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基于运动跟踪获取人体呼吸曲线的初步研究
4D-CT的实现需要在采集CT图像的同时,同步获取患者的呼吸曲线,再据此对CT图像进行排序和三维重建.本研究提出一种基于运动跟踪获取人体呼吸曲线的方法.即在人体腹部贴上标记物,用两台摄像机在CT扫描过程中成正交位同步跟踪呼吸运动,将得到的视频提取为单帧图像,利用区域生长算法提取标记物的质心,并跟踪质心的运动,描绘坐标的任意维度与时间的关系曲线,即得到的呼吸曲线.通过此方法获得了正常人在深呼吸时的呼吸曲线,并在该曲线上确定了屏气模式下7个时相点的位置,腹部表面在z轴方向上的运动幅度大,约为3.5 cm.实验结果表明该方法切实可行,并且相比于其他的呼吸信号提取方法,具有简单易行的优点.
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基于心电门控4D-CT量化冠状动脉分叉口位移及外放边界研究
目的 心跳引起的冠状动脉运动是影响其剂量评估精度的主要因素.本研究应用心电门控(electrocardiography-gated,ECG-gated) 4D-CT测量冠状动脉主要分叉口随心跳运动的位移,并依此确定胸部肿瘤放疗中冠状动脉分叉口的外放边界.方法 选取2015-04-01-2017-04-30山东大学附属山东省肿瘤医院怀疑有心脏疾患的女性患者37例为研究对象.所有患者均接受吸气屏气下ECG-gated 4D-CT增强扫描,并确诊无器质性病变.分别选取冠状动脉左主干分叉口(left main coronary artery bifurcation,LM)、第一对角支分叉口(the first diagonal branch bifurcation,D1)、第二对角支分叉口(the second diagonal branch bifurcation,D2)、左前降支末梢(the caudal portion of the left anterior descending branch,APX)、钝缘支分叉口(the obtuse marginal branch bifurcation,OM)、第一支右室支动脉分叉口(the first right ventricular artery bifurcation,V)及锐缘支分叉口(the acute marginal branch bifurcation,AM)这7个分叉口进行勾画.计算各分叉口在左右(left-right,LR)、头脚(cranio-caudal,CC)、前后(anterior-posterior,AP)方向上的位移,以每位患者心脏收缩末期分叉口矩心坐标值为基准,计算其外放边界.结果 冠状动脉主要分叉口在LR、CC和AP3个方向上的位移,LM分别为7.5、6.2和6.2 mm;D1分别为5.7、5.7和6.5 mm;D2分别为5.3、7.1和6.3 mm;APX分别为6.4、7.7和4.6 mm;OM分别为11.8、11.8和10.8 mm;V分别为15.4、17.4和18.4 mm;AM分别为15.4、18.7和21.8 mm.冠状动脉分叉口在LR、CC和AP 3个方向上的外放边界,LM分别为3、3和3 mm;D1分别为6、3和3 mm;D2分别为3、3和3 mm;APX分别为4、4和4 mm;OM分别为4、6和5 mm;V分别为6、8和7 mm;AM分别为6、8和7 mm.结论 冠状动脉分叉口位移的异质性决定了冠状动脉分叉口应作为独立的危及器官,并给予个体化的外放边界.
