锥形束CT在放疗中的应用

锥形束CT是图像引导放疗的重要工具,在放疗过程中可测量和修正摆位误差、计算肿瘤靶区外扩范围,在通过校正后还可进行剂量计算验证。但锥形束CT在使用过程中需要提高图像质量,并在图像采集过程中控制辐射剂量,采用最佳的配准方式以达到图像引导和剂量引导双重功能。本文重点介绍了锥形束CT的成像系统、临床应用和目前存在的问题。     

千伏锥形束CT引导放疗系统最小误差与剩余误差分析

目的 分析千伏锥形束CT(kVCBCT)引导放疗系统可以发现的最小摆位误差和校正后剩余摆位误差。方法 采用小球(ball-bearing,BB)体模,比较经kVCBCT引导放疗系统得到的位移值与设定的位移值。设定的位移值分别为0.5、1.0、1.5和2.0 mm。侧向、纵向和垂直3个方向上的位移值均每日分析1次,共分析5次。校正后剩余摆位误差分析,采用CIRS Model 002LFC胸部体模,在侧向、纵向和垂直3个方向上均设置摆位误差,设置的数值为0、±5、±10和±15 mm。采用点标记法,共同配准体模的定位CT影像与kVCBCT影像,得出侧向、纵向和垂直3个方向上的摆位误差。根据配准结果移动治疗床,至侧向、纵向和垂直3个方向上摆位误差减少到最小。对校正位置后的体模再次行kVCBCT扫描,将再次获得的kVCBCT影像与定位CT采用点标记法配准,得到的侧向、纵向和垂直3个方向上的数值为经kVCBCT系统引导后剩余摆位误差。每日分析1次,共分析7次。结果 kVCBCT引导放疗系统可以发现的误差至少为0.5 mm。侧向、纵向和垂直3个方向上引导后剩余误差分别为(0.2±0.4)、(0.1±0.4)和(-0.4±0.3)mm,对3组数值行方差分析进行两两比较:侧向和纵向剩余误差无差别(P=0.63),垂直向和侧向剩余摆位误差的差异具有统计学意义(P=0.01),垂直向和纵向剩余摆位误差差异具有统计学意义(P=0.02)。结论 建立了kVCBCT引导放疗系统可以发现最小摆位误差和校正后剩余摆位误差的分析方法,kVCBCT引导放疗系统可以发现的误差至少为0.5 mm,侧向、纵向和垂直3个方向上引导后剩余误差约为1 mm。     

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。     

应用锥形束CT评价最终等中心标记法定位头颈部肿瘤的摆位误差

目的 应用千伏级锥形束CT(kV CBCT)评价头颈部肿瘤图像引导放疗的摆位误差.方法 选取2009年3月至2011年10月的256例行调强放疗的头颈部肿瘤患者,采用头颈肩面罩固定体位,最终等中心标记法定位,配有LAP可移动式激光定位系统的Philips PQS CT或PhilipsBrilliance CT Big Bore进行CT扫描.CT图像通过网络传输给Varian Eclipse治疗计划系统,用来进行勾画靶区和设计计划.在治疗前使用Varian iX直线加速器的机载影像系统(OBI)行kV CBCT扫描和配准,得出左右、头脚和前后3个方向的摆位误差.结果 473组摆位误差数据呈高斯分布,3个方向的平均误差分别为(-0.6±1.3)、(0.5±1.6)和(0.9±1.7) mm,使用公式M=2.5∑+0.75计算外放边界分别为2.4、2.4和3.4 mm.其中,Big Bore组的288组数据的计算外放边界分别为2.0、2.1和1.7 mm.结论 最终等中心标记法的摆位误差优于参考点标记法,同时为CTV外放PTV的边界提供了有效的依据.     

