肿瘤放疗中体外误差与体内误差的关联性

目的:研究肿瘤放疗中由体表标记和激光灯摆位的床值偏差(体外误差)和由每周一次验证影像匹配所得靶区位置偏移(体内误差)之间的关联性,为评估每周一次影像引导放射治疗(IGRT)方案的有效性提供参考。方法:鼻咽癌、肺癌和宫颈癌患者共计28例。技术员摆位后,记录体外误差;每周一次k V或锥形束CT(CBCT)扫描,并与数字重建影像或定位CT图像配准,记录体内误差。分析两类误差的差异及相关性。结果:3类肿瘤的体外误差和体内误差的系统误差之间相近(P0.05)。随机误差:鼻咽癌无显著差异(P0.05);宫颈癌有显著差异(P0.05);肺癌头-脚(SI)方向无显著差异(P0.05),腹-背(AP)和左-右(LR)方向有显著差异(P0.05)。由体内误差得临床靶区(CTV)-计划靶区(PTV)边界(AP/SI/LR):鼻咽癌2.80 mm/1.73 mm/2.73 mm;肺癌9.80 mm/5.98 mm/5.09 mm;宫颈癌3.94 mm/5.20 mm/2.73 mm。结论:鼻咽癌体外误差与体内误差之间有较好一致性,前者可以作为衡量后者的一个指标。肺癌和宫颈癌体外误差与体内误差之间有显著差异,为减小体内误差带来的放疗精度影响,需要考虑高频次的影像引导,或采用先进定位技术(如CRad Catalyst)进行患者摆位,以完成精确放疗。     

锥形束CT图像与计划CT图像配准方法分析

目的:通过我院开展图像引导放射治疗(IGRT)技术以来,治疗的头颈部、胸部及腹部等不同位的肿瘤的配准结果比较分析影响图像配准的各种因素及图像配准时应注意的问题,并对患者体模的制作及技术员的摆位提出改进意见。方法:病人采用平卧位,塞块式体板或颈肩板加热塑膜固定,行KVCBCT扫描,在VARIAN4DITC工作站上采用自动和手动图像配准,对于同一病例由不同人员来进行配准。结果:头颈部图像配准结果好于胸腹部配准结果,不同人员配准结果不同。结论:头颈部配准中采用自动配准一般就可达到要求,胸腹部配准采用自动和手动两种配准方法;采用人工配准方法时人员是影响配准结果的重要因素之一,图像配准最好由临床医生来确定;患者位置重复性是决定配准结果的另一重要因素,要求定位、摆位时保证患者体位姿势尽量保持一致;图像配准中最好以骨性标识或变化不大的器官作为配准点。     

膀胱癌图像引导放疗中基于软组织灰度值与基于内植标记物的锥形束CT校准比较

目的:锥形束CT的X线容积成像系统(XVI)可执行多种方式校准。本研究目的是评价基于软组织灰度值与同基于膀胱内植标记物的校准方法准确性之间的差异。方法:所有病人接受锥形束CT图像引导下的常规图像引导放疗。将病人分为基于软组织灰度值自动校准试验组和基于膀胱内植标记物手动校准参考组,在确认标记物准确性后,比较了两种方法在3D空间向量和左右(LR)、头脚(SI)、前后(AP)3个方向上的差异。结果:两种方法的3D空间向量差异平均值为0.65 cm;左右方向(LR),头脚方向(SI),前后方向(AP)差异平均值分别为0.03、0.45和1.67 cm。结论:膀胱癌图像引导放疗中基于软组织灰度值的自动校准方法在准确度上劣于基于膀胱内植标记物的手动校准。避免标记物植入和新的图像计算、分析方法是未来发展趋势。     