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应用4D-CT对非小细胞肺癌由呼吸运动所致肺受量变化的研究
目的 使用4D-CT评估在肺癌的放射治疗中呼吸运动对肺受量的影响.方法 选取本院10例非小细胞肺癌患者.在治疗前行4D-CT扫描定位,每例患者均获取10个呼吸时相的CT图像序列,在大密度投影(MIP)图像中勾画靶区,在平均密度投影(AIP)图像中制定计划,然后将计划移植到其他时相图像中计算肺受量,评估肺和体内的绝对剂量体积.结果 肺平均剂量受到呼吸运动的影响很大,不同肿瘤位置时其影响差异较大,当肿瘤位于肺内部时,平均剂量与肺体积变化趋势相同,幅度2.18％显著小于肺体积的变化4.49％(t=4.189,P＜0.05),当肿瘤位于肺边缘时,肺平均剂量与肺体积变化趋势相反,变化幅度3.76％,小于肺体积的变化4.49％(仁25.007,P＜0.05).呼吸运动对体内V5、V10和V20影响很小,体内剂量变化幅度相应为0.47％、0.28％、0.17％,均小于肺体积的变化4.49％(t=11.371、11.188、11.377,P＜0.05).肺体积量V5、V10和V20与肺体积变化趋势相同,幅度分别为2.39％、1.91％、1.80％,均小于肺体积的变化4.49％(t=2.279、2.298、2.485,P＜0.05).结论 肺的平均剂量随呼吸运动变化明显,在制定计划时要更加谨慎评估肺受量.
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主动呼吸控制和四维CT技术在肺部肿瘤立体定向放射治疗中的应用
目的 探讨深吸气屏气-主动呼吸控制(ABC)和四维CT(4D-CT)技术在肺部肿瘤立体定向放疗(SBRT)中的肺、靶体积差异和剂量学特征.方法 选取10例肺部肿瘤患者,分别行自由呼吸状态下CT扫描(FB-CT),4D-CT和ABC状态下CT扫描(ABC-CT).采用SBRT技术在同等条件下,分别设计4组计划,FB-CT、ABC-CT、4D-CT和4D-CT时相中吸气末CT0(4D-CT0)计划,统计分析双肺体积(V)、计划靶区体积(PTV)、双肺接受5 Gy的体积(V5)、双肺接受20 Gy的体积(V200)、平均肺剂量(MLD)和正常组织并发症概率(NTCP)等指标.结果 与FB-CT计划相比,ABC-CT计划的V、PTV、V5、V20、MLD和NTCP增减分别为51.48％、-65.34％、-42.64％、-56.62％、-40.22％和-98.53％(t=7.14 ～6.16,P＜0.05);4D-CT计划的PTV、V5、V20、MLD和NTCP增减分别为-40.14％、-16.90％、-37.16％、-17.85％和-90.96％(t=0.54～3.22,P＜0.05);4D-CT0计划的PTV`、V5、V20、MLD和NTCP增减分别为-68.98％、-30.21％、-48.49％、-37.45％和-95.82％(t=1.32 ～5.46,P＜0.05);4D-CT和4D-CT0与FB-CT计划相比,两者的双肺体积差异均无统计学意义(P＞0.05).结论 ABC-CT方式与其他方式相比,其双肺绝对体积更大,影像伪影小,靶区匹配精度高,显著降低正常肺组织照射剂量.
关键词： 主动呼吸控制 4D-CT 立体定向三维适形放疗 剂量学 肺部肿瘤 -
基于PET/CT选定阈值与基于4D-CT呼气末时相所勾画非小细胞肺癌原发肿瘤靶区相关性分析
目的 探讨基于PET/CT图像选定阈值与基于4D-CT呼气末时相图像所勾画的非小细胞肺癌(NSCLC)原发肿瘤靶区相关性因素.方法 入组NSCLC患者序贯完成3DCT、4D-CT、18F-FDG PET/CT胸部定位扫描.基于4D-CT呼气末时相(50％)图像勾画原发肿瘤大体肿瘤体积(GTV50％).基于PET图像原发肿瘤标准摄取值(SUV)≥2.0、SUV大值(SUVmax)的20％勾画内大体肿瘤体积(IGTV)分别命名为IGTVPET2.0、IGTVPET20％.分析IGTVPET2.0、IGTVPET20％与GTV50％的体积比(VR2.0、VR20％)及适形指数(CI20、CI20％)与GTV50％大横径、GTV50％体积大小、GTV头脚方向位移、GTV三维运动矢量及SUVmax的相关性.结果 VR2.0和GTV50％大横径、GTV50％体积大小、GTV头脚方向位移、GTV三维运动矢量及SUVmax均无相关性(P ＞0.05);VR20％和GTV50％体积大小、GTV50％大横径及SUVmax呈负相关(r=-0.663、-0.669、-0.752,P＜0.05).CI2.0和GTV50％体积大小、GTV50％大横径呈正相关(r=0.613、0.483,P＜0.05).结论 3D PET图像是包含了多个呼吸周期的中位图像,未能包含肿瘤的全部运动信息,基于3D PET/CT图像所构建的靶区不能准确地代表NSCLC的IGTV.
