CBCT和DTS在放療擺位中的應(yīng)用研究.pdf

1、擺位的準(zhǔn)確性和重復(fù)性是影響腫瘤放射治療療效的關(guān)鍵性因素之一。影響擺位精度的因素包括:放療技師的操作水平,病人體重的變化,腫瘤形狀和大小的變化,危及器官大小、形狀和相對位置變動等,如何在每次實施照射治療前獲取當(dāng)前患者實際解剖位置信息,盡量減少擺位誤差顯得尤其重要。圖像引導(dǎo)放射治療(IGRT)就是針對患者解剖和位置信息的不確定性提出的一項技術(shù),在放射治療期間使用影像學(xué)設(shè)備和技術(shù)獲取當(dāng)前患者的三維解剖影像,利用這些影像修正擺位誤差,從而提高放

2、療靶區(qū)的擺位精度,提高腫瘤的局部控制并減少正常組織并發(fā)癥。近年來發(fā)展起來的基于大面積非晶硅數(shù)字化X射線探測板的錐形束CT(CBCT)成為了IGRT的主要影像設(shè)備之一。應(yīng)用于放射治療擺位的CBCT采用圓軌跡的采集方式,X線球管以病人頭腳方向為軸在一個圓軌跡上旋轉(zhuǎn)一周,位于球管對一側(cè)的平板探測器采集一定角度的投影數(shù)據(jù),利用這些投影數(shù)據(jù)進(jìn)行重建,得到患者當(dāng)前體位的CBCT圖像或數(shù)字合成X線體層圖像(Digital Tomosymhesis,D

3、TS),將計劃CT圖像與CBCT圖像進(jìn)行配準(zhǔn),或?qū)⒂媱滳T的數(shù)字重建影像(Digitally Reconstructed Radiographs,DRRs)與DTS圖像進(jìn)行配準(zhǔn),得到擺位誤差,從而實現(xiàn)精確的擺位。
　　 本研究回顧了CBCT和DTS在放射治療擺位中的應(yīng)用,重點(diǎn)研究和實現(xiàn)了CBCT和DTS圖像的重建,探討基于互信息量的剛性配準(zhǔn)算法在放射治療擺位誤差校正中的應(yīng)用。主要內(nèi)容和創(chuàng)新概括如下:
　　 (1)利用工業(yè)

4、上使用廣泛的FDK算法,分別對虛擬體模,老鼠投影數(shù)據(jù)以及VARIAN23 EX醫(yī)用直線加速器采集的真實人體投影數(shù)據(jù)進(jìn)行了CBCT的三維重建,得到較滿意的圖像質(zhì)量。
　　 (2)針對重建后圖像中出現(xiàn)的環(huán)形偽影,提出了一種快速的,精確的消除錐形束CT重建圖像環(huán)形偽影的方法,該方法能精確的定位出環(huán)形偽影,并不受環(huán)形偽影寬度大小的約束,能最大限度的保全原有圖像信息。
　　 (3)分析了圖像配準(zhǔn)技術(shù)在靶區(qū)定位中的應(yīng)用,研究了基于最

5、大互信息量的CBCT圖像與CT圖像的配準(zhǔn),實驗結(jié)果表明,利用圖像灰度最大互信息作為優(yōu)化準(zhǔn)則,進(jìn)行圖像之間的剛性配準(zhǔn),精度較高,能適應(yīng)實際臨床應(yīng)用中定位精度的要求。
　　 (4)使用類似于FDK的改進(jìn)算法,用有限角度的投影圖像,實現(xiàn)對VARIAN23 EX醫(yī)用直線加速器采集的真實人體投影數(shù)據(jù)的DTS圖像重建。通過該方法重建圖像,軟組織和骨結(jié)構(gòu)的清晰度明顯提高。其特點(diǎn)決定最適合實現(xiàn)受運(yùn)動影響的器官和特殊病人的成像,可作為放療擺位校正