基于红外定位系统放疗实时摆位预警系统的摆位数据误差统计

目的:利用红外定位系统（OPS）放疗实时摆位预警系统,对放疗摆位累积产生的海量数据,进行与设备性能及体态体姿相关的误差统计与监测,进而实时对摆位进行指导。方法:首先选取264例腹部癌症摆位数据、195例头颈部癌症摆位数据以及186例头部癌症摆位数据;然后搭建归一转换系统,量化标注不同摆位方法产生的不同摆位结果及差异,将现有的摆位结果数据统一转换到一个坐标系下;最后基于放疗摆位累积产生的海量数据,开发模型预警系统,实时监控等中心注册、相机移动、激光线偏移、体膜变形以及锥形束CT本身机械问题5种摆位误差。结果:OPS放疗实时摆位预警系统能够实时监控摆位数据,在腹部264例摆位数据中,5种误差分别为5、1、11、4、7例;在头颈部195例摆位数据中,5种误差分别为13、4、40、0、27例;在头部186例摆位数据中,5种误差分别为10、3、25、0、19例。结论:OPS放疗实时摆位预警系统能较为准确实时预警摆位质量和摆位精度,当摆位出现较大误差时,该系统能够迅速报警,及时指出摆位存在的问题,第一时间提醒、纠正存在的问题。     

利用锥形束CT研究头颈部肿瘤在放射治疗中的摆位误差

应用医科达锥形束CT(CBCT)可以研究调强放射治疗中摆位误差的规律。本文入组了本院2009年10月-2010年10月间治疗的头颈部肿瘤240例,获取患者初次治疗的CBCT与计划CT的图像配准误差,分别统计线性方向(X、Y、Z)和旋转方向(U、V、W)误差(对应三个轴的旋转误差)。根据结果可得,在线性摆位误差中以Y和Z方向比较显著,旋转误差中以V(对应Y轴的旋转误差)轴最为显著,U和W轴旋转误差相似。在实际摆位中应注意误差比较大的方向,切实提高摆位的准确性。因此CBCT监测误差对提高放疗精度有广泛意义。     

应用锥形束CT研究儿童神经母细胞瘤放射治疗的摆位误差

目的：应用锥形束CT（CBCT）研究儿童腹部神经母细胞瘤放射治疗分次间（Interfraction）和分次内（Intrafraction）的摆位误差,探讨临床靶区（CTV）到计划靶区（PTV）的外放边界,为临床治疗计划的设计提供参考。方法：选取于2012年10月到2013年5月共10例接受放射治疗的儿童腹部神经母细胞瘤患者,所有患儿分别于治疗前以及治疗结束后进行CBCT扫描,CBCT扫描图像与计划CT图像进行配准,记录左右方向（Medial-Lateral,ML）,头脚方向（Superior-inferior,SI）以及胸背方向误差（Anterior-Posterior,AP）,从而得到分次间和分次内的摆位误差。结果：若按照每周一次图像验证,则摆位误差为：左右方向5.3mm,头脚方向5.7mm,胸背方向5.2mm。若按照每日CBCT图像验证,这种情况下的摆位误差仅为：左右方向2.1 mm,头脚方向1.7 mm,胸背方向1.4 mm。结论：每日CBCT图像扫描可以有效减少儿童神经母细胞瘤的摆位误差,缩小CTV到PTV的外放边界,减少正常组织的受照范围。正常组织受照范围的减少对患者特别是儿童患者有很大意义。在确定CTV到PTV的外放边界时,内边界（InternalMargin）的大小还需要进一步讨论。     