关键词： 非小细胞肺癌 FDG PET-CT 4D-CT 标准摄取值 内大体肿瘤体积 -
基于4 D-CT的大密度投影图像与基于PET-CT不同SUV值勾画的胸段食管癌原发肿瘤IGTV比较研究
目的：比较基于4D-CT的大密度投影（MIP）图像与基于18F-FDG PET-CT不同SUV值勾画的胸段食管癌原发肿瘤靶区间的体积大小、适形指数（ CI）和包含度（ DI）。方法15例胸段食管癌患者序贯完成3D-CT、4D-CT、18 F-FDG PET-CT 胸部定位扫描。在4D-CT的MIP图像上勾画食管原发肿瘤的内大体肿瘤体积 IGTVMIP ，在 PET-CT 的 PET 图像上分别选择不同 SUV 阈值（≥2?0、2?5、3?0、3?5）、大SUV值（SUVmax）的不同百分比（≥20％、25％、30％、35％、40％）及人工视觉观察勾画食管原发肿瘤靶区。结果 IGTVPET 2?5、IGTVPET20％、IGTVPETMAN与IGTVMIP体积比值接近于1，分别为0?86、0?88、1?06；IGTVPET2?0、IGTVPET2．5、IGTVPET20％、IGTVPET25％、IGTVPETMAN与IGTVMIP间CI分别为0?55、0?56、0?56、0?54、0?55，均明显大于其他 IGTVPET与 IGTVMIP间的 CI 值（Z＝-3?408～2?215，P＜0?05）。 IGTVPET2．5、IGTVPET20％、IGTVPETMAN与IGTVMIP相互间DI值分别为0?77、0?82、0?71和0?67、0?68、0?82，差异均不明显（P ＞0?05）。结论基于PET图像SUV阈值2?5、大SUV值的20％及人工视觉观察3种方法与基于4D-CT的MIP图像所勾画胸段食管癌原发肿瘤靶区体积大小接近且空间错位相对较小。
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4D-CT与PET-CT勾画非小细胞肺癌原发肿瘤IGTV的比较研究
目的 比较基于4D-CT 10个呼吸时相所构建非小细胞肺癌(NSCLC)内大体肿瘤体积(IGTV10)与基于18F-FDG PET-CT不同SUV值勾画所得靶区(IGTVPET)间体积及位置差异.方法 10例NSCLC患者序贯完成胸部3D-CT、4D-CT增强扫描,并基于相同体位固定方式及定位参数行18F-FDG PET-CT扫描.在4D-CT 10个呼吸时相图像上勾画原发肿瘤大体肿瘤体积(GTV)并融合获得IGTV10.基于PET图像不同SUV值(≥1.5、≥2.0、≥2.5、≥3.0)、大SUV值的不同百分比(≥20％、≥25％、≥30％、≥35％、≥40％)及目测法勾画原发肿瘤靶区(IGTVPET),比较IGTVPET与IGTV10靶区间位置、体积大小、包含度(DI)和适形指数(CI)差异.结果 除IGTVPET15外,其余IGTVPET与IGTV10中心点坐标在上下方向差异均有统计学意义(Z=-2.703～-2.293,P＜0.05).IGTVPET22.0与IGTV10体积大小接近,其次是IGTVPET20％,二者同IGTV10体积比间差异无统计学意义(Z=-0.415,P＞0.05).IGTV10对IGTV PET1.5的DI高于IGTV10对其余IGTVPET的DI(Z=-2.803～-2.429,P＜0.05).IGTVPET2.0与IGTV10的CI高,高于IGTVPET5％、IGTVPET40％、IGTV PET2.5、IGTVPET3.0与IGTV10的CI(Z=-2.803 ～-2.191,P＜0.05).结论 基于PET SUV值≥2.0及SUVmax的百分比≥20％勾画所得的IGTVPET2.0、IGTVPET20％与基于4D-CT 10个时相GTV构建的IGTV10体积大小较为相近,但IGTVPET2.0、IGTVPET20％与IGTV10间空间错位较明显,二者均不能代替IGTV10.
