锥形束CT在放射治疗中的应用

影像引导下的放射治疗是近年来出现的一种治疗恶性肿瘤的新技术,而锥形束CT既是一种全新的CT成像技术,又是影像引导下放射治疗系统的关键设备。本文介绍锥形束CT的基本原理及其在放射治疗中的应用现状和研究进展情况,并对锥形束CT图像后处理技术进行综述。     

宫颈癌患者锥形束CT影像剂量计算的算法修正

目的 利用修正算法对宫颈癌患者锥形束CT（CBCT）影像进行修正,探讨CBCT影像剂量计算的准确性。方法 采用CIRS-062电子密度模体分别在Brilliance CT Big Bore 4D-CT模拟定位机及Truebeam加速器机载CBCT上执行CT扫描,获得计划CT（pCT）和CBCT的CT值-相对电子密度曲线。采用直方图匹配算法对CBCT影像的CT值进行修正,得到修正后的CBCT（mCBCT）。将25例宫颈癌患者的调强放疗计划分别移植到模体和患者的pCT、CBCT和mCBCT上进行剂量计算,比较其绝对剂量和剂量分布的差异。结果 模体等中心处,CBCT计算的绝对剂量与pCT计算的绝对剂量偏差为0.87%±0.24%,mCBCT与pCT的偏差为0.05%±0.03%,差异有统计学意义（t=3.625,P<0.05）。患者治疗等中心处,CBCT计算的绝对剂量与pCT计算的绝对剂量偏差为1.05%±0.32%,mCBCT与pCT的偏差为0.18%±0.09%,差异有统计学意义（t=3.023,P<0.05）。靶区剂量分布的剂量体积图显示,mCBCT的剂量分布和pCT的剂量分布相似,而CBCT的剂量分布和pCT的剂量分布差异较明显。结论 CBCT影像经算法修正后,可用于宫颈癌放疗中的剂量计算,并能提高剂量计算的准确性。     

C型臂锥形束CT成像偏离正中心点对图像噪声及变形程度的影响

目的 观察C型臂锥形束CT成像偏离正中心点对图像噪声及影像变形程度的影响。方法 采用Siemens Axiom Artis Zee血管机,DynaCT成像模式,设置成像时间为20 s。①标准水模实验：对CT标准质控水模进行成像,选择水模图像密度均匀且伪影少的20个层面,分别测量前（A）、后（P）、左（L）、右（R）方向上正中心点和偏离正中心点2、4、6、8、10 cm位置图像的X线衰减值及其标准差;以X线衰减值标准差为图像噪声,采用单因素方差分析法进行客观评价。②钢球模型实验：分别将直径为17.20 mm钢球分别放于前后（A-P）、左右（L-R）及头足（H-F）方向正中心和偏离正中心2、4、6 cm处进行成像;在Leonardo工作站上重建三维图像,测量每个钢球在A-P、L-R及H-F方向上的直径,计算在各方向上钢球影像的变形度。结果 C型臂锥形束CT成像中,在A、P、L、R各方向上,随偏离正中心点距离增大,噪声值逐渐减小（P均<0.05）。在A、P、L、R、H、F方向上,随着偏离正中心点距离增加,不同方向钢球直径变形度有所增加;H-F方向上偏离正中心点时,钢球H、F方向直径变形度相对较小（变形度绝对值均<0.2%）;P方向上,以A-P方向偏离正中心点时,钢球直径变形度最小。结论 C型臂锥形束CT成像中,在偏离正中心点的各个方向的不同位置,图像噪声和影像变形程度均存在一定差异。     

加速器锥形束CT成像参数对空间分辨率的影响

目的 分析加速器机载kV锥形束CT(CBCT)成像参数对空间分辨率的影响. 方法采用CatPhan 600模体的CTP 528模块,分别改变管电压、管电流、准直器、扫描范围和重建精度,测量XVI CBCT的空间分辨率. 结果管电压从80 kV增至140 kV时,空间分辨率从5 lp/cm增加到7 lp/cm.管电流对空间分辨率影响较小.准直器型号、重建精度和机架旋转范围对空间分辨率影响较大. 结论 CBCT的影像质量随成像条件变化范围很大,实际应用时需要根据条件合理选择参数,减少患者辐射剂量的同时得到最佳的影像质量.     