锥形束CT图象引导放疗的应用性测试

目的:探索一种针对锥形束CT图象引导放疗的应用性测试新方法,测试锥形束CT图象引导的准确性。方法:设计一个应用性测度专用模体:用10 cm厚马克力聚苯乙烯板围成一个长方体,模体内在上下、左右和前后三个方向上分别建立三根小梁,每根小梁都贯穿模体,与模体中相对的两个面相连。模体的每个面的中心设有"十"字标识。把模体平放在PHILIPS大孔径CT检查床面上,用CT机房内的激光灯分别对准模体左、右和上面中心,扫描获取用于设计放疗计划的CT图象。该图象经VARIS网络传到Eclipse放疗计划系统,用Eclipse设计计划,射野中心位于模体中心。把模体平放到VARIAN加速器治疗床面上,用加速器机房内的激光灯分别对准模体左、右和上面中心。VARIAN加速器配有OBI(On-Board Imager)系统,用锥形束CT扫描,获得模体的摆位图象,并与计划图象配准。结果:设计放疗计划的参考图象与摆位图象具有相同的特征,在模体的横截面、矢状面和寇状面上都有三个小梁的横截面,截面的边界清晰,图像配准显示在侧向和竖直方向的位置误差均为0.0 cm,在纵向位置误差0.1 cm,旋转误差0.0°。结论:利用本文设计的应用性测试专模体完成应用性测试是一种简便且可靠的方法。     

锥形束CT引导乳腺癌精确放疗的研究进展

机载锥形束CT（CBCT）作为重要的图像引导装置,广泛应用于乳腺癌放射治疗摆位误差的测量。众多文献研究显示通过CBCT扫描,乳腺癌放射治疗靶区各个方向上的摆位误差控制在5 mm以内。对比电子射野影像仪,CBCT扫描有着巨大的临床优势,特别是对于大乳房患者,但是CBCT的使用所带来的额外辐射剂量可能会增加第二原发肿瘤的发生,需要更多的临床研究来评估CBCT扫描在乳腺癌放射治疗中的作用。     

kV级锥形束CT在图像引导放疗中的应用

目的：评价kV级锥形束CT（CBCT）在图像引导放射治疗（IGRT）中的临床价值。方法：92例行IGRT的患者分为头颈组、胸腹组和盆腔组,通过868次图像配准统计配准结果,判断中心移位误差,同时观察配准满意患者计划PTV轮廓包绕实体靶区的程度,并进行统计学分析。结果：头颈组、胸腹组和盆腔组在X（左右）的移位分别为1.7mm±1.1 mm、1.7mm±1.4 mm和1.3mm±0.9 mm,在Y（头脚）方向上分别为1.9 mm±1.2mm、2.5 mm±1.9 mm和2.4 mm±1.5mm,在Z（腹背）方向上分别为1.6 mm±1.0 mm。1.6mm±1.1 mm1.3 mm±0.9mm,且个体差异较大,配准满意后计划PTV轮廓包绕实体靶区,包绕满意率达95.2%（826/868）,包绕一般满意率达98.8%（858/868）,包绕尚可率达100%（868/868）,未出现包绕危险现象。结论：kV级CBCT是开展IGRT的理想设备,可以提高照射精度,建议临床在PTV Margin外放时作相应减少。     

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。     

基于红外定位系统的激光灯摆位精度研究

目的:通过光学定位系统（OPS）评估室内激光系统在放射治疗时对不同部位患者的摆位精度。方法:为验证室内激光系统摆位的不稳定性,本研究对象为404例常规放射治疗的头颈部、胸部、腹部和骨盆区域肿瘤患者。所有患者均采用室内激光系统方法摆位,同时记录OPS上显示的X（左右）、Y（前后）、Z（上下）3个方向的摆位误差。结果和结论:室内激光系统在放射治疗时对不同部位患者的摆位精度不同,摆位精度及稳定性较差,尤其是胸部区域,建议应用OPS直接进行放射治疗摆位。     

体质量指数对锥形束CT引导的宫颈癌放疗分次间摆位误差的影响

目的：探讨体质量指数(BMI)对锥形束CT(CBCT)引导的宫颈癌放疗分次间摆位误差的影响。方法：选取2020年9月至2021年9月在四川省肿瘤医院进行治疗的90例宫颈癌患者为研究对象,根据患者BMI分为过轻组(BMI≤18.4 kg/m²)、正常组(18.5 kg/m²≤BMI≤23.9 kg/m²)、超重组(BMI≥24.0 kg/m²),各组例数均为30例,并将各组成员随机分为两组,分别为真空垫组(n=15)、热塑膜组(n=15),均在放疗前后对盆腔区域进行CBCT扫描,以获取患者摆位数据,判断放疗定位是否准确,并制定合理的放疗方案,分析不同BMI对宫颈癌放疗摆位误差的影响。结果：在不考虑BMI分组时,真空垫组及热塑膜组患者总体摆位误差比较,差异没有统计学意义(P>0.05);骨性配准宫颈癌患者X轴、Y轴摆位误差明显高于灰度配准者,Z轴摆位误差低于灰度配准(P<0.05);对BMI过轻患者摆位误差进行分析发现,过轻者真空垫固位X轴、Y轴摆位误差均小于热塑膜固位者(P<0.05...     