关键词： 非小细胞肺癌 FDG PET-CT 4D-CT 内大体肿瘤体积 标准摄取值 -
4D-CT和形变配准技术对肝癌放疗中累加剂量的评估
目的 应用4D-CT和形变配准技术,研究呼吸运动对原发性肝癌(HCC)肿瘤靶区及正常肝脏放疗剂量累加的影响.方法 选择19例已行肝动脉化疗栓塞术并准备接受放疗的HCC患者,依次接受自由呼吸下3D-及4D-CT模拟定位,将4D-CT图像依呼吸周期分为10个时相.在3D-CT图像上进行治疗计划设计,获得3D剂量(Dose-3D),将其在4D-CT的10个序列图像中重新计算得到10个时相的相应剂量,其中吸气末(EI)及呼气末(EE)图像上的剂量分别命名为Dose-El及Dose-EE.将4D-CT的10个时相的剂量以呼气末时相为参考,经形变累加得到4D剂量(Dose-4D).比较靶区及正常肝脏在Dose-3D、Dose-EI、Dose-EE及Dose4D间的剂量学差异.结果 Dose3D中计划靶区D99和D95均高于Dose-4D、DoseE1及Dose-EE(x2=32.75、26.31,P＜0.05),但Dose-3D的适形指数(CI)和均匀指数(HI)较另外3种剂量分布为优,其中CI由0.78分别降至0.63、0.60、0.57,HI由0.08增至0.15、0.16、0.19(x2=37.80、31.86,P＜0.05);而计划靶区各剂量-体积指标在Dose-4D与Dose El、Dose-EE间,以及DoseEl与Dose EE间的差异并无统计学意义(P＞0.05).正常肝脏平均剂量(Dmean)、V5、V10、V20、V30和V40在4种剂量分布间的差异均无统计学意义(P＞0.05).结论 4D-CT结合形变配准技术可较准确反映原发性肝癌患者放疗时靶区及正常肝脏的受量,利于对放射性肝损伤相关剂量-体积指标准确预测,可为靶区剂量的安全提升提供基础.
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4D-CT在射波刀治疗肺部肿瘤中的应用
目的:用4D-CT来确定患者肺部肿瘤三维方向上的运动矢量,作为射波刀治疗中PTV外放的参考.方法:采用PHILIPS Brilliace Big Bore 16排螺旋CT在Pulmo RETR0 4D模式下分别对11例肺部肿瘤患者进行10个时相图像扫描,通过Tumor LOC电影模式测量肿瘤三维方向上运动矢量的大小.结果:通过上述方法已将运动度小于5 mm的3例上肺患者、1例右中肺患者、l例右下肺患者应用到射波刀治疗.结论:用4D-CT来确定肿瘤三维运动的范围,通过适当的外放形成PTV,采用X-Sight Spine跟踪软件,可以解决部分未能植入金标且不能用X-Sight Lung的肺部肿瘤患者.
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热塑膜体位固定技术在胸部肿瘤体位固定中的应用
目的:探讨胸部肿瘤放疗中热塑膜体位固定和无热塑膜固定情况下对肿瘤内靶区(ITV)大小的影响.方法:选择胸部肿瘤患者10例,每名患者均采用真空负压袋对轮廓定形,分别用热塑膜固定和无热塑膜固定2种方法进行4D-CT扫描,分别采集固定和无固定状态下的4D-CT图像,经TPS图像处理,医生勾画肿瘤ITV,测量固定和无固定时肿瘤ITV体积,计算平均增大体积和统计学数据.结果:热塑膜固定时ITV平均体积为(173.58±223.45)cm2,无热塑膜固定时ITV平均体积为(202.86±230.37)cm2,无固定组平均增大体积为0.39 cm2.统计学处理2组数据,差异有显著性(P=0.005).结论:固定组的ITV体积明显小于无固定组,胸部肿瘤患者放射治疗运用热塑膜体位固定技术值得临床推荐选用.