锥形束CT引导同轴穿刺在胸部肿瘤活检中的应用

目的 探讨锥形束CT的穿刺导航功能在胸部肿瘤活检中的应用价值。方法 2019年7月至12月四川省肿瘤医院行胸部肿瘤穿刺活检术(percutaneous transthoracic needle biopsy, PTNB)患者139例。比较锥形束CT的穿刺导航功能引导同轴针穿刺针与常规CT引导非同轴穿刺针在PTNB中的有效性和安全性,分析不同引导穿刺方式与病灶大小、病灶深度和手术耗时之间关系。结果 常规CT组平均耗时19.08 min,锥形束CT组平均耗时14.36 min,差异有统计学意义(t=-6.034,P<0.05)。活检时患者俯卧位平均耗时15.75 min,仰卧位平均耗时16.94 min,侧卧位平均耗时18.22 min,特殊体位平均耗时20.84 min,差异无统计学意义(P>0.05)。病灶位于不同肺段穿刺耗时比较,差异无统计学意义(P>0.05)。两组患者病灶大小、病灶深度和病灶位置比较,差异均无统计学意义(t=-1.621、-0.402、χ²=24.222,P=0.107、0.687、0.114)。穿刺次数与并发症的发生率相关...     

鼻咽癌调强放疗中摆位误差的变化趋势：基于千伏级锥形束CT的前瞻性研究

【摘要】目的：基于千伏级锥形束CT（kV-CBCT）分析鼻咽癌调强放射治疗（IMRT）中分次间摆位误差的变化趋势，提高放疗准确性。方法：64例鼻咽癌患者进行调强治疗，治疗过程中共进行9次kV-CBCT扫描来确定患者的位置，根据前三次摆位误差的规律来指导后续治疗中患者体位的摆放。分别将第1~3、4~6和7~9次 kV-CBCT扫描中患者的位置信息设为A、B和C组。比较三组的摆位及靶区边界误差的差异。结果：A组在X（左-右）、Y（头-脚）和Z（前-后）轴方向上的平移和旋转误差分别为(0.58±1.49)、(0.82±1.96)、(0.53±1.64)mm和0.60°±0.50°、0.82°±0.58°、0.62°±0.53°，B组分别为(0.28±1.08)、(0.44±1.35)、(0.11±1.15)mm和0.68°±0.70°、0.80°±0.52°、0.63°±0.49°，C组分别为(0.32±1.23)、(0.42±1.51)、(0.25±1.24)mm和0.61°±0.53°、0.62°±0.53°、0.60°±0.50°。A、B、C三组在X、Y、Z轴上计划靶区的外放边界（MPTV）分别为2.49、3.42、2.47mm，1.46、2.05、1.08mm和1.66、2.11、1.49mm。A组与B、C两组在X、Y、Z轴上的平移误差的差异有统计学意义（P＜0.05），而B、C两组间的误差差异无统计学意义（P＞0.05）。结论：在鼻咽癌调强放射治疗中，基于kV-CBCT扫描分析摆位误差的规律，能较好地降低后续治疗中的摆位误差。     

光学表面监测系统在胸部肿瘤调强放疗的初步应用

目的 探讨光学表面监测系统在胸部肿瘤调强放疗的摆位精度及其应用价值。方法 选取28例胸部肿瘤患者,应用体表标记与激光灯进行治疗前摆位,治疗前行锥形束CT（CBCT）扫描,扫描时通过光学表面监测系统获取表面影像,并与参考影像配准,记录x（左右）、y（头脚）与z（前后）轴的平移误差与旋转误差;扫描后CBCT图像与计划CT图像配准并记录x、y与z轴的平移误差与旋转误差,校正误差后治疗。应用Pearson法分析两组摆位误差的相关性,计算两组摆位误差的系统误差（Σ）与随机误差（σ）;应用Bland-Altman法评估两种影像系统的一致性,并计算95%的可信区间。结果 两组摆位误差有较好的相关性,相关系数在x、y、z轴分别为0.79、0.62、0.53,光学表面监测系统（OSMS）的Σ/σ（mm/mm）在x、y与z轴分别为0.7/1.5、0.9/1.8、0.9/1.5;CBCT的Σ/σ（mm/mm）在x、y与z轴分别为0.8/1.6、1.3/1.9、0.7/1.5;95%的可信区间在x、y与z轴的平移方向分别为（-2.0~2.3）、（-3.4~3.6）与（-3.3~2.4）mm,旋转方向分别为（-2.0~1.6）°、（-2.0~1.4）°与（-1.6~1.6）°。结论 OSMS是一种有效的图像引导工具,能快速准确地验证患者位置,提高摆位精度,可用于胸部肿瘤患者调强放疗的治疗摆位。     