基于红外定位系统的放疗摆位偏差预警系统对头颈肩膜形变的分析与研究

目的:通过对放疗红外定位系统（OPS）在摆位期间采集的膜球变形度等数据进行分析,研究头颈肩膜的变形程度。方法:随机选取头颈部癌症患者23例,使用头颈肩热塑膜固定体位。通过使用OPS对膜上的6个定位球进行实时监测,记录摆位期间的各个膜球变形程度。当膜球变形度偏差值小于1.0 mm,则认定膜球变形度在正常范围内,不影响摆位精度。结果:6个定位球偏差在1.0 mm内的占比分别为70.3%、62.0%、57.4%、61.8%、70.5%、65.5%。结论:基于OPS系统的放疗摆位偏差预警系统能实时监测到膜是否发生形变,实验结果显示头颈肩膜形变的发生概率较大,影响了摆位精准度。该预警系统通过及时发现膜的形变程度,有效提高放疗摆位精准度,具有较强的临床价值。     

鼻咽癌调强放射治疗中心点Y轴精度分析

目的:分析鼻咽癌（NPC）调强放射治疗中心点Y轴的精度情况。方法:选取200例NPC患者为观察对象,将其随机分为A、B两组,每组100例。A组采用双弧容积旋转调强放射治疗（VMAT）逆向优化设计,B组采用传统的调强放射治疗（IMRT）逆向优化设计,两组均采用Eclipse13.5计划系统进行优化设计。比较两组优化设计放疗中心点与重建放射图像中心点Y轴精度情况。结果:A组Y轴移动的发生率为43.00%,B组为58.00%,A组低于B组（P<0.05）。A组Y轴移动的方向向下移动的占比为53.49%,B组Y轴移动方向向上移动占比为68.97%。在摆位误差方面,A组上移摆位误差为（1.07±1.01） mm,B组为（2.15±1.38） mm,A组下移摆位误差为（1.12±1.13） mm,B组为（2.07±1.24） mm,A组均低于B组（P<0.05）。在治疗中心点1层,A组占比为38.00%,B组占比为44.00%,两组无统计学差异（P>0.05）。在治疗中心点2层,A组占比为62.00%,B组占比为56.00%,两组无统计学差异（P>0.05）。中心点层数移动方面,A组移动主要发生在2层,发生率为69.35%。B组1层移动的发生率为36.36%,2层移动的发生率为75.00%。位于治疗中心点1层,B组的移动方向主要是向上移动。位于治疗中心点2层,A组上移的发生率为46.51%,下移的发生率为53.49%。B组在这一层中,主要是上移,发生率为51.72%。结论:NPC调强放射治疗过程中,采用VMAT逆向优化设计更具优势,能够提高调强放射治疗过程中治疗中心点Y轴的精度,具有应用和推广价值。     

锥形束CT线性测量头颅骨的精确性

背景：锥形束CT在口腔医学中的应用日益广泛,优点不可取代,线性测量是其重要功能之一,线性测量在整个头颅范围内的精确性和可重复性有待进一步研究,不同的分辨率和扫描层厚对线性结果的影响也需要进一步研究。 目的：评价锥形束CT在两种不同象素下对人头颅骨线性测量结果的精确性。 方法：选取4个干头颅,选定其上22个解剖标志点进行11条线段长度的物理测量作为金标准,将头颅进行锥形束CT 0.3 mm和0.15 mm两种不同象素的扫描,在轴位图像和冠状位图像上进行线段测量,SPSS 17.0软件比较图像测量和物理测量值的差异。 结果与结论：物理测量和图像测量结果的差值在-0.27-0.14之间,两种象素的差值均与物理测量结果之间差异无显著性意义(P > 0.05),两种象素结果相比差异也没有显著性意义(P > 0.05)。结果可见锥形束CT在轴向和冠状向上的线段测量具有很高的精确性,当进行线性测量时推荐使用较大的分辨率(0.3 mm),这样放射剂量更小,扫描时间更快。 中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建;骨细胞;软骨细胞;细胞培养;成纤维细胞;血管内皮细胞;骨质疏松;组织工程全文链接：     

