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未来的CT新秀——锥形束CT
传统体层CT的射线束是二维的、探测器是一维的,锥形束CT(CBCT)的射线束是三维的、探测器是二维的.传统CT的纵向位移需要扫描床配合完成,CBCT探测器可直接获得纵向数据.现对比两者的区别,分析三维重建算法的进展,探讨CBCT的前景.
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应用锥形束CT对纯钛金属和钴铬合金扫描生成金属伪影的对比研究
目的:探讨体外模型上应用锥形束CT对纯钛金属和钴铬合金牙科修复材料扫描生成金属伪影的差异性以及在CBCT影像中产生伪影的程度进行定量评价.方法:应用锥形术CT扫描3种规格(3.3mm*3.3mm*10mm、4.1mm*4.1mm*10mm和4.8mm*4.8mm*10mm)金属体模型的模具,6个位置(前牙区、前磨牙区、磨牙区,左右各一)的18个钴铬合金和18个纯钛金属牙种植体模型,对比分析不同材料、不同规格、不同位置的CBCT图像面积值(STEST),实际横截面积值(SCONTROL),△S值,金属伪影影响值(PS).判断两种材料之间的差异.结果:实验材料钴铬合金和纯钛金属的CBCT值与实体测量值得差异存在统计学意义(P<0.05).同种材料不同直径之间的CBCT测量值的差异存在统计学意义(P<0.05).同种材料不同位置之间的CBCT测量值的差异无统计学意义(P>0.05).结论:(1)CBCT图像中,钴铬合金和纯钛两种金属柱的影像,均出现了不同程度的放射状或条索状的条纹,对图像的识别均有影响.(2)CBCT图像中,相同金属材料在不同位置上金属伪影不会发生变化.(3)CBCT图像中,纯钛金属材料的扫描准确性高于钴铬合金.
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采用锥形束CT测量汉族年轻人群前牙唇侧健康牙龈厚度
目的 初步获得年轻汉族人群牙龈厚度的大体分布比例及对比分析,为临床更合理的口腔治疗和预后评估提供理论数据.方法 按标准纳入30位牙周健康者行锥形束CT(CBCT)扫描,测量唇颊侧釉牙骨质界处牙龈厚度,分为薄型牙龈组与厚型牙龈组,并结合CBCT数据进行统计学分析.结果 上颌中切牙牙龈平均厚度1.43 mm,显著厚于上颌尖牙平均牙龈厚度1.12 mm和上颌侧切牙平均牙龈厚度1.11 mm,且厚于下颌各位点平均牙龈厚度,差异均有统计学意义(P<0.05).男性与女性平均牙龈厚度无统计学差异(P>0.05).结论 通过CBCT测量汉族年轻人群健康牙龈厚度得出其仅与牙位相关,性别差异对牙龈厚度无显著影响,临床检查薄型牙龈与厚型牙龈在牙周组织健康的汉族年轻人群中各占约.
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曲面断层摄影与锥形束CT在正畸诊断中的应用
口腔正畸学作为口腔医学的一个分支学科，已经历了百余年的发展历史。回顾过去40年来正畸领域的诸多进展，诊断方面，曲面断层摄影（OPG）与锥形束CT（CBCT）已广泛应用于口腔牙种植领域；矫治方面，直接粘合技术、钛合金矫治弓丝及直丝弓矫治器等技术也日趋成熟，形成了独具特色的治疗体系，对患者日常功能活动的影响也降低到可以容忍和适应的程度。囿于篇幅，笔者将仅就OPG与CBCT在口腔正畸诊断方面的应用范围及优缺点作一概述。
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锥形束CT在放射治疗中的应用
影像引导下的放射治疗是近年来出现的一种治疗恶性肿瘤的新技术,而锥形束CT既是一种全新的CT成像技术,又是影像引导下放射治疗系统的关键设备.本文介绍锥形束CT的基本原理及其在放射治疗中的应用现状和研究进展情况,并对锥形束CT图像后处理技术进行综述.