基于锥形束CT分析食管癌和肺癌患者摆位误差

【摘要】目的:应用锥形束CT（CBCT）观察食管癌和肺癌六维方向的摆位误差,分析六维床对食管癌平移和旋转方向校正的必要性及其临床意义。方法:选取2019年10月~2021年12月在中山大学肿瘤防治中心放疗的胸部肿瘤患者,食管癌组、肺癌组各85例,收集所有患者前3次CBCT扫描,通过六维方向与计划中的定位CT图像进行配准,获得头脚方向（SI）、左右方向（LR）、前后方向（AP）、绕Z轴旋转（RTN）、绕X轴旋转（PITCH）、绕Y轴旋转（ROLL）6个方向的摆位误差。原始数据取绝对值,采用Kolmogorov-Smirnov Z非参数秩和检验进行统计分析。结果:食管癌组和肺癌组在SI、LR、AP平移方向摆位误差取绝对值分别为:0.30（0.10, 0.50）、0.10（0.10, 0.30）、0.10（0.10, 0.20）和0.20（0.10, 0.40）、0.20（0.10, 0.30）、0.10（0.10, 0.30） cm;在RTN、PITCH、ROLL旋转方向的摆位误差取绝对值分别为0.50°（0.30°, 0.90°）、0.90°（0.40°, 1.60°）、0.90°（0.40°, 1.40°）和0.40°（0.10°, 0.70°）、0.70°（0.20°, 1.30°）、0.50°（0.10°, 1.00°）,食管癌组和肺癌组中SI、RTN、PITCH、ROLL方向比较,差异均有统计学意义（P<0.05）,而LR、AP方向比较,差异无统计学意义（P>0.05）。结论:基于CBCT引导下,六维配准技术配合六维床能降低胸部肿瘤患者放疗时摆位误差,特别是长靶区如食管癌方面,校正旋转摆位误差有明显优势。     

3种配准方式在鼻咽癌放射治疗过程中对配准结果的影响研究

目的研究配准方式对鼻咽癌(NPC)患者锥形束CT(CBCT)图像与计划CT图像配准结果的影响。方法选择13例采用图像引导放射治疗的NPC患者,其中男性7例,女性6例;年龄24~79岁,中位年龄59岁。获得其放射治疗期间的CBCT扫描图像。采用医科达图像引导放射治疗(IGRT)协作组推荐的配准范围,分别采用手动配准、骨性配准和灰度配准3种配准方式进行图像配准。以2名影像医生手动配准结果的平均值为标准,骨性配准和灰度配准的结果分别与其比较,并记录配准时间。结果共获得13例NPC患者的65套CBCT扫描图像。2名影像医生的手动配准结果在X、Y、Z轴三个方向虽然都不同,但差异无统计学意义(P0.05),并且两组数据可信度极好,组内相关系数为0.92(P0.01)。骨性配准和灰度配准的平移误差结果与手动配准的平移误差结果在X、Y、Z轴三个方向也不同,差异无统计学意义(P0.05)。骨性配准的旋转误差结果在X、Y、Z轴三个方向上大于灰度配准的结果,差异无统计学意义(P0.05)。在配准时间方面,手动配准的平均时间在5 min左右,而骨性配准与灰度配准的平均时间分别为2 s和23 s,明显短于医生手动配准,骨性配准的时间稍短于灰度配准。配准后的图像结果均能满足放射治疗医生的要求。结论在NPC放射治疗摆位时,配准范围选择医科达IGRT协作组推荐范围的条件下,建议采用骨性配准方式,既能满足临床需求,又能节省时间提高效率。     

基于B样条的弹性配准在放疗CT图像间配准的应用

目的:应用B样条弹性模型研究肿瘤患者放疗前CT图像与放疗后CT图像之间的弹性配准。方法:利用B样条自由弹性模型(free-form deformations,FFD),以灰度差平方和(Sum of Squared Differences,SSD)为相似性测度函数,通过基于多分辨率的B样条弹性配准方法对同一患者放疗前与放疗后的CT图像进行配准。结果:图像通过高斯滤波处理,应用B样条弹性模型,得到较为理想的弹性配准实验结果。结论:基于B样条的CT与CT图像弹性配准可以较好地建模放疗前与放疗后肿瘤区域的形变,为临床分析肿瘤的变化提供支持。     