基于循环生成对抗网络的鼻咽癌CBCT图像修正

目的:利用循环生成对抗网络模型（CycleGAN）进行锥形束CT （CBCT）图像迁移,生成伪CT（sCT）图像,从而实现CBCT图像的HU值矫正。方法:回顾性分析在福建省肿瘤医院行放射治疗的鼻咽癌患者39例,所有患者均接受临床CT与CBCT扫描。以CBCT图像为基准,采用刚性配准算法对临床CT和CBCT进行配准,获得重采样计划CT（pCT）。经阈值分割及形态学处理获取配对影像的外轮廓内部区域作为掩膜,对配对影像进行掩膜操作及归一化预处理。建立CycleGAN神经网络,训练sCT生成模型。基于体素点计算平均绝对误差（MAE）和平均误差（ME）,用于比较测试集sCT与pCT之间的差异。结果:测试集的sCT图像与pCT图像相比较,在体外轮廓内的MAE和ME分别为（99.00±15.37） HU和（-24.00±12.64） HU;软组织区域的MAE和ME分别为（48.00±7.45） HU和（-7.00±8.96） HU。结论:CycleGAN能修正CBCT图像的HU值,迁移生成的sCT图像具有与pCT图像近似的HU值及平滑性,可用于放射治疗剂量计算。     

基于kV-CBCT图像验证非小细胞肺癌立体定向放疗的照射剂量

目的:基于千伏级锥形束CT（kV-CBCT）图像验证非小细胞肺癌（NSCLC）立体定向放疗（SBRT）的照射剂量。方法:收集20例行SBRT的NSCLC患者的100张CBCT图像。采用形变配准和非形变配准两种方法在CBCT图像上对单次照射剂量分布进行重新计算。使用剂量体积直方图对计划剂量和重新计算的照射剂量进行比较。结果:患者内靶区的平均覆盖率（V100%）相对差异较小;计划之间的适形度指数和梯度指数表现出很好的一致性。对于危及器官,在计划剂量和照射剂量之间仅在一名患者中发现有明显差异（P<0.05）。结论:CBCT图像能用来验证NSCLC的SBRT剂量,并提供相关的3D执行剂量的信息。     

不同配准方式下鼻咽癌千伏级CBCT图像引导放疗的摆位误差

目的:比较鼻咽癌千伏级锥形束CT（CBCT）不同配准方式得出的配准结果,为摆位修正提供参考。方法:回顾性分析2018年5月~2019年8月在广州医科大学附属肿瘤医院进行治疗的100例鼻咽癌患者的CBCT图像。按照大区域（Large）即全扫描范围、小区域（Small）即计划靶区范围、骨性（Bone）、灰度（Grey）的不同组合方式,对千伏级CBCT图像分别采用大区域骨性（LB）、大区域灰度（LG）、小区域骨性（SB）、小区域灰度（SG）这4种方式进行配准,并对平移误差和旋转误差结果进行分析。结果:4种方式等中心点平移误差均值范围为-0.29~1.07 mm,旋转误差均值范围为-0.10°~0.61°。除LB与SB在Y方向的平移误差存在显著性差异（P=0.00）之外,其余平移和旋转误差均无显著性差异（P=0.05~0.82）。LG与SG的所有平移和旋转误差均无显著性差异（P=0.14~0.64）。而LG与LB相比除Y方向的平移和旋转误差无显著性差异（P=0.67, 0.57）外,其余所有误差均有显著性差异（P=0.00~0.02）。SB与SG相比除X方向平移误差和Y方向旋转误差无显著性差异（P=0.36, 0.72）外,其余所有误差均有显著性差异（0.00~0.02）。Pearson相关性分析表明三维方向上所有平移和旋转摆位误差结果均呈正相关（R=0.48~0.98, P<0.01）。采用LG和SG进行配准得出的摆位误差在X、Y、Z平移和旋转方向上的95％一致性限度分别为［1.19, -1.25］、［0.95, -1.01］、［1.13, -1.31］和［0.80, -0.85］、［0.69, -0.60］、［1.02, -1.13］。按照2 mm和2°界值标准二者摆位误差具有一致性。结论:在鼻咽癌的图像引导放疗中用千伏级CBCT进行自动模式下的图像配准时,三维方向上的配准结果可能因骨性或灰度配准方式的不同而有差别。配准区域选择靶区或全扫描范围时,配准结果差异不明显。     