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基于呼吸门控系统4D-CT模拟靶区的实验研究
0 引言由呼吸和器官运动引起的肿瘤运动是放疗需要重点解决的问题之一[1],呼吸门控4D-CT技术能较好地解决呼吸和器官运动对放疗的影响[2-4],该技术通过检测患者体内外标记,将呼吸运动与肿瘤运动联系起来,把时间因素纳入到患者的CT扫描、重建、计划及治疗过程中,在特定时相对肿瘤实施放疗.
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双摄像机获取人体呼吸信号的探讨
目的:为4D-CT和图像引导放射治疗提供便宜并方便临床应用的提取人体呼吸信号的方法.方法:用激光点打在人体腹部,2个摄像头同时监控这个激光点.求出激光点的三维坐标.以坐标的任意维度描绘和时间的关系曲线,即呼吸曲线.结果:摄像头采集帧率30帧/s,实际可以达到处理15帧/s的速度,因此可以实时获得呼吸曲线.结论:相比其他呼吸信号提取方式,该方法经济且材料易获取.
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基于4D-CT的放疗计划在胃癌中的应用价值
目的:比较分析4D-CT计划和常规3D-CT计划两种不同计划的靶区体积及相关剂量学方面的差异,评估4D-CT技术应用于胃癌放疗在剂量学方面的价值.方法:胃癌术后患者10例,在仰卧位平静自由呼吸下行CT模拟定位,先常规3D扫描再行4D扫描并根据呼吸周期重建得到10个不同呼吸时相的CT图像.勾画完整的放疗靶区(GTVs、CTVs)及危及器官.在三维计划系统中,以20％的时相基准,分别根据计划靶体积(PTV3D、PTV4D)为10例患者各设计2套放射治疗计划,PTV3D在临床靶体积(CTV)的基础上外加常规安全边界,PTV4D是在10个时相CTV融合后形成的4D内靶体积(ITV4D)基础上外放摆位边界,比较两者靶区及正常组织在体积及相关剂量学方面的差异.结果:在靶区PTV覆盖率与剂量分布均匀性方面差异无显著性;4D计划较3D计划肝平均剂量明显下降(P＜0.05),肝V30、V40有下降但差异无显著性(P＞0.05);双肾V20及平均剂量未见显著差异(P＞0.05);CTV3D与ITV4D的体积分别为(433.04±139.71)cm3和(535.44±150.89)cm3,后者体积增加了(102.40±21.77)cm3;PTV3D与PTV4D的体积分别为(860.87±226.52) cm3和(787.87±193.83) cm3,后者体积减少了(73.00±46.38)cm3,均具有显著的统计学差异.结论:3D计划存在夸大或遗漏靶区的风险,应用4D-CT能在不遗漏肿瘤放疗靶区的基础上尽可能的缩小靶体积,保护危及器官.
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应用4D-CT进行肺通气功能三维分布的研究
目的 探讨利用4D-CT获取肺通气功能三维分布的可行性.方法 患者在自由呼吸状态下进行电影模式扫描,采集一个完整呼吸周期下的胸部CT图像,利用本研究开发的4D-CT重建软件系统获取4D-CT图像；再用三维变形图像配准算法,对4D-CT系列中相邻相位CT进行图像配准、获得从一个呼吸状态到另一个状态变化时肺部CT像素的三维位移矢量,量化分析此三维矢量,从而得到反映呼吸过程中肺部CT像素变化程度的灰度示意图,即通气功能强弱分布；后,将此灰度图伪彩化并与参考CT图像进行融合,再行冠状位、矢状重建.结果 利用三维变形图像配准算法,从4D-CT中获取了任意横断位、冠状位和矢状位的肺通气分布,即肺通气功能的三维分布.结论 用4D-CT获取肺通气功能三维分布完全可行.