千伏级锥形束CT计算宫颈癌放疗剂量

目的 探讨宫颈癌放疗中采用加速器机载千伏级锥形束CT(kV-CBCT)影像进行剂量计算的准确性和可行性。方法 分别于CT模拟机和kV-CBCT上扫描CIRS-062电子密度模体,获得电子密度模体影像及计划CT(pCT)和kV-CBCT的CT值-相对电子密度曲线,采用治疗计划系统计算剂量。选取9例宫颈癌患者的调强治疗计划,并将计划移植至模体和患者的pCT和kV-CBCT影像进行剂量计算,比较剂量差异及剂量分布情况。结果 kV-CBCT的CT值经多次重复测量最大变化≤3%;kV-CBCT的CT值-相对电子密度曲线与pCT相比,低密度组织的差异较小,高密度者差异相对较大。在对模体的剂量计算中,pCT和kV-CBCT的剂量差异为0.7%~2.5%,平均(1.23±0.55)%;而在对宫颈癌患者的剂量计算中,剂量差异为0.5%~1.8%,平均(0.84±0.44)%;剂量分布的一致性均较好。结论 宫颈癌放疗中采用kV-CBCT影像进行剂量计算是可行的。     

锥形束CT在诊断上颌埋伏牙冠根成角中的应用

目的：研究锥形束CT（CBCT）在诊断上颌埋伏牙冠根成角中的应用。方法：选择在曲面平展片、上牙咬合片上不能确切判断冠根是否成角以及成角大小的上颌埋伏牙患者13例,对其进行CBCT扫描,并进行三维重建,确定埋伏牙在上颌骨中的位置、冠根是否成角,并测量成角度数及冠根长度比。结果：13例上颌埋伏牙中,3例无冠根成角,10例确诊为冠根成角,其中6例冠根成角在120°~150°之间,另外４例冠根成角分别在150°~180°、90°~120°、60°~90°之间不等;7例冠根比在1∶1.5~1∶1之间,5例在1∶1~1∶0.5之间,另1例在1∶2~1∶1.5之间。结论：CBCT能够明确诊断上颌埋伏牙的冠根成角情况,对制定可行的治疗方案具有重要的指导意义。     

配滤线器的加速器锥形束CT图像质量与扫描剂量的关系

目的研究使用Bowtie滤线器（F1）后,保证加速器CBCT患者扫描图像质量前提下,如何合理设置扫描条件,尽量降低辐射剂量。方法使用Piranha辐射测量仪测量CBCT在使用F1与未使用F1时射线的半价层。设定不同的扫描模式,使用直径30cm的有机玻璃模体测量扫描剂量,并使用XVI附带的Catphan503模体测量客观图像质量。在此基础上,研究扫描剂量以及图像质量与扫描条件的关系,提出了适合临床患者的胸部与腹部不同的扫描条件。结果使用F1后射束的半价层增加了0．77～0．92mmAl,扫描剂量明显减少,中心点减少了22％～29％,边缘点减少了41％～45％,皮肤剂量减少显著。图像质量随着扫描剂量的增大而提高。空间分辨力受FOV影响较大,但一般能识别1～2mm的物体,完全能够满足分辨细小骨结构与标记点的临床要求。图像伪影在使用L20时的大mAs下明显。胸部低剂量的CBCT图像如100kV,M20,0．5mAs的扫描条件亦可满足临床要求。腹部则需要使用较大剂量的扫描模式,CBCT图像才达到进行配准的要求。结论F1的使用在改善图像质量的前提下降低了扫描剂量,使用新的扫描序列能平衡二者的关系。     

锥形束CT在口腔种植术中的应用价值

人工种植牙耐用坚固,比起其他形式的义齿有着更多优点,被越来越多患者所接受［1］。牙种植术已广泛应用于临床中牙列缺失的修复治疗,并已逐渐发展为成熟的缺牙修复技术［2］。随着种植应用的广泛开展,种植后神经障碍、出血及骨结合差的发生概率也不断升高,这就使得术前影像学检查评估变得十分重要。作者探讨口腔颌面锥形束CT（CBCT）在种植术前的应用价值,现报告如下。     

CT扫描出现特殊假阳性图像分析

假阳性图像不同于一般的伪影容易鉴别,由于它并不代表CT扫描层面组织结构的真实图像.如果把它混淆辨认为真阳性图像,常会导致不能诊断或误诊.现将我们科一台16排螺旋CT机,当球管处在寿命的末期时,扫描出现较特殊的假阳性图像1例,分析如下.……     