基于加速器的锥形束CT系统机械精度的精确测量方法及其实现

目的:设计并实现一种锥形束CT（CBCT）机械精度的检测方法,可对CBCT的机械性能参数进行精确测量和分析（重复性在0.5 mm以内,测量误差在0.5 mm内,耗时数分钟）。方法:系统硬件包括双目红外相机、定位小球、注册笔和水平注册仪。双目红外相机可输出定位小球中心的空间坐标,利用定位小球中心位置坐标可计算出加速器机械等中心坐标,利用CBCT拍出的定位小球图像可计算出CBCT影像中心与加速器机械等中心的偏差,利用注册笔可计算出CBCT平板角度偏差。结果:在某医院加速器配备的CBCT上运用本方法进行3次测试和分析,得到加速器机械等中心坐标、CBCT影像等中心坐标、两等中心距离误差和CBCT平板打开垂直度等数据。结论:本研究提出的检测CBCT机械精度的方法操作过程较简单,结果精准,可重复性高,将复杂的质控过程数字化、自动化和简单化,给CBCT的日常质量检测带来非常大的便利,也为相关技术人员以及医护人员在临床上安全应用CBCT提供指导。 【关键词】锥形束CT;红外双目相机;定位小球;机械等中心;影像等中心     

基于循环对抗生成网络的胸部锥形束CT校正及剂量计算准确性

目的:采用循环对抗生成网络算法建立胸部锥形束CT（CBCT）校正模型,探讨该模型用于提升CBCT质量的可行性,评估校正的CBCT（CCBCT）用于剂量计算的准确性。方法:选择食管癌或肺癌患者已配准的CBCT和定位CT 70例,随机选取其中60例作为训练集,用来训练循环对抗生成网络,生成CBCT的校正模型。剩余10例作为测试集,对CBCT、CCBCT和定位CT之间的CT值平均绝对误差、峰值信噪比、归一化互相关进行统计学分析。将原调强计划（CT Plan）移植到CCBCT上,生成CCBCT Plan,以CT Plan剂量分布为参考,对CCBCT Plan进行三维剂量γ分析。结果:CBCT经校正后散射伪影显著减少,CT值平均绝对误差降低了52.74[%±]6.47%,峰值信噪比和归一化互相关分别提高了7.95[%±]3.56%和1.68[%±]3.38%,差异均有统计学意义（t=18.47、-7.31、-6.77, P[<]0.05）。在2 mm/2%、2 mm/1%和1 mm/1%条件下,CCBCT Plan三维剂量平均γ通过率分别为99.16[%±]0.34%、98.01[%±]0.72%、93.95[%±]1.62%。结论:基于循环对抗生成网络构建的CBCT影像校正模型用于提升CBCT影像质量是可行的,经校正的胸部CBCT可用于放疗剂量计算,为CBCT用于自适应放疗剂量计算奠定基础。     

乐园化引导干预可提升儿童放疗摆位精度

目的:探讨乐园化引导干预对儿童放疗摆位精度的影响。方法:选取2020年3月～2022年5月在中山大学肿瘤防治中心放疗的儿童患者作为研究对象,按照是否参与乐园化引导干预分为试验组（24例）和对照组（21例）。试验组儿童患者在每次放疗前进行儿童乐园化诱导心理干预,待儿童患者完成心理适应后进行治疗;对照组实施常规放疗准备后治疗。比较两组儿童患者放疗实施的摆位精度。结果:试验组在左右（LR）、头脚（SI）、腹背（AP）方向的摆位误差分别为（-0.32±2.18）、（-0.12±2.24）、（-0.17±2.32） mm,对照组分别为（-0.93±1.91）、（0.79±1.75）、（-0.63±1.97） mm。两组摆位误差比较,在LR和SI方向的差异有统计学意义（LR:t=2.28, P=0.02;SI:t=-2.58, P=0.01）,而AP方向的差异无统计学意义（LR:t=1.63, P=0.11）。结论:乐园化引导干预可以提高儿童患者放疗的依从性,进而提高放疗的摆位精度,具有显著的临床应用意义和推广价值。