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一种专用于双能CT测量电子密度的体模原型
目的 基于线性模型的双能CT(Dual-Energy CT,DECT)测量相对电子密度(Relative Electron Density,RED)被证明在方法学上是可行的.体模在其中的作用是确定模型的系数.本研究的目的是提出一种专用于DECT模拟的体模原型.方法 采用碘为光电吸收基质,水和乙醇为康普顿散射基质,分别配制浓度不同的溶液,封装并置于CIRS 062体模的插孔中,在Siemens SOMATOM CT扫描仪上,采用上腹部常用协议进行双能扫描,管电压为80 kVp/Sn和140 kVp/Sn.分析高低能量图像减权算子与RED的关系.结果 自制体模和CIRS 062体模实验所确定的拟合直线的可决系数均大于0.99,电子密度测量误差分别为1.75％和1.31％.把其中一组实验确定的线性模型用于另一组实验,RED测量误差无显著差别.结论 DECT测量电子密度的体模无需模拟特定组织,自制体模可代替组织等效体模确定Saito线性模型的系数.
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CT值-相对电子密度转换曲线的影响因素分析
目的 探讨本院使用不同扫描参数、电子密度体模和CT机对CT值-相对电子密度(CT-RED)转换曲线的影响因素.方法 在不同扫描电压、层厚下测量TM164CT性能模体和CIRS062电子密度模体不同电子密度插件在东芝AQUILIONTM型、西门子SOMATOMTM SENSATIONTM 64型CT和西门子SOMATOMTMSENSATIONTM OPEN型CT机扫描的CT值,建立相应的CT-RED转换曲线并进行比较.结果 1、2、3 mm扫描层厚及不同扫描电流对CT值影响可忽略,低原子序数材料在不同型号CT、不同扫描电压下的CT值差异可忽略；不同扫描电压对高原子序数材料CT值有明显差异,同台CT机出现的大差异约为400 HU;两种模体在软组织-致密骨范围内所提供的CT值有明显差异,大可达约500 HU.结论 不同电子密度模体、CT机及扫描电压对CT-RED转换曲线高原子序数材料部分有影响,因此在治疗计划系统使用前必须根据临床使用条件选用合适的电子密度模体对该曲线进行测量,以保证治疗计划剂量计算的精确度.
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在XiO计划系统中构建虚拟治疗床的必要性评估
目的 基于XiO计划系统研究加速器碳素纤维治疗床对放射治疗剂量分布的影响,并通过在XiO计划系统中构建虚拟治疗床来模拟加速器治疗床对剂量的衰减.方法 使用大孔径螺旋CT扫描加速器治疗床的延长板,勾画轮廓并保存为床模型.将固体水模置于治疗床的中心,测量不同机架角度(100°～180°)下等中心处的吸收剂量,并在XiO计划系统中加与不加床模型的情况下分别进行剂量计算,得到治疗床的剂量衰减系数.通过不断调整外层碳素纤维(CF)和内层填充泡沫(FC)的相对电子密度(RED)值,得到能好模拟治疗床剂量衰减的CF和FC的RED值.选取10例肺癌患者计划,使用Octavius 4D模体进行剂量验证,评估在剂量计算中考虑治疗床对计划通过率的改善.结果 CF和FC的优化RED分别为0.75和0.10 g/cm3.不考虑治疗床,计算值的偏差在120°达到大值4.84％;考虑治疗床后,误差由(2.54±1.48)％降至(-0.04±0.36)％,差异有统计学意义(Z=-3.621,P＜0.05).三维剂量验证的γ通过率(3 mm/3％标准)由(91.79±1.25)％提高至(94.74±1.69)％,差异有统计学意义(t=6.027,P＜0.05).结论 治疗床对剂量的衰减不应被忽略,在XiO计划系统中构建虚拟治疗床可以很好地模拟衰减,提高剂量计算的准确性.
关键词： 虚拟治疗床 XiO计划系统 相对电子密度 Octavius 4D模体 -
三维治疗计划系统和GT模拟定位工作站影像重建质量检测
[目的]利用影像质控体模,测量三种型号的TPS/CT-Sim工作站在不同CT扫描参数时图像重建的几何结构和射野设置的精度,以及CT值的改变范围.[方法]质控体模内置15种不同形状、大小和密度的模块,体积大小范围为0.5cc～125.0cc,相对电子密度为0.190～1.512,在CT模拟机扫描后输入到各TPS/CT-Sim工作站进行影像重建测试.测试条件分为6组不同的扫描参数.比较各系统在不同扫描条件下的影像重建质量、计划设计的几何精度及CT值与相对电子密度的改变.[结果]不同TPS/CT-Sim工作站的影像重建均存在不同程度的偏差(-27%～27.4%);CT扫描参数对各系统的影像重建体积有明显的影响,扫描层厚和螺距对重建体积的影响较其他因素显著;层厚扫描为3mm及扫描螺距为1.0时,各系统图像重建体积误差较小;CT扫描电压和电流对图像重建体积的影响不明显但会使CT值产生明显差异.[结论]各放疗单位有必要对临床使用的每台TPS/CT-Sim和CT扫描参数进行影像质量检测和评估,以决定适合具体系统的使用条件和误差范围:在使用体积剂量工具进行治疗计划评估时应考虑影像重建体积的误差.
