宫颈癌图像引导放疗技术在不同图像配准方法的应用价值

目的 探讨将不同图像配准方法用于宫颈癌图像引导放疗技术中的应用价值。方法 选取经病理确诊为宫颈癌患者150例,均经图像引导放射治疗（IGRT）,利用机载锥形束CT(CBCT)XVI系统对患者进行治疗前摆位扫描、在线调整后扫描和治疗结束后扫描。对重建中获得的CBCT图像和治疗计划系统的CT图像行手动、骨性和灰度三种配准方法,分析X（左右）、Y（头脚）、Z（前后）轴水平方向和GX、GY、GZ旋转方向的不同误差,比较这三种配准方法之间的差异性。结果 灰度配准在X水平方向的摆位误差低于手动配准和骨性配准,差异有统计学意义（P<0.05）,配准值高于手动配准和骨性配准,差异有统计学意义（P<0.05）,三种图像配准方法在Y和Z水平方向的摆位误差和配准值比较差异无统计学意义（P>0.05）;三种图像配准方法在GX、GY、GZ轴旋转方向的摆位误差和配准值比较均差异无统计学意义（P>0.05）。结论 宫颈癌图像引导放疗技术中骨性和灰度配准方法均可选用,建议首选骨性配准,必要的情况下再应用灰度配准辅之。     

光学引导跟踪系统在放疗应用中的准确性研究

目的初步探究体表光学引导跟踪系统(OGTS)在肿瘤放射治疗应用中的追踪精度。方法分为模体验证及临床验证, 模体验证采用专用设备, 利用OGTS记录光学标记点在反光球平台上从指定位置移动到目标位置的位移值, 将该位移值与模体中固定距离比较, 以计算系统的准确性与重复性。临床验证通过选取45例放疗患者进行OGTS跟踪准确性和重复性研究, 其中头部、乳腺、直肠肿瘤患者各15例。每例患者均获取随机3个治疗分次下图像引导校正摆位前后图像引导定位系统(IGPS)和OGTS的值, 分别记录每次误差校正的平移值。治疗前用IGPS修正患者摆位误差并获取相关数据, 以IGPS校正平移误差的结果为金标准验证OGTS监测患者位置平移的准确性, 计算综合平移偏差。结果模体测量结果显示, 跟踪准确性的综合平移偏差最大值为0.18 mm, 跟踪重复性综合平移偏差的标准差为0.03 mm。临床试验结果统计显示, IGPS与OGTS追踪精度仅在头部z方向上差异有统计学意义(t=2.21, P<0.05), 而在头部其他方向及乳腺、直肠的3个平移方向差异均无统计学意义(P>0.05)。综合平移偏差分析表明, ...     

基于影像引导验证的体部放射治疗靶区位置校正研究

目的 :探讨基于影像引导验证的体部放射治疗(放疗)的靶区位置校正。方法 :对1 837例肿瘤放疗患者行负压真空袋塑型固定,放疗实施前利用加速器机载锥形束CT行靶区部位扫描,并与计划CT影像配准,获得两影像空间位置偏差,经影像确认后,偏差超过3 mm误差控制水准,给予位置校正。结果:胸部肿瘤中56.31%(531/943)影像引导后行位置校正,其中纵隔肿瘤组、肺癌组和乳腺癌组位置校正率分别为66.32%(191/288)、57.87%(250/432)和40.36%(90/223),3组间差异有统计学意义(P0.05);上腹部肿瘤组54.33%(69/127)影像引导后行位置校正,与胸部肿瘤组差异无统计学意义;腹盆腔肿瘤组61.31%(347/566)影像引导后行位置校正,其中泌尿生殖系肿瘤组、宫颈癌组和直肠癌组位置校正率分别为67.27%(37/55)、64.54%(253/392)和47.90%(57/119),3组间差异有统计学意义(P0.05);四肢肿瘤组54.23%(109/201)影像引导后行位置校正;胸部及上腹部肿瘤组、腹盆腔肿瘤组和四肢肿瘤组间差异有统计学意义(P0.05)。结论:负压真空袋塑型放疗体位固定技术作为体部放疗主流的体位固定技术,提高了靶区位置精度,但仍有部分患者影像引导后需行位置校正,位置校正率由高到低依次为腹盆腔肿瘤、胸部和上腹部肿瘤、四肢肿瘤,采用负压真空袋进行体位固定时,应充分重视各部位的特点,提高位置精度。     