Varian 23 EX 加速器附加锥形束CT图像均匀性分析

目的 分析Varian 23 EX 加速器附加KV X线锥形束CT(CBCT)在不同扫描条件下图像均匀性的变化。方法 采用安装在直线性加速器上的CBCT系统,在标准头/体部扫描条件下重复扫描体模,并将数据通过放疗网络传至计划系统及Matlab 7.0,利用Eclips计划系统评价获取图像在x、y及z轴方向上的均匀性变化,并与传统扇形束CT(FBCT)扫描重建图像的测量结果进行比较。结果 CBCT图像在标准头/体部扫描条件下,在三个轴向上均有良好的对称性和均匀性。在标准头部扫描方式下CT值的波动范围分别为:x轴±25 HU,y轴±30 HU,z轴±20 HU。在标准体部扫描模式下,CT值的波动范围略大。等中心横断面x,y轴方向上具有最佳的对称性和均匀性。相对于x,y轴方向,z轴具有更佳的对称性和均匀性。Bowtie滤过器能够明显减少模体散射线,可提高图像的均匀性。结论 Varian 23 EX 加速器附加KV X线CBCT图像均匀度好,通过对CT值校正,CBCT可以用于治疗计划系统的剂量计算。     

基于自适应点扩散函数的锥束CT散射校正

目的 探讨基于自适应点扩散函数的方法对锥束CT散射校正的效果。方法 通过加入遮挡板的方法来获取投影图像部分区域散射分布;建立散射分布模型,利用遮挡区域散射分布,自适应地调整扩散函数模型参数,然后进行散射估计和校正;对遮挡区域进行修复,以减少断层重建噪声。结果 基于自适应点扩散函数的方法不需要重复扫描被测物体,能高效地对不同厚度和密度的物体进行锥束CT散射校正,可减少因散射造成的杯状伪影和条纹状伪影,与相比、杯状伪影从校正前的26.09%下降到1.26%,即减少约95.17%。结论 基于自适应点扩散函数的方法可有效进行散射校正、降低杯状伪影和条纹状伪影,校正后图像质量明显增加。     

衰减校正和散射校正对单光子发射计算机断层成像图像质量的影响

目的 探讨CT衰减校正（CTAC）和双能窗散射校正（SC）对SPECT图像质量的影响。方法 分别对Jaszczak模型、IEC体模及16例患者进行SPECT断层显像,并分别进行以下4种校正状态下的图像重建：无衰减校正（NOAC）无散射校正（NOSC）、SC NOAC、CTAC SC、CTAC NOSC。比较不同校正状态下Jaszczak模型冷区和本底区放射性计数、冷区对比度及均匀区积分均匀性百分比、IEC体模各热区及患者病灶靶/本底比值,并进行统计学分析。结果 与Jaszczak模型的NOAC NOSC图像比较：①CTAC NOSC图像可显著提高冷区和本底区的放射性计数（P<0.05）;降低均匀区的积分均匀性百分比（P<0.05）;冷区对比度的差异无统计学意义（P>0.05）。②SC NOAC显著降低了冷区和本底区的放射性计数（P均<0.05）;提高了均匀区的积分均匀性百分比（P<0.05）;显著提高了冷区对比度（P均<0.05）。③CTAC SC提高了冷区和本底区的放射性计数及冷区对比度（P均<0.05）;降低了均匀区的积分均匀性百分比（P<0.05）。与IEC体模及患者的NOAC NOSC图像比较,CTAC NOSC图像各热区及病灶的靶/本底比值差异均无统计学意义（P均>0.05）,SC NOAC图像各热区（除直径10 mm）及病灶的靶/本底比值均较大（P均<0.05）,CTAC SC图像各热区及病灶的靶/本底比值均较大（P均<0.05）。结论 CTAC可提高图像放射性计数及均匀性,SC可提高图像对比度,将两者结合可获得较高的图像质量。     

基于条状挡板的kV级锥形束CT散射校正

目的 校正锥形束CT投影中的散射信号,以提高图像质量。 方法 使用条状挡板测量Varian机载kV级锥形束CT投影图像中的散射信号,并将其从再次扫描的投影中扣除,以获得原始射线的投影图像。使用空域自适应的BayesShrink小波对投影图像进行去噪处理,并导入Varian On Board Imager工作站进行重建;比较处理前后的图像质量。 结果 校正后图像的低对比度分辨力提高,噪声降低,CT值的准确性和均匀性得到改善。 结论 条状挡板能准确获取投影图像中的散射信号;扣除散射信号后使用小波阈值法去噪,可有效提高图像质量。     