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CT值相对电子密度转换关系影响因素及其对剂量计算的影响分析
目的:探讨不同扫描条件对CT值到相对电子密度(HU-RED)转换关系及放疗计划剂量计算的影响.方法:借助CT模拟定位机和电子密度模体,分析不同扫描条件下各组织替代物的CT值,建立对应的HU-RED转换关系.随机选取头部、胸部、腹部、盆腔肿瘤患者各8、8、6、6例,分别设计放疗计划.保持放疗计划各参数不变,选择不同电压下的HU-RED转换曲线,进行剂量计算.借助临床靶区(D2、D50、D95、D98)和危及器官(Dmean、Dmax),分析比较扫描电压的改变对剂量分布的影响.结果:扫描层厚和扫描电流对HU-RED转换关系影响可忽略,但扫描电压对其影响较大;头颈部和盆腔肿瘤靶区(D2、D50、D95、D98)剂量有显著性差异(P≤0.029);胸部和腹部肿瘤靶区(D50、D95、D98)剂量有显著性差异(P≤0.043);脑干、患侧肾、小肠、双侧股骨头、脊髓、膀胱的平均剂量及脊髓的大剂量有显著性差异(P≤0.036).结论:CT模拟定位机扫描电压的改变可显著影响剂量的计算,因此治疗计划中需要选用与CT扫描电压相一致的HU-RED转换曲线进行剂量计算.
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双能锥形束CT线性混合技术提高相对电子密度的准确性
目的:利用高、低能锥形束CT(CBCT)的线性混合图像校正射线硬化,以提高相对电子密度值(RED)的准确性.方法:使用Elekta公司Synergy加速器的CBCT系统成像,高、低能X线峰值管电压分别为120和70 kV,对比单能CBCT图像采用100 kV.使用铝梯测量高、低能X线穿过不同厚度铝材料的衰减,利用迭代扰动法得到能谱分布,进而确定高、低能图像的优线性混合系数,得到混合图像HUmix用此图像作为新的CBCT图像,建立HUmix-RED校准曲线,计算物质的RED.使用Catphan 500模体、一个头部仿真模体和一个骨盆部仿真模体进行实验,验证本方法的准确性.结果:头部和骨盆部Catphan 500模体实验得到的RED与理论值的相关系数分别为0.995和0.975,优于单能CBCT(0.975和0.953).头、骨盆部仿真模体实验也显示,较单能CBCT成像方法,本研究提出的方法能有效减少射线硬化伪影,更准确地测量物质的RED.结论:建立了一种CBCT双能线性混合成像方法,可以较准确地测量物质的RED,为提高自适应放射治疗的精度提供了技术支持.
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四维CT扫描参数和扫描模式对CT值的影响
目的:研究四维CT的不同扫描参数和模式对图像CT值的影响.方法:在扫描条件一致的情况下,测量电子密度模体中相应的组织替代材料的CT值均值及标准差,分析曝光时间和旋转时间参数对电影扫描和轴向扫描模式的影响,并比较轴向扫描、螺旋扫描和电影扫描3种模式之间的差异.结果:电影扫描模式下,CT值相差较大的有CB2 50％(含有50％碳酸钙的骨)和致密骨两处:旋转时间分别为0.5 s/rot和1.0 s/rot时,CT值差值分别为14.7 HU和23.1 HU,均小于3.0％;轴向扫描模式下,致密骨处CT值相差较大:旋转时间分别为0.5 s/rot和4.0 s/rot时,CT值差值为27.1 HU(2.4％).相同扫描条件下对同一组织扫描,电影扫描与轴向扫描模式间差别可忽略不计;螺旋扫描与轴向扫描模式,对低密度组织成像CT值差别较大,如呼气态肺和吸气态肺相对密度误差分别为4.3％和2.3％,致密骨的CT值误差较大为46.0 HU,换算成相对电子密度误差为1.6％.结论:旋转时间与曝光时间参数对电影扫描及轴向扫描的影响基本可忽略不计.相同扫描条件下对同一组织扫描,3种扫描模式间差别可忽略不计.