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C型臂锥形束CT成像偏离正中心点对图像噪声及变形程度的影响
目的 观察C型臂锥形束CT成像偏离正中心点对图像噪声及影像变形程度的影响.方法 采用Siemens Axiom Artis Zee血管机,DynaCT成像模式,设置成像时间为20 s.①标准水模实验:对CT标准质控水模进行成像,选择水模图像密度均匀且伪影少的20个层面,分别测量前(A)、后(P)、左(L)、右(R)方向上正中心点和偏离正中心点2、4、6、8、10 cm位置图像的X线衰减值及其标准差;以X线衰减值标准差为图像噪声,采用单因素方差分析法进行客观评价.②钢球模型实验:分别将直径为17.20 mm钢球分别放于前后(A-P)、左右(L R)及头足(H-F)方向正中心和偏离正中心2、4、6 cm处进行成像;在Leonardo工作站上重建三维图像,测量每个钢球在A-P、L-R及H-F方向上的直径,计算在各方向上钢球影像的变形度.结果 C型臂锥形束CT成像中,在A、P、L、R各方向上,随偏离正中心点距离增大,噪声值逐渐减小(P均＜0.05).在A、P、L、R、H、F方向上,随着偏离正中心点距离增加,不同方向钢球直径变形度有所增加;H-F方向上偏离正中心点时,钢球H、F方向直径变形度相对较小(变形度绝对值均＜0.2％);P方向上,以A-P方向偏离正中心点时,钢球直径变形度小.结论 C型臂锥形束CT成像中,在偏离正中心点的各个方向的不同位置,图像噪声和影像变形程度均存在一定差异.
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直线加速器机载锥形束CT图像散射的修正方法
目的 对直线加速器机载锥形束CT(CBCT)散射修正方法进行研究.方法 在CBCT射线源前放置一个“指交叉”形的阻挡光栅,对Catphan 504模体进行扫描,分别获得CBCT图像和扇形束CT图像.利用基于阈值的图像分割算法跟踪机架旋转过程中阻挡光栅在CBCT图像中的位置,提取散射样本后利用插值法估计散射信号分布,采用改进的半扇扫描重建算法重建散射修正后的图像.结果 散射修正后的Catphan 504模体图像与扇形束CT重建的图像接近.与散射修正前比较,散射修正后CT值误差从100.86 HU下降到15.74 HU,散射修正后低对比度分辨力平均提高1.37倍.结论 基于阈值的图像分割算法准确跟踪阻挡光栅的位置,在铅片区域可采集散射信号,其余区域可通过改进的半扇扫描算法完成单次扫描的图像重建.
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锥形束CT图像引导下子宫颈癌术后调强放疗摆位误差及计划靶区外扩范围的研究
随着放疗技术的发展,精确放疗在临床上的应用越来越广泛,子宫颈癌的放疗也由传统粗放的适形野照射发展为新型精确的调强放疗(intensity modulated radiotherapy, IMRT)[1].精确放疗方案的临床应用建立在位置精确和剂量精确的基础上,精确的摆位是放疗的有效保证,而锥形束CT(cone beam CT,CBCT)作为一种图像引导方式,在临床中的应用越加广泛.本研究对子宫颈癌术后IMRT患者进行了摆位误差测量并结合手动修正,以期为子宫颈癌术后IMRT计划靶区(planning target volume,PTV)的外扩提供参考.
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胸中上段食管癌锥形束CT两处参考点标记位置摆位误差研究
目的 参考点标记方法是肿瘤CT模拟定位标记的常用方法,食管癌调强放疗中选取不同参考点标记位置对摆位误差存在一定的影响.本研究应用锥形束CT(cone-beam CT,CBCT)研究胸中上段食管癌2处参考点标记位置的摆位误差.方法 选取20例2016-01-01-2016-10-31于山东大学附属山东省肿瘤医院首次接受胸中上段食管癌调强放射治疗(intensitymodulated radiation therapy,IMRT)患者.所有治疗次数分为奇数次和偶数次2组,参考点选在下颌骨体中线位置为下颌组;参考点选在胸骨剑突上方平坦处为胸部组.照射前摆位后获取CBCT在线匹配,得出左右、腹背和头脚方向摆位误差,并用2.5∑+0.7δ算出计划靶区(planning target volume,PTV)外放界值.2组摆位误差比较行配对t检验.结果 下颌组患者左右、腹背和头脚方向摆位误差分别为(0.34士1.55)、(1.22±1.65)和(-0.17±2.30) mm,胸部组的分别为(-0.50±2.40)、(-0.77±3.82)和(1.23±2.09) mm,2组在上述方向的比较P值分别为0.263、0.042和0.044.下颌组PTV外放界值分别为5.21、5.63和7.02 mm;胸部组PTV外放界值分别为7.20、11.94和7.87 mm.结论 采用下颌部位参考点标记的定位方法,在减少摆位误差方面优于胸部参考点标记定位方法.