精确放射治疗与图像引导技术进展

目前,医学上治疗肿瘤主要有外科手术、化疗和放射治疗等方法,现代医学是以微创伤和无创伤的精确治疗为发展方向,放射治疗也向精确放射治疗及图像引导下的放射治疗发展。精确放射治疗是放射治疗的必然发展趋势,图像引导技术也在不断发展与完善,使之更好地为精确放射治疗提供医学影像,引导放射     

改进式的二维图像配准算法在头颈部肿瘤中的应用

目的 研究摆位误差导致的二维图像投影变化及其对图像配准的影响,提出一种改进的互信息配准算法。方法 借助仿真头部体模,分别模拟旋转误差和平移误差,通过互信息的变化来反映投影形变。以3mm平移误差和3°旋转误差为界,模拟10例较小摆位误差和10例较大摆位误差,拍摄正侧位射野图像,分别使用目前加速器自带的传统互信息配准方法和本研究改进的互信息配准方法获取摆位误差,并与实际摆位误差相比较,以判断本研究提出的改进配准方法的优劣。结果 对于摆位误差较小的实例,加速器自带的传统互信息配准方法的x、y、z轴平均平移误差分别为0.3、0.4和0.3 mm,x、z轴平均旋转误差均为0.4°,平均耗时28.7 s。本研究改进的互信息配准方法的平均误差为0.4、0.3和0.3 mm,x、z轴平均旋转误差分别为0.5°和0.4°,平均耗时31.1 s。对于摆位误差较大的实例,加速器自带的传统互信息配准方法的平均误差分别为0.9、0.7和0.8 mm,x、z轴平均旋转误差为0.9°和0.8°,平均耗时29.9 s,本研究的改进互信息方法平均误差分别为0.5、0.4和0.5 mm,x、z轴平均旋转误差分别为0.6°和0.5°,平均耗时33.2 s。结论 对于较小的摆位误差,两种方法都具有较高的配准精度,但对于较大的摆位误差,本研究改进互信息配准方法较加速器自带的互信息配准方法具有显着的精度优势,并且配准耗时也在临床可以接受的范围内。     

鼻咽癌放射治疗定位的CT/MRI图像配准辅助装置的研究

目的 研制用于鼻咽癌放射治疗定位的CT/MRI图像配准辅助装置,并且通过组织勾画差异分析使用该装置后所得配准融合图像在临床中的应用意义。方法 在普通的磁共振头颈线圈中设计特定形状的头枕,保持患者在扫描时与CT定位扫描时相同的体位。采用配对t检验分析CT图像与融合图像中腮腺、下颌骨的勾画差异。结果 患者的头颈部CT、MRI图像的配准精度较未使用该装置的图像具有明显的提高,使用该配准图像得到的融合图像、组织结构位置、细节显示准确清晰。左右腮腺体积在CT图像中较CT/MRI融合图像中偏小,左腮腺体积融合和CT图像中的体积分别为（17.78±6.89）cm³和（17.17±7.02）cm³（t=-2.715,P<0.05）;右腮腺体积融合和CT图像中的体积分别为（19.23±8.91）cm³和（17.47±7.42）cm³（t=-2.552,P<0.05）;下颌骨在CT图像中勾画体积较CT/MRI融合图像偏大,左下颌骨体积融合和CT图像中的体积分别为（33.7±5.59）cm³和（34.8±6.27）cm³（t=3.548,P<0.05）;右下颌骨体积融合和CT图像中的体积分别为（34.46±6.08）cm³和（35.38±6.72）cm³（t=3.14,P<0.05）。结论 使用该辅助装置,可以得到头颈部配准融合准确的CT/ MRI的图像,此融合图像对临床医师的组织和病灶勾画具有积极的参考价值。     