锥形束CT分析发泡胶个体化头枕在头颈部肿瘤调强放射治疗中的应用

【摘要】目的：探讨发泡胶个体化头枕在头颈部肿瘤调强放射治疗体位固定中的应用价值。方法：选取92例头颈部肿瘤患者,共进行589次锥形束CT(CBCT)扫描,其中44例患者采用发泡胶个体化头枕体位固定(个体化组),进行了252次CBCT扫描,48例患者采用标准化头枕体位固定(标准组),进行了337次CBCT扫描。分析摆位误差,对误差结果进行分析并记录成小结供以后摆位时参考,记录两组患者的摆位误差结果并进行统计学分析。结果：个体化组在X、Y和Z轴的线性误差分别为（0.85±0.68）mm、（1.17±0.87）mm和（1.00±0.81）mm,旋转误差分别为（0.52±0.45）°、（0.72±0.49）°和（0.57±0.47）°;标准组在X、Y和Z轴的线性误差分别为（1.15±0.90）mm、（1.48±1.20）mm和（1.08±0.81）mm,旋转误差分别为（0.68±0.52）°、（0.77±0.55）°和（0.60±0.44）°;个体化组在X、Y轴的线性误差、X轴的旋转误差小于标准组,差异有统计学意义（P值分别为0.000、0.001、0.000）。小结前标准组Y轴的线性误差大于小结后（P=0.001）,个体化组小结前与小结后的线性误差和旋转误差差异均无统计学意义(P>0.05)。结论：相对于标准化头枕,个体化头枕可以减少X、Y轴的线性误差及X轴的旋转误差,个体化头枕体位固定稳定,摆位可重复性高,可在临床中推广应用。     

锥形束CT诊断埋伏牙30例分析

埋伏牙或埋伏阻生牙在青少年中多发,常见为上（下）颌第3磨牙阻生,上（下）颌切（尖）牙阻生埋伏等。2010年5-8月,我们采用锥形束CT（CBCT）诊断埋伏牙30例,效果满意。现分析报告如下。1临床资料1.1一般情况30例中,男17例,女13例;年龄8~22岁,平均12.8岁。     

锥形束CT在30例正畸埋伏牙诊断中的应用

埋伏阻生牙在正畸临床中较为常见,可引起错牙合、牙列不齐、邻牙牙根吸收、邻牙迟萌等各种并发症[1],应早期诊断并加以适当治疗。对其常用检查方法是普通X线片(曲面断层片和咬合片)。但由于拍摄角度和影像重叠的缘故,普通X线片常无法准确判断埋伏牙的大小、形态、准确位置及与邻牙的     

利用CBCT研究乳腺托架固定下乳腺癌放疗下颈摆位误差及相应CTV外放边界

目的 利用锥形束CT（CBCT）研究乳腺托架固定下乳腺癌放疗下颈部摆位误差,推算锁骨上临床靶区（CTV）的外放边界。方法 选取于本科行乳腺托架固定体位的14例改良根治术后放疗患者,利用CBCT于第1、10、20次治疗前采集CT图像,比对并记录锁骨上靶区的摆位误差,计算其CTV外放值并分析各方向位移量及旋转度的变化。结果 全组患者摆位误差在左右（x）、上下（y）、前后（z）方向分别为（2.89±2.52）、（3.96±2.97）、（4.21±2.24） mm,俯仰（θ）、滚转（φ）、偏转（ψ）角度分别为（2.38±1.97）°、（1.60±1.63）°、（1.91±1.54）°。由公式计算出CTV在x、y、z方向分别需外放8.08、8.13、6.30 mm;摆位误差在y、z方向位移量分别与φ、ψ角旋转度相关（Pearson=-0.515、-0.509,P<0.05）;分次间变化仅在z方向上位移量与ψ角旋转度相关（Pearson=-0.583,P<0.05）。结论 乳腺托架固定下锁骨上靶区放疗其CTV外放在左右、上下、前后方向应≥8.08、8.13、6.30 mm。应重视颈部偏转对摆位误差带来的影响,进一步改良体位固定方法和优化摆位操作流程。     