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用PrecisePLAN系统分析锥形束CT图像体积精度
目的 建立检测SynergyTM锥形束CT图像体积精度的方法.方法 分别将QUASARTM模体中心置于SynergyTM系统CBCT的中心及沿加速器头脚方向偏离等中心5、8、10 cm处进行扫描,在三维重建图像中测量不同模体的体积,并与FBCT结果和原标称值进行对比,从而检验CBCT的体积精度,并用Precise PLAN系统进行分析.结果 中球在中心处与偏中心5、8 cm处测量的平均值与标称值相差1.5%.小球在中心处与偏中心5、8、10 cm处测量的平均值与标称值相差8.1%.大立方体在中心处与偏中心5、8、10 cm处测量的平均值与标称值相差0.8%.小立方体在中心处与偏中心5、8、10 cm处测量的平均值与标称值相差2.9%.结论 在SynergyTM锥形束CT有效扫描重建范围内,重建体积精度满足临床要求,并且与偏离锥形束CT中心的距离无关.
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锥形束CT重建影像CT值空间均匀性分析
目的 锥形束CT对均匀模体进行扫描后重建图像的CT值在空间分布是否均匀.方法 使用SynergyTM的锥形束CT对IBA调强验证均匀固体水模体进行扫描,将结果通过放疗网络传至治疗计划系统.测量重建图像的CT值在三维空间的分布,并与扇形束CT扫描重建图像的测量结果进行对比,从而得到锥形束CT重建影像CT值空间均匀性.结果 该模体在扇形束cT扫描重建图像中CT值分布均匀,波动范围在±50内.相同扫描条件下锥形束CT重建图像的CT值在水平方向具有一定的对称性,在垂直方向和头脚方向均不具有对称性.不同kV值扫描重建图像的CT值有一定差别,不同滤过时重建影像的CT值有明显差别.结论 锥形束CT扫描重建的CT值在空间分布不均匀.
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影像引导放疗中千伏特锥形束CT患者剂量的测量
剂量指数比模拟定位CT小.结论 CT剂量指数能反映成像过程中患者接受的剂量,测量方法简单、重复性好,应定期进行测量.锥形束CT扫描时应该合理选择成像参数,尽量减小扫描范围,大限度减少患者接受剂量.
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用锥形束CT图像测量放疗摆位误差
目的 探讨图像引导放疗(IGRT)系统的临床摆位误差.方法 应用医科达SynergyTM系统治疗51例,其中头颈部肿瘤19例,胸部肿瘤25例,腹、盆部肿瘤7例.每次照射前获取X线容积图像(XVI)即锥形束断层扫描(CBCT),将CBCT图像和计划CT图像及其靶中心匹配,获得靶中心x、y、z方向的误差,分析误差及其分布规律.结果 CBCT图像对比度好,临床上能清楚显示肿瘤大小、位置及其和周围的关系.51例每次治疗开始前的CBCT共955次,分别分析头颈部、胸部及腹、盆部摆位误差,均呈正态分布.系统误差(均数)±随机误差(标准差)在x、y、z方向分别为头颈部(-0.3±1.5)、(-0.3±1.6)、(0±1.3)mm,胸部(-0.6±2.9)、(-0.2±5.6)、(0.7±3.2)mm,腹、盆部(-0.8±2.1)、(-0.3±5.9)、(0.1±2.6)mm.结论 通过CBCT测量治疗前摆位误差并实时调整摆位误差,可大大提高患者摆位精度,同时为正确设定计划靶体积(PTV)提供了依据.
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应用CBCT研究胸腹部肿瘤IMRT两种体位固定技术的摆位误差
目的 应用千伏级CBCT研究IMRT两种体位固定方式的摆位误差.方法 选取60例胸腹部肿瘤IMRT患者均分两组,研究组采用体部固定底板+真空垫+热塑成型网罩体位固定方式,对照组采用体部固定底板+热塑成型网罩体位固定方式.放疗前行CBCT扫描并在线匹配,得出左右、上下、前后方向摆位误差,并用2.5Σ +0.7δ算出PTV外放界值.对两组摆位误差比较行成组t检验.结果 研究组患者左右、上下、前后方向的摆位误差分别为(0.32±2.58)、(-0.40±3.89)、(-0.75 ±2.43)mm,PTV外放界值分别为5.60、6.08、6.32 mm;对照组的分别为(0.62±3.60)、(2.44±4.93)、(0.66±2.85) mm和8.07、10.63、6.90 mm;两组在上述方向的比较t=-0.78、-5.11、-4.22,P=0.440、0.000、0.000.结论 采用体部固定底板+真空垫+热塑成型网罩体位固定方式能有效固定患者,在控制误差方面明显优于体部固定底板+热塑成型网罩体位固定方式.