ExacTrac X-射线图像引导系统在体部肿瘤放疗中的摆位误差和残余误差分析

目的 通过对体部肿瘤放射治疗的ExacTrac X-射线图像的回顾性分析,了解患者群体的摆位误差和残余误差分布情况,研究六维放射治疗床修正摆位误差的必要性和有效性。方法 通过配准数字重建图像（DRR）和ExacTrac图像引导系统拍摄的正交kV级验证像的骨性解剖结构,计算患者3个方向的平移误差和旋转误差以及对应的残余误差。结果 平移摆位误差为x（左右方向）：（2.27±2.02）mm,y（头脚方向）：（4.49±2.52）mm,z（腹背方向）：（2.27±1.37）mm;旋转摆位误差为Rx（矢状面）：（1.02±0.73）°,Ry（横断面）：（0.67±0.68）°,Rz（冠状面）：（0.76±0.84）°。残余平移误差x（r）：（0.27±0.48）mm,y（r）：（0.37±0.45）mm,z（r）：（0.22±0.30）mm;残余旋转误差为Rx（r）：（0.17±0.33）°,Ry（r）：（0.14±0.34）°,Rz（r）：（0.16±0.28）°。结论 对于体部放射治疗的患者,旋转误差和平移误差是同时存在的,不仅需要校准平移误差,旋转误差也不容忽视。ExacTrac X-射线图像引导系统能够有效纠正六自由度的摆位误差,并保证残余误差在较小的范围内,保证了体部肿瘤放疗的治疗精度。     

滑轨CT图像引导技术在胸中上段食管癌放疗中的应用研究

目的 将滑轨CT图像引导技术应用于胸中上段食管癌放疗,计算在线CT图像引导和非在线CT引导这两种因素各自的靶区外扩边距。方法 100例胸中上段食管癌计划进行调强放疗的患者,每次放疗前进行CT扫描并与计划CT图像配准比较分析,获得分次间摆位误差数据,并在线修正;根据系统选样法选取50例患者,增加治疗后的CT扫描以分析修正后的误差、治疗中的位移、分次内肿瘤（GTV）位移。结果 与非在线CT图像引导相比,采用在线CT图像引导使得靶区外扩边距在左右、头脚、腹背方向由8.8、9.1和6.1 mm降低到4.1、4.5和4.3 mm。结论 应用在线 CT 图像引导能显著提高靶区精准度,缩小靶区外扩边距。     

图像引导多源γ射束立体定向放射治疗临床测试

目的介绍图像引导的体部多源γ射束立体定向放射治疗系统性能测量。方法应用深圳市奥沃医学新技术发展有限公司生产的体部多源γ射束立体定向放射治疗系统及江苏瑞尔医疗科技有限公司的图像引导放射治疗定位系统,采用PTW-UNIDOS剂量仪、PTW 0.6 cc电离室、PTW 0.125 cc电离室、PTW 0.015 cc电离室、PTW-TW60008半导体探测器、EPSON 10000XL背透光扫描仪、EBT2免冲洗放疗胶片,测量γ射束立体定向放射治疗定位参考点偏差、焦点剂量率、治疗计划软件三维图像重建位置误差以及系统综合定位精度。结果定位参考点偏差Δ=0.433 mm,焦点吸收剂量率285.5 Gy/min,三维图像重建位置误差0.8 mm,综合定位精度最大值Δ=1.729 mm。结论该图像引导的体部多源γ射束立体定向放射治疗系统符合国家标准要求。     

Progress in image-guided radiotherapy for the treatment of non-small cell lung cancer

Lung cancer is one of the most common malignant tumors. It has the highest incidence and mortality rate of all cancers worldwide. Late diagnosis of non-small cell lung cancer (NSCLC) is very common in clinical practice, and most patients miss the chance for radical surgery. Thus, radiotherapy plays an indispensable role in the treatment of NSCLC. Radiotherapy technology has evolved from the classic two-dimensional approach to three-dimensional conformal and intensity-modulated radiotherapy. However, how to ensure delivery of an accurate dose to the tumor while minimizing the irradiation of normal tissues remains a huge challenge for radiation oncologists, especially due to the positioning error between fractions and the autonomous movement of organs. In recent years, image-guided radiotherapy (IGRT) has greatly increased the accuracy of tumor irradiation while reducing the irradiation dose delivered to healthy tissues and organs. This paper presents a brief review of the definition of IGRT and the various technologies and applications of IGRT. IGRT can help ensure accurate dosing of the target area and reduce radiation damage to the surrounding normal tissue. IGRT may increase the local control rate of tumors and reduce the incidence of radio-therapeutic complications.     