膀胱癌图像引导放疗中基于骨骼与基于内植标记物锥形束CT校准比较

目的:以基于内植标记物校准为参考,比较其与基于骨骼校准之间准确性的差异。方法:筛选12名膀胱癌患者并植入标记物,所有病人治疗前接受MV级锥形束CT扫描,并执行基于内植标记物和骨骼两种校准。最后回顾性分析两种校准在左右(LR)、上下(SI)和前后(AP)及3D空间向量上的差异平均值。结果:两种校准在左右(LR)、上下(SI)和前后(AP)及3D空间向量上差异平均值分别为3.2、6.1、2.6和8.6 mm。结论:膀胱癌图像引导放疗中基于相邻骨骼自动校准在准确度上劣于基于膀胱内植标记物的手动校准,避免标记物植入和新的图像计算、分析方法是未来的发展趋势。     

肝脏动、静脉相CT图像配准与融合方法研究

目的 研究肝脏CT扫描序列图像轮廓提取、配准与融合问题.方法 采用图像滤波去噪、增强图像边缘及提取图像外轮廓等方法对CT序列图像进行预处理.对肝脏CT扫描序列图像动脉相位期与静脉相位期的图像轮廓进行配准,选取最优配准参数确定不同相位期图像的对应关系,以实现配准.将配准后对应的动、静脉相位期图像融合.结果 融合后的图像展现了同一位置不同相位期肝脏动、静脉的情况.结论 配准、融合后的图像能提供更加丰富的信息,可为医生临床诊断提供参考.     

锥形束CT与螺旋CT图像配准算法及其在放疗中的应用

目的：随着肿瘤放射治疗的发展,提高肿瘤放射治疗的精确度成为了重要的发展趋势。通过硬件与软件的共同发展,实现在线纠正治疗误差在医学图像帮助下完成放疗是现今临床研究的热点。图像引导放射治疗就是在这样理念的基础上发展出来的新型放疗模式。本文研究的目的就是阐述在现今临床普遍采用的锥形束CT与螺旋CT的图像配准在肿瘤放射治疗中的实际应用与重要性。通过研究总结出一套系统化的肿瘤放射治疗图像配准理论,发现最新研究热点、阐述最新研究不足,为今后进一步的发展图像引导放射治疗打下基础。方法：本文通过阐述基本医学图像配准理论,结合具体图像配准算法,应用于图像引导放射治疗,总结出一套系统化用于锥形束CT与螺旋CT图像配准的模式,从而获得更加快速准确的配准结果,改善图像引导放射治疗的效率。本文查阅了近几年计算机软件图像处理的大量文献,同时结合查阅大量图像引导放射治疗的文献,总结前人经验结合理论实践,综合阐述了一套应用于图像引导放射治疗的图像配准系统。结果：锥形束CT与螺旋CT的图像配准,在临床应用上多使用刚性图像配准,其有速度快便于计算的优势。但涉及到患者整体体位配准情况下,弹性图像配准在配准准确度上具有明显优势,需结合临床实际需求以及计算机运算能力的发展想结合选择合适的配准算法。结论：随着肿瘤放射治疗中图像引导技术的应用,螺旋CT定位图像与锥形束CT治疗图像的配准是图像引导放射治疗的关键技术,如何准确而且快速的获取配准结果成了精确放射治疗关注的焦点。螺旋CT定位图像与锥形束CT治疗图像的精确配准是精确放射治疗的前提,并在提高肿瘤剂量的同时,最大限度的保护正常组织,从而提高肿瘤放射治疗的疗效。本文主要综述了应用于精确放射治     

正交小波基函数实现图像引导放射系统中计划CT与锥形束CT图像的形变配准

计划CT图像与锥形束CT(CBCT)图像的配准是基于CBCT图像引导放射系统中实现自适应放疗的重要部分。为了提高系统中形变配准的精度和速度,提出一种基于正交小波变换的形变配准方法,此方法利用正交小波变换的多分辨率特性描述计划CT和CBCT图像的全局和局部形变,由Navier偏微分方程设计极小化能量函数来实现小波系数的能量估计。实验表明,所提出方法用于基于CBCT的图像引导放射系统时,可将日常放疗时的CBCT图像和计划CT图像进行准确且快速的配准,并且可用于放射计划系统中器官的自动分割,从而有效指导自适应治疗。