基于HU值校正表的CBCT图像CT值校正技术的应用

摘要

目的：
　　患者每次治疗前为纠正摆位误差采集的锥形束CT(CBCT)可以有效反映患者治疗时的真实解剖结构位置，使用CBCT图像进行计划优化成为最新的研究热点。然而受到较大电子散射的影响，CBCT的CT值与扇形束CT(FBCT)的CT值并不一致，直接利用CBCT图像进行剂量计算及计划优化可能产生较大的剂量学误差。李洪升等人提出一种基于个体化多级HU值校正表的CBCT图像的CT值校正方法，并将该方法用于拟人胸部模体及一例非小细胞肺癌患者进行了验证，快速、准确地完成了CBCT图像的CT值校正及CT值校正后的剂量计算。本课题将该项CT值校正技术应用于临床不同肿瘤患者（肺癌、食管癌、乳腺癌及鼻咽癌患者）及同一患者每分次治疗中采集的CBCT系列图像上，对该项技术的临床应用进行了验证和推广。
　　方法：
　　选择肺癌、食管癌、乳腺癌及鼻咽癌患者各3例，所有患者均采用三维适形放射治疗或者调强放射治疗，放疗定位同时采集1套扇形束CT(CTp)图像，治疗前采集1套CBCT图像(CBCTp)，患者每次治疗前摆位后均采集CBCT(CBCT1，CBCT2，CBCT3...CBCTn)图像。将CTp分别与每分次治疗前摆位后采集的CBCTn图像进行刚性配准及形变配准，获得兼有CBCT解剖位置结构及CTp的CT值的融合CBCT图像(mCBCT1，mCBCT2，mCBCT3...mCBCTn)，并以此mCBCT作为判定个体化多级HU值校正表校正效果的标准参考图像。将CTp与CBCTp进行刚性配准及形变配准获得mCBCTp，对比mCBCTp与CBCTp获得两者间的CT值对应关系:将mCBCTp与CBCTp图像从大到小分割为多级校正区域，根据像素之间的CT值对应关系，生成包涵局部区域校正信息的多级CBCTp-mCBCTp个体化CT值校正表（即CBCTp-CTp个体化CT值校正表）;利用上述多级个体化CT值校正表对患者每次治疗前采集的CBCTn（体位固定方式和等中心位置与CBCTp相同）的CT值进行逐像素校正，即可获得具有CBCTn的解剖结构和CTp的CT值的校正CBCT图像(cCBCT1，cCBCT2，cCBCT3...cCBCTn)。以FBCT图像为参考基础，在CBCTn、mCBCTn、cCBCTn各组图像上分别制定典型的6MV和15MV单野、3野和5野三维适形放疗计划，能量相同的同一野数的计划基本做到完全一致，通过对比mCBCTn与各级HU值表校正后的相应cCBCTn图像（n取值相同即为对应的图像组）的放疗计划的相关指标及剂量分布差异，评估了当最小校正区域大小改变时，多级HU值校正表对CT值校正速度和准确性的影响。
　　结果：
　　当最小校正局部区域大小(CA1)取值(16，16，6)（分别为X轴像素数，Y轴像素数，Z轴层数，下同）、(32，32，12)和(64，64，24)时通过个体化HU值校正表的方法对CBCT图像的CT值进行校正后，cCBCTn与mCBCTn对应图像上的三维适形放疗计划的剂量分布差异较CBCT图像显著较小，差异有显著统计学意义，可以满足临床需要。将1野、3野和5野相同能量级的计划进行比较，射野数越多，其剂量分布差异越小。另外，相同野数的15MV计划的剂量分布差异略小于6MV计划。各组肿瘤患者图像均显示，随着CA1的减小，校正时间逐渐增加，即便用时最多的(16，16，6)组，其耗时也在3min左右，能够适用于临床。
　　结论：
　　基于个体化多级HU值校正表校正CBCT图像的CT值的方法能够迅速、有效地校正头颈部及胸部肿瘤患者CBCT图像的CT值，为使用CBCT图像进行剂量计算，获取患者靶区及危及器官的实际照射剂量提供了条件。

目录

摘要

符号说明

前言

材料与方法

1、试验对象

2、扫描条件

3、CT值校正方法

4、CT值校正后验证

5、统计学分析

结果

1、CBCT图像HU值校正的准确性

2、CBCT图像HU值校正速度

讨论

结论

附图表

参考文献

致谢

声明