电子射野影像仪与锥形束CT用于胸部肿瘤 影像引导放疗的比较研究

目的 比较电子射野影像仪(EPID)和锥形束CT(CBCT)用于胸部肿瘤影像引导放疗,在工作流程和发现患者摆位误差两个方面为临床选择不同影像引导放疗工具提供依据。方法 选择2007年3月至2008年1月在我院接受根治性放疗的17例胸部恶性肿瘤患者(包括肺癌、食管癌和胸腺瘤),每位患者每周分别行千伏锥形束CT(KVCBCT)和EPID影像引导分析各1次。1例患者(肺癌)在完成2次KVCBCT在线引导放疗后自动退出研究,共有16例患者进入最终研究分析。结果 16例患者共获取81对EPI和CBCT影像。采用CBCT引导放疗系统时,患者的治疗总时间较采用EPID引导放疗系统时增加1.2 min。采用EPID引导放疗技术分析胸部肿瘤患者的摆位误差,患者在左右(LR)、头脚(SI)和前后(AP)3个方向上的摆位误差分别为:(-0.1±3.2)mm、(1.3±3.7)mm和(-0.2±3.1)mm。计算临床靶体积(CTV)到计划靶体积(PTV)的预留边界,CTV到PTV的预留边界应设定为10mm。采用KVCBCT引导放疗技术分析这部分患者的摆位误差,LR、SI和AP 3个方向上的摆位误差分别为:(0.1±4.6)mm、(0.6±4.0)mm和(-0.9±4.6)mm,CTV到PTV的预留边界应设定为12mm。结论 与EPID相比,采用CBCT引导放疗系统没有明显延长治疗时间,但增加了发现摆位误差的能力,建议有条件的单位选择CBCT进行胸部肿瘤患者的影像引导放疗或摆位误差分析。     

基于锥形束CT的头颈部肿瘤在线与离线结合图像引导放疗的研究

目的 分析锥形束CT(CBCT)在线摆位校正与离线自适应校正在减小头颈部肿瘤临床靶区(CTV)外放,从而减轻正常组织并发症中的作用。方法 16例行三维适形放疗的头颈部癌症患者入组。分次放疗前后均行在线CBCT扫描1次,并与计划CT图像配准,记录各个方向的配准差值。放疗前后的配准差值分别作为放疗分次间误差和分次内误差,用于计算每例患者的系统误差和随机误差。利用CTV外放计算公式,计算在线校正前后CTV外放;以0.5 mm为允许的最大残余系统误差,计算离线校正系统摆位误差后CTV外放。结果 未经在线校正,左右、头脚和前后方向上群体化CTV外放分别为5.7 mm、5.6 mm和7.3 mm;每分次放疗均行在线校正,3个方向上群体化CTV外放分别为1.7 mm、1.7 mm和2.3 mm;对系统摆位误差进行离线自适应校正,3个方向上群体化CTV外放分别为2.7 mm、2.5 mm和3.6 mm。结论 基于CBCT图像分析的在线校正和离线自适应校正均能明显减小摆位误差,有助于缩小CTV外放,并有望减轻正常组织并发症。     

手术导航中的三维注册方法

目的通过手术导航系统确定计算机辅助手术的位置,制定手术方案,保证手术成功。方法我们简要地回顾了医学图象配准,对导航系统的注册过程进行了数学描述,总结了目前常用的三维注册方法。结果手术导航是医生在术前通过医学影像获取患者的三维图像模型,术中根据三维图像模型进行手术治疗的过程。为将影像坐标系与人体坐标系统一起来,需要进行空间变换的配准。最近点迭代算法是点云数据配准中最常见的一种配准算法,它算法简单,有一定的通用性。在手术导航人体标志点的注册中引入和发展最近点迭代算法能提高注册精度,使注册更加简便,从而提高整个导航系统的精度。结论手术导航要求很高的精确度,因此引入和发展最近点迭代算法十分必要。     

影像引导技术在腹盆腔调强放疗中的应用

目的:探讨影像引导技术在腹盆腔调强放疗中的应用。方法:对腹盆腔肿瘤调强放疗患者采用负压真空袋固定,前3次放疗前利用加速器机载锥形束CT行靶区部位扫描重建三维影像,与计划中的CT影像比对,获得两影像空间位置误差,经影像确认后予以校正,以后每周重复1次。用SAS统计软件系统处理数据。结果:负压真空袋固定的腹盆腔部患者均行影像引导校正;影像引导后复核显示,头脚方向误差为(-0.71±1.83)mm,前后方向为(0.21±1.71)mm,高于左右方向的(0.14±1.34)mm。结论:影像引导技术有助于提高负压真空袋固定的腹盆腔肿瘤摆位精度,减小摆位误差,并指导后续分次放疗的摆位。     