应用锥形束CT对宫颈癌及子宫内膜癌术后放疗位置误差的研究

目的 通过对宫颈癌及子宫内膜癌术后放射治疗患者位置误差的分析,确定临床靶区（CTV）外扩计划靶区（PTV）边界值的大小。方法 选取26例宫颈癌及子宫内膜癌术后放疗患者通过千伏级锥形束CT（kV-CBCT）采集初次治疗前和以后每周的CT影像,与治疗计划采用的CT影像进行比对,记录各方向位置误差值并计算PTV外扩边界值M_PTV。 结果 宫颈癌及子宫内膜癌术后患者放疗时各方向均存在位置误差,患者在左右、头脚和前后方向误差分别为（0.21±3.23）、（0.55±3.51）和（0.08±2.76）mm,头脚方向的系统误差最大,左右方向次之、前后方向最小。各方向位置误差无明显差异。靶区在左右、头脚和前后方向依次需外扩5.44、7.26和5.68 mm。 结论 建议在进行宫颈癌及子宫内膜癌术后放疗时外扩PTV间距依次为左右方向5.5 mm、头脚方向7.5 mm、前后方向6 mm。     

XVI锥形束CT辐射剂量与扫描参数相关性建模

目的 定量研究不同扫描参数组合导致的医科达XVI锥形束CT辐射剂量变化,为评估影像引导放疗中成像剂量的参数依赖性提供数学模型。方法 基于Versa HD加速器XVI,利用PTW 30 009千伏电离室和UNIDOS webline静电计,在PTW标准CT剂量指数（CTDI）体部模体中,测量标准扫描参数及多种扫描电压（kVp）、管电流（mA）组合下的模体内各点比释动能,并计算加权CTDI_w。利用SigmaPlot 10.0软件将测量结果拟合为以管电流和/或扫描电压为变量的模型。结果 标准扫描参数下,瓦里安OBI锥形束CT的CTDI_w值仅为医科达XVI的11.23%（胸部参数）和9.15%（盆腔参数）。在标准及其余4个扫描电压条件下,模体中心和外周各点比释动能与管电流均呈现线性正比关系,但斜率a值差异较大（0.479~6.679）,主要受扫描电压值、模体测量位置、剂量描述方法等因素影响。模体内各点剂量和CTDI_w值均可拟合为以扫描电压为变量的非线性经验公式（R²>0.997）,各系数差异有统计学意义（P<0.05）。同时改变管电流和扫描电压对模体中心点剂量的影响可以表述为mGy=（5.917-0.197×kVp+0.002×kVp²-5.063×10^-6×kVp³）×mA。结论 医科达XVI锥形束CT剂量显著依赖于扫描参数,数学模型可用于快速准确描述其变化特征。     

锥形束CT测量胸段食管癌调强放疗摆位误差对剂量学的影响

目的 应用千伏级锥形束CT(kV-CBCT)测量胸段食管癌调强放疗的摆位误差,探讨摆位误差对肿瘤靶体积和周围正常组织受照剂量的影响.方法 21例胸段食管癌患者经图像引导调强放疗,共获得173组CBCT摆位误差数据,利用这些数据在三维治疗计划系统中模拟患者的实际治疗过程,分析摆位误差对肿瘤靶区及周围正常组织受照剂量的影响.结果 21例患者左右、头脚、前后方向的摆位误差分别是(2.73 ±1.85)、(3.19±2.71)和(2.35±1.71)mm.摆位误差对患者GTV的剂量学影响不明显,但误差却使患者95％ PTV( D95％)接受的剂量与标准计划相比降低3.38 Gy,PTV最小剂量(Dmin)和平均剂量(Dmean)分别下降9.83和0.65 Gy,摆位误差的修正提高了计划靶区的适形度和剂量均匀性,标准计划相应值分别为(0.74±0.10)和(1.07±0.02),模拟计划相应值分别为(0.69±0.08)和(1.13±0.07),差异均有统计学意义(t=3.43和-3.91,P＜0.05);摆位误差对脊髓的最大剂量(Dmax)、双肺和心脏等周围正常组织受照剂量影响,差异无统计学意义(P＞0.05),模拟计划中脊髓的最大剂量均值为(42.20±4.97)Gy,标准计划为(41.37±2.75) Gy,摆位误差使部分患者脊髓最大剂量超过45 Gy,其中1例最大值达到52.8 Gy.结论 kV-CBCT图像引导胸段食管癌调强放疗可减小患者的摆位误差,提高PTV的受照剂量和治疗精度,摆位误差对双肺、脊髓和心脏受照剂量未见明显改变.     

