坪微相。(4)P6—L1—L5井区东北部颗粒岩厚度大于15 m,膏岩厚度为15~20 m,为研究区飞三段天然气藏勘探的重点区域。

关键词：沉积特征台内滩碳酸盐岩台地飞三段三叠系四川盆地东北部

川西地区上三叠统天然气成藏主控因素及勘探方向

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天然气工业 2012年第10期32卷 6-9,13页

作者：裴森奇李跃纲张本健王维杨毅中国石油西南油气田公司川西北气矿四川省江油市621709

四川盆地川西地区前陆盆地上三叠统沉积巨厚,发育了多套自生自储的天然气成藏系统。为了弄清该区天然气成藏的主控因素、寻找下一步油气勘探的方向,在分析天然气成藏条件的基础上,结合区域构造、油气演化的时空配置,探讨了油气运聚成藏... 详细信息

四川盆地川西地区前陆盆地上三叠统沉积巨厚,发育了多套自生自储的天然气成藏系统。为了弄清该区天然气成藏的主控因素、寻找下一步油气勘探的方向,在分析天然气成藏条件的基础上,结合区域构造、油气演化的时空配置,探讨了油气运聚成藏机制及其主控因素。结果表明:川西上三叠统烃源岩层厚度大、有机碳含量高、生烃强度大,具有有利的天然气成藏条件;有效时空配置是成藏的关键,生烃强度控制气藏丰度,古今构造叠置决定气藏品质,大断裂控制气藏改造、重组和充满度。进而指出下一步的勘探方向:川西地区南部以勘探常压、构造圈闭型气藏为主,其中川西南部三和①号断层下盘的老君山和邛西①号断层下盘的桑园等构造应为构造圈闭气藏的首选目标;川西地区北部以勘探超压、岩性气藏为主,其中地层上倾方向的梓潼凹陷—九龙山构造之间的剑门—龙岗地区是岩性气藏勘探的重要领域。

关键词：四川盆地川西前陆盆地晚三叠世气藏类型成藏条件成藏机制主控因素勘探区

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四川盆地西北部三叠系须三段砂砾岩沉积特征

岩性油气藏 2021年第4期33卷 20-28页

作者：张本健田云英曾琪尹宏丁熊中国石油西南油气田公司川西北气矿四川江油621700 西南石油大学地球科学与技术学院成都610500

近年来,四川盆地西北部三叠系须三段的天然气勘探持续获得新发现。为了系统研究四川盆地西北部三叠系须三段砂砾岩的沉积特征,开展了钻井岩心观察、测井解释、相标志鉴定和砂砾岩优势相分析。结果表明:①研究区须三段冲积扇扇中辫状河... 详细信息

近年来,四川盆地西北部三叠系须三段的天然气勘探持续获得新发现。为了系统研究四川盆地西北部三叠系须三段砂砾岩的沉积特征,开展了钻井岩心观察、测井解释、相标志鉴定和砂砾岩优势相分析。结果表明:①研究区须三段冲积扇扇中辫状河道、扇缘漫流沉积和扇三角洲平原辫状分流河道、扇三角洲前缘水下分流河道、河口坝和远砂坝等均发育砂砾岩沉积,其中辫状河道主要发育块状砾岩,砾多砂少,漫流沉积砂多砾少、发育板状交错层理和平行层理,具有向上变细的正粒序特征。②扇三角洲以砂岩沉积为主,辫状分流河道、水下分流河道、河口坝和远砂坝发育冲刷面、板状交错层理、平行层理和沙纹交错层理等为主,辫状分流河道、水下分流河道具有向上变细的正粒序特征,河口坝和远砂坝具有向上变粗的反粒序特征。③辫状河道、漫流沉积、辫状分流河道砂砾岩较发育,水下分流河道、河口坝和远砂坝砂砾岩次之。该研究成果对四川盆地西北部三叠系须三段的天然气勘探具有借鉴意义。

关键词：沉积特征砂砾岩冲积扇扇三角洲须三段三叠系四川盆地西北部