扇形束CT引导的在线自适应放疗在 宫颈癌中的临床实践

目的 探讨人工智能(AI)辅助联合低剂量扇形束计算机断层扫描(FBCT)引导的在线适应性放疗(OART)治疗宫颈癌的可行性及安全性。方法 在联影uCT-ART平台予11名宫颈癌(10名术后辅助,1名根治性放疗)患者行高年资放疗医师主导触发的OART。分析AI辅助低剂量FBCT引导的OART治疗宫颈癌的可行性,包括评估自动分割轮廓质量、自动放射治疗计划、OART在线剂量学分析、OART流程时长;以及11名宫颈癌患者的放疗相关不良反应分析。结果 在297个分次治疗中,经高年资放疗医师判断,共启动81次OART,人均启动OART 7.4次。OART流程平均总时长为18.97 min OART调整平均时长为15.87 min。11例患者在定位CT上经AI辅助勾画工具自动分割感兴趣区域(ROI),得到ROI_auto经高年资放疗医师修改及审核后得到ROI_edit,其中临床靶区(CTV)的Dice相似系数为0.85 ± 0.04,不劣于前期模型0.89 ± 0.02(P＞0.05),95% 豪斯多夫距离为(5.64 ± 1.60)mm,优于前期模型构建的(6.28 ± 2.31)mm(t=-2.34,P＜0.05)。OART启动后轮廓勾画策略为优先采用CTV刚性拷贝/OAR自动分割+高年资放疗医师修改。OART计划的计划靶区(PTV)剂量分布更为紧凑,且剂量整体更接近处方剂量;OART计划中OAR剂量控制更贴近临床要求,OAR受照剂量显著低于影像引导放疗(IGRT)计划;适形指数CI与均匀性指数HI优于手动计划。在OART过程中,分次间靶区体积变化范围主要集中在±5%的范围内,而OAR体积变化范围波动较大,且无明显规律。消化系统、泌尿系统、造血系统发生急性不良反应均为PRO-CTCAE 1~2级,未见3级及以上的不良反应发生。结论 本研究描述了基于uCT-ART的OART系统在宫颈癌放疗的成功实施,证实了OART临床应用的可行性与安全性。     

Aortic rupture: comparison of three imaging modalities

We report a case of a 56-year-old man with traumatic aortic rupture (TAR) sustained in a motor vehicle accident diagnosed by helical computed tomography, aortography, and transesophageal echocardiography. A large majority of patients with TAR never make it to the hospital, and for those who do, a timely diagnosis is critical for survival. We discuss the merits and pitfalls of the three imaging modalities.     

Comparison of dose-escalated,image-guided radiotherapy vs. dose-escalated,high-dose-rate brachytherapy boost in a modern cohort of intermediate-risk prostate cancer patients

PurposeWe compared outcomes in intermediate-risk prostate cancer patients treated with dose-escalated adaptive image-guided radiation therapy (IGRT) or dose-escalated high-dose-rate brachytherapy boost (HDR-B).Methods and MaterialsPatients with intermediate-risk prostate cancer by National Comprehensive Cancer Network criteria were treated with either CT-based off-line adaptive IGRT (n = 734) or HDR-B (n = 282). IGRT was delivered with 3D-conformal or intensity-modulated radiation therapy with a median dose of 77.4 Gy. For HDR-B, the whole pelvis received a median 46 Gy, and the prostate 2 implants of 9.5 Gy (n = 71), 10.5 Gy (n = 155), or 11.5 Gy (n = 56).ResultsMedian followup was 3.7 years for IGRT and 8.0 years for HDR-B (p < 0.001). Eight-year biochemical control was 86% for IGRT and 91% for HDR-B (p = 0.22), disease-free survival 67% for IGRT and 79% for HDR-B (p = 0.006), and overall survival 75% for IGRT and 86% for HDR-B (p = 0.009). Cause-specific survival (8-year, 100% vs. 99%), freedom from distant metastases (98% vs. 97%), and freedom from local recurrence (98% vs. 98%) did not differ (p > 0.50 each). A worse prognosis group was defined by percent positive prostate biopsy cores >50%, perineural invasion, or stage T2b–c, encompassing 260 (35%) IGRT and 171 (61%) HDR-B patients. These patients evidenced a 5-year biochemical control of 96% for HDR-B and 87% for IGRT (p = 0.002).ConclusionsDose-escalated IGRT and HDR-B both yield excellent clinical outcomes for patients with intermediate-risk prostate cancer. Improved biochemical control with HDR-B for patients with worse pretreatment characteristics suggests that a subgroup of intermediate-risk prostate cancer patients may benefit from dual-modality treatment.