基于锥形束CT的保乳术后调强放疗在线校正前后分次间位移规律分析

目的 基于锥形束CT（CBCT）探讨乳腺癌保乳术后调强放疗（IMRT）疗程中在线校正分次间位移变化规律。方法 选择保乳术后行全乳IMRT患者18例,共获取452次CBCT图像,获取CBCT校正前后分次间三维方向位移及摆位误差,分析分次间三维方向位移曲线。 结果 患者分次间位移幅度变化较大,同一患者不同方向的分次间位移幅度差异也较大。疗程中左右（LR）、前后（AP）和头脚（SI）方向分次间位移差异最大为0.22、0.49和0.48 cm,CBCT校正后LR、AP和SI方向位移差异最大为0.16、0.21和0.17 cm,CBCT在线校正降低了放疗疗程中患者SI方向的分次间位移（-0.08 cm 和0.03 cm,t=-2.373,P<0.05）和LR、AP、SI方向的随机误差（t=5.302、6.689、4.812,P<0.05）,系统误差差异无统计学意义。CBCT校正前后放疗疗程中患者分次间位移无明显规律性。结论 对于保乳术后IMRT患者,通过自动像素-解剖结构密度配准实施CBCT在线校正降低了放疗过程中患者头脚方向的分次间位移和三维方向的随机误差;由于个体差异性的存在,CBCT在线校正前后患者分次间三维方向位移离散度较大。     

前列腺癌放疗定位中膀胱体积的变化对摆位重复性的影响

目的 研究前列腺癌放疗定位膀胱体积对放疗中膀胱体积的一致性和摆位精度的影响,为临床实践提供参考。方法 回顾性选取2015年8月至2020年11月在中山大学肿瘤防治中心进行调强放疗的66例前列腺癌患者,患者在CT定位及治疗前自主憋尿后进行定位扫描或执行放疗,每次放疗前行锥形束计算机体层(CBCT)扫描获得左右、头脚和前后平移方向误差。在CT模拟定位影像和CBCT影像上勾画膀胱轮廓并计算体积,根据CT定位影像上膀胱体积进行分组,200~300 ml组18例、300~400 ml组24例、>400 ml组24例,分析CT定位膀胱体积对放疗过程中CBCT膀胱体积相对计划体积的变化百分比和摆位误差的影响。结果 200~300 ml组放疗中膀胱体积减少15%,300~400 ml组放疗中膀胱体积减少26%,>400 ml组放疗中膀胱体积减少32%,3组膀胱体积变化百分比两两比较差异均有统计学意义(Z=3.43、7.97、4.83,P<0.05)。三维平移方向摆位误差比较:头脚方向差异有统计学意义(H=26.72,P<0.05),左右、前后方向无统计学意义(P>0.05)。头脚方向摆位误差分别为200~300 ml组:0.00(-0.20,0.20)cm; 300~400 ml组:0.00(-0.20,0.30)cm;>400 ml组: -0.10(-0.30,0.20)cm。>400 ml组在头脚方向摆位误差大于其余两组,差异有统计学意义(Z=4.17、4.66,P<0.05),其余差异无统计学意义(P>0.05)。结论 模拟定位时膀胱充盈容积控制在200~300 ml,有利于患者在放疗中保持膀胱体积一致性及减少放疗时的摆位误差。     

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。     

双能锥形束CT的分解算法和成像物体尺寸依赖性研究

目的:分析"直接分解"和"迭代分解"两种双能锥束CT(DECBCT)分解算法对于不同尺寸模体图像质量和物质分解精度的影响。方法:利用CatPhan604模体和定制套环组合,模拟不同尺寸的患者成像部位,在Edge加速器锥形束CT(CBCT)系统上分别获取高能140 kVp和低能100 kVp的CBCT,并分别利用两种算法...