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基于4D-CT和Mimics软件模拟分析肺癌肿瘤的呼吸运动规律
目的:利用Mimics10.01软件和4D-CT 10个呼吸时相的肺部三维模型,研究肺部肿瘤的呼吸运动规律.方法:选择1例左上肺癌患者,在肿瘤上、中、下部植入3个金标,间隔为6mm,4D-CT扫描相位排序后重建10个呼吸时相的CT图像.将10个时相的CT图像依次导入Mimics10.01软件中,采用阈值分割、区域生长的方法提取肺部区域,重建左右肺的三维模型.测量10个呼吸时相的左右肺体积和表面积;吸气末与呼气末时相之间左肺三维模型之间的偏差也进行了分析.在每个时相的CT图像上读取植入3个金标的位置坐标,求出金标在X、Y、Z方向上质心的坐标.结果:从吸气末到呼气末左、右肺体积的变化范围分别为12.8％和12.4％,左、右肺表面积的变化范围为6.6％和6.7％.3个金标的质心变化幅度在左右、头脚、前后方向分别为2mm,1mm和2.7 mm.结论:利用4D-CT的图像和Mimics软件重建得出的肺模型可以方便地计算肺体积以及靶区的运动范围,有利于根据患者的靶区运动特征实现个体化治疗.
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功能成像及其在肺癌放疗中的应用研究
功能成像在现在的放疗计划设计中具有十分重要的作用,在放疗中如何利用肺通气和灌注信息更好的保护肺功能已经引起了越来越多的关注.本文概述了一些用来评价肺通气和灌注水平的技术,包括单光子发射计算机断层扫描(SPECT)、正电子发射计算机断层扫描(PET)、磁共振成像(MRI)及计算机断层显像(CT).这些技术都可以应用到肺癌患者的放疗计划设计中,在给予肿瘤足够治疗剂量的同时更好的保护具有正常功能的肺组织.文中分别对各种评价技术的临床应用方法进行了介绍.这些技术都具有各自不同的特点,其中4D-CT的发展具前景,因此文中特别概述了在4D-CT中利用变形图像配准产生三维通气图像的技术.各种肺功能成像在图像引导放疗中的临床应用也在文中进行了概述.在所有肺功能成像技术中,4-DCT操作简便,空间分辨率高,因此具有更加广泛的应用价值.
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基于4D-CT研究随呼吸运动靶区的剂量分布规律
目的:基于4D-CT探讨随呼吸运动靶区的受照剂量分布特征及进行个体化精确放疗计划设计方法.材料和方法:患者在自由呼吸状态下进行多床位Cine模式扫描,每个床位Cine扫描持续时间约4 s～6 s.扫描后,用研究开发的4D-CT图像重建系统对所得图像进行4D-CT、大密度投影(MIP)和平均密度投影(AIP)重建,生成多相位4D-CT、MIP和AIPCT.将重建图像传人放疗计划系统中,分别以呼气末相4D-CT、AIP CT和MIP CT图像作为基准图像,其它相位4D-CT作为融合图像进行图像配准,在基准图像上勾画靶区并进行放疗计划设计,比较基准图像和融合图像中靶区的剂量分布.结果:当肿瘤靶区位于肺尖时,呼气末相和吸气末相4D-CT中靶区的剂量分布无明显差异;靶区在肺中部和腹部时,在呼气末相4D-CT上设计的放疗计划,其剂量分布不能很好地覆盖吸气末相时的靶区,可能导致靶区漏照射;在MIP和AIP CT上设计的放疗计划.其剂量分布能较好地覆盖呼气末相/吸气末相时的靶区.结论:基于4D-CT能直观地得到不同呼吸相位时靶区的剂量分布,利用MIP和AIP CT可快速实现运动靶区的个体化精确放疗计划设计.
