CBCT和DTS在放療擺位中的應用研究.pdf

1、擺位的準確性和重復性是影響腫瘤放射治療療效的關鍵性因素之一。影響擺位精度的因素包括:放療技師的操作水平,病人體重的變化,腫瘤形狀和大小的變化,危及器官大小、形狀和相對位置變動等,如何在每次實施照射治療前獲取當前患者實際解剖位置信息,盡量減少擺位誤差顯得尤其重要。圖像引導放射治療(IGRT)就是針對患者解剖和位置信息的不確定性提出的一項技術,在放射治療期間使用影像學設備和技術獲取當前患者的三維解剖影像,利用這些影像修正擺位誤差,從而提高放

2、療靶區(qū)的擺位精度,提高腫瘤的局部控制并減少正常組織并發(fā)癥。近年來發(fā)展起來的基于大面積非晶硅數(shù)字化X射線探測板的錐形束CT(CBCT)成為了IGRT的主要影像設備之一。應用于放射治療擺位的CBCT采用圓軌跡的采集方式,X線球管以病人頭腳方向為軸在一個圓軌跡上旋轉一周,位于球管對一側的平板探測器采集一定角度的投影數(shù)據,利用這些投影數(shù)據進行重建,得到患者當前體位的CBCT圖像或數(shù)字合成X線體層圖像(Digital Tomosymhesis,D

3、TS),將計劃CT圖像與CBCT圖像進行配準,或將計劃CT的數(shù)字重建影像(Digitally Reconstructed Radiographs,DRRs)與DTS圖像進行配準,得到擺位誤差,從而實現(xiàn)精確的擺位。
　　 本研究回顧了CBCT和DTS在放射治療擺位中的應用,重點研究和實現(xiàn)了CBCT和DTS圖像的重建,探討基于互信息量的剛性配準算法在放射治療擺位誤差校正中的應用。主要內容和創(chuàng)新概括如下:
　　 (1)利用工業(yè)

4、上使用廣泛的FDK算法,分別對虛擬體模,老鼠投影數(shù)據以及VARIAN23 EX醫(yī)用直線加速器采集的真實人體投影數(shù)據進行了CBCT的三維重建,得到較滿意的圖像質量。
　　 (2)針對重建后圖像中出現(xiàn)的環(huán)形偽影,提出了一種快速的,精確的消除錐形束CT重建圖像環(huán)形偽影的方法,該方法能精確的定位出環(huán)形偽影,并不受環(huán)形偽影寬度大小的約束,能最大限度的保全原有圖像信息。
　　 (3)分析了圖像配準技術在靶區(qū)定位中的應用,研究了基于最

5、大互信息量的CBCT圖像與CT圖像的配準,實驗結果表明,利用圖像灰度最大互信息作為優(yōu)化準則,進行圖像之間的剛性配準,精度較高,能適應實際臨床應用中定位精度的要求。
　　 (4)使用類似于FDK的改進算法,用有限角度的投影圖像,實現(xiàn)對VARIAN23 EX醫(yī)用直線加速器采集的真實人體投影數(shù)據的DTS圖像重建。通過該方法重建圖像,軟組織和骨結構的清晰度明顯提高。其特點決定最適合實現(xiàn)受運動影響的器官和特殊病人的成像,可作為放療擺位校正