SPECT/CT图像配准测试方法

目的 提出SPECT/CT一体机中SPECT和CT图像配准精度的测试方法。方法 试验模体由立方体构形的8个点源构成,点源由放射性同位素和碘对比剂制备,在SPECT和CT上均可清晰成像,模体构形和尺寸可代表典型的临床应用条件。首先选用具有临床代表性的实验条件和参数,对模体分别行SPECT和CT成像。对图像分别进行分析,得到点源空间坐标,计算配准精度;以点源最大值像素点为中心,得到3个坐标方向的一维分布,分别计算分布重心作为对应方向的坐标值。结果 本文提出的方法在GE和Philips的主流SPECT/CT产品上进行验证,点源都可在SPECT和CT图像中完整成像,测试和分析方法的精度达0.1 mm以上。结论 该实验方法可为SPECT/CT产品性能评估和质量控制提供方法基础。     

同机CT图像伪影对骨断层显像衰减校正结果的影响

目的 评估同机CT图像中的伪影对SPECT/CT骨断层显像衰减校正(AC)图像结果产生的影响.方法 回顾分析78例患者骨断层显像资料,观察CT图像(及CT衰减图)中有无伪影,并对比非衰减校正(NC)图像,计算伪影区累及的局部骨骼放射性计数的变异系数(CV)及差值百分比(PD),进行统计学分析,以判断CT图像中伪影是否对骨断层AC图像结果造成影响.结果 38例同机CT图像产生伪影的病例,相应CT衰减图中均产生了同样形态的伪影信息,包括视野截断伪影、胸腹气体伪影、光子不足伪影等.受到伪影影响的骨断层AC图像中,除了局部骨骼的均匀性(CVAC 17.62%±4.13%,CVNC 11.19%±3.81%;t=2.13,P<0.05)和放射性计数分布(PDAC 16.98%±3.31%,PDNC 9.84%±1.62%;t=2.46,P<0.05)均受到影响.结论 同机CT图像中出现的伪影也会在CT衰减图中生成错误的校正信息,必要时应采用NC图像进行对比分析.     

小动物锥束CT分角度几何校正

目的 改善小动物锥束CT(CBCT)系统的空间分辨力。 方法 对由3个钢制小球组成的校正模型进行360°扫描,根据质心法计算小球中心的投影位置,然后计算光源的位置、旋转轴偏移等7个几何参数,最后对在旋转扫描过程中由于系统的不稳定而发生变化的部分几何参数进行分角度计算,得出投影角度相关的几何校正参数。在对被测物体进行扫描后,利用上述几何参数和分角度校正参数,采用FDK算法进行图像重建。 结果 经过分角度几何校正后,重建图像的空间分辨力提高了2 lp/mm。 结论 分角度几何校正方法能够很好地解决系统不稳定造成几何参数在扫描中发生轻微变化的问题,显著提高CBCT的空间分辨力。     

足月新生儿缺氧缺血性脑病的CT诊断及临床分析

目的回顾性分析我院87例经临床和CT确诊的围产期缺氧缺血性脑病(HIE)病例,结合有关文献进行分析讨论,旨在提高对本病的诊断水平,为临床治疗及预后评估等方面提供客观的依据。方法87例新生儿缺氧缺血性脑病中,男52例,女25例。胎龄38周至42周,检查时间从出生后1小时至16天。其中顺产39例,胎儿吸引器助产11例,产钳助产9例,剖腹产6例。所有病例都有不同程度的窒息史。结果CT表现为两侧脑室周围脑白质和灰质呈弥漫性或两侧不对称性低密度影,CT值约10～18HU,边界模糊,大脑灰白质分界不清,脑室不同程度受压变窄甚至完全消失。其中伴有蛛网膜下腔出血34例,占本组病例39.1%;脑实质出血24例,占27.6%;脑室内出血15例,占17.2%;硬膜下出血5例,占5.7%;另头皮血肿11例,颅骨骨折4例。结论HIE的程度和发展不同,其颅内有不同的影像学改变。HIE的CT检查能直观地反映新生儿大脑缺氧缺血的程度和范围,并能根据CT表现及脑水肿大小范围进行分度,为临床诊断和治疗及预后评估提供客观依据。