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4D-CT重建及其应用研究新进展
概述了不同4D-CT重建方法的优缺点及其改进方法,4D-CT在放疗中主要用于研究靶区和正常组织的运动规律、探讨胸腹肿瘤靶区与腹压的关系、分析靶区与内外标记的相关性、勾画肿瘤靶区、设计精确的4D放疗计划、比较剂量分布和进行图像引导放疗.4D放疗计划设计大多采用单相位CT、平均密度投影CT、大密度投影CT进行.4D-CT数据量约1000张～1500张,使靶区勾画成为4D放疗的首要难题,基于呼吸运动的B-样条拟合模型和迭代模型重建的连续4D-CT可实现靶区自动勾画和计划设计自动化,在4D放疗计划制定的各个环节都需要进行变形图像的配准,4D-4D图像配准能提高4D图像引导放疗的精度.
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应用4D-CT技术确定肝癌内靶体积及相关剂量学研究
背景与目的:由于肝脏肿瘤的位移受呼吸运动的影响显著,三维适形放射治疗(three-dimensionaI confomal radiotherapy,3D CRT)难以准确定位靶区.本研究应用4D-CT技术确定个体化肝癌内靶体积(internal target volume,ITV),比较3D计划与4D计划的计划靶体积(planning target volume,PTV)及相关剂量学差异,并评价4D-CT的优势.方法:选择7例原发性肝癌患者,行4D-CT门控扫描,在10个相位的CT图像中分别勾画大体肿瘤体积(gross tumor volume,GTV)和临床靶体积(clinical target volume,CTV).在20%呼吸时相CT图像中利用三维治疗计划系统根据PTV-3D、PTV-4D为每例患者设计两套放疗计划:3D计划与4D计划.PTV-3D由CTV外扩常规的安全边界得到;PTV-4D由10个时相的CTV融合形成的ITV-4D外扩摆位边界(SM)得到.两套计划的处方剂量、射野方式均相同.比较两套计划中靶区体积、靶区与危及器官的剂量学、正常组织并发症概率的差异.结果:PTV-3D、PTV-4D的体积分别为(417.60±197.70)cm3、(331.90±183.10)cm3,后者体积减少20.50%(12.60%～34.40%);两者靶区覆盖率与剂量分布均匀性无显著性差异;4D计划中危及器官(肝、肾、胃、小肠)的受照剂量均较3D计划降低,以肝为显著.肝V30、V40分别由38.77%、27.32%降至33.59%、22.62%;正常肝平均剂量由24.13 Gy下降为21.50 Gy;肝并发症概率由21.57%下降为15.86%;在不增加正常组织并发症的前提下,4D计划的处方剂量可由(50.57±1.51)Gy提升至(54.86±2.79)Gy,平均提高9.72%(4.00%～16.00%).结论:3D计划存在遗漏靶区或过度扩大靶区的缺陷.应用4D-CT技术可在3D CRT的基础上准确定位肝癌靶区,进一步减少正常组织的受照剂量,并提升靶区剂量.
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改进Demons算法的验证及其在4D-CT轮廓线推衍中的应用
目的 研究一种改进的Demons变形配准算法,验证算法的有效性,评价配准算法的精度,并将其应用于4D-CT轮廓线的推衍.方法 为加快收敛的速度和提高配准精度,将Demons算法的双向作用力进行重分配,并提出一个能量函数作为相似性测度,利用BFGS优化算法对能量函数进行优化,避免了经典算法中需指定迭代次数的缺陷.分别利用模拟形变CT图像与变形模体,分析和测量了配准算法的精度,并对该算法在4D-CT轮廓线推衍中的应用进行了评价.结果 改进后的Demons算法与经典的Demons算法以及类似的变形配准算法相比,有较高的配准精度,推衍生成的轮廓线与人工勾画的轮廓线匹配程度高.结论 变形配准是4D-CT中的一项关键技术,改进后的Demons算法应用于轮廓线的推衍有望大大治疗计划设计的轮廓勾画工作量,其配准精度能满足实际临床的需要.