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胸段食管癌IGRT分次内误差对靶区剂量的影响
目的 使用CBCT测量食管癌IGRT分次内误差,评价其对靶区和周围OAR剂量的影响.方法 应用CBCT采集23例胸段食管癌放疗前后摆位图像,获取分次内误差.将分次内误差模拟治疗计划2和计划3,与原始计划1比较,分析其对靶区和OAR剂量学影响,并用单因素方差分析和配对t检验.结果 胸上段、胸中段、胸下段食管癌IGRT分次内平均误差在左右方向分别为(1.2±1.5)、(1.0±1.0)、(1.0±1.0) mm(P=0.138),在上下方向分别为(1.2±1.0)、(1.1±1.0)、(1.2±1.0) mm (P=0.656),在前后方向分别为(1.3±1.1)、(1.2±1.0)、(0.8±0.7) mm(P=0.003).全部患者3 mm内误差发生频率在左右、上下、前后方向分别占95.2％、94.5％、93.9％.计划3与计划1相比,GTV V100％下降5.55％,有3例患者PTV D95％下降超过原始计划处方的5％.计划3中全肺V30为(15.24±2.24)％,低于计划1的(15.67±2.28)％ (P =0.033).计划2中4例脊髓＞4500 cGy(Dmax为4517.2 cGy),计划3中19例脊髓＞4500 cGy(Dmax为5045.2 cGy).结论 IGRT分次内误差对患者靶区剂量分布有一定影响.脊髓为串行器官,对分次内误差相对敏感,可能会导致部分患者脊髓超过大耐受量.
关键词： 体层摄影术 X线计算机 锥形束 分次内误差 食管肿瘤/图像引导放射疗法 -
瓦里安23EX加速器附加锥形束CT图像的CT值线性分析
目的 分析瓦里安23EX加速器附加千伏级X线锥形束CT (CBCT)在不同扫描条件下模体图像在不同位置处的CT值线性变化.方法 应用安装在直线加速器上的CBCT系统在标准头(体)部扫描条件下重复扫描不同位置Catphan504模体,将结果传至计划系统及Matlab 7.0,测量不同位置处不同密度插件的CT值线性情况.经与传统扇形束CT重建后图像CT值线性结果进行比较,了解CBCT图像CT值线性空问分布.结果 模体CBCT图像在标准头(体)部扫描条件下,在横断面、矢状面、冠状而及偏中心位置处CT值线性均有良好表现,其线性拟合因子R2值均＞0.953.Bowtie滤过器虽然使得被测量物质的CT值不同,但并不改变CBCT图像CT值的线性.结论 瓦里安23EX加速器附加CBCT罔像CT值线性良好,如对CT值做进一步校正,使CBCT图像用于治疗计划系统的剂量计算将成为可能.
关键词： 体层摄影术 X线计算机 锥形束 线性拟合 Catphan504模体 -
肺癌锥形束CT与计划CT形变配准自动勾画危及器官可行性研究
目的 定量分析肺癌计划CT与千伏级锥形束CT (KVCBCT)应用形变配准软件自动勾画危及器官可行性.方法 选取5例肺癌患者1套定位CT图像和各10套摆位验证KVCBCT图像进行形变配准自动勾画和手工勾画危及器官,比较形变配准和刚性配准后的Dice相似性系数( DSC)、敏感性等差异,并行配对t检验.结果 形变配准和刚性配准在体表轮廓、左肺、右肺、心脏、脊髓的DSC值分别为0.971和0.980(t=3.89,P=0.000)、0.836和0.873(t=4.41,P=0.000)、0.873和0.888(t=3.88,P=0.000)、0.738和0.764(t=4.83,P=0.000)、0.666和0.677(t=2.04,P =0.047)；敏感性分别为0.975和0.981(t=1.41,P=0.003)、0.914和0.803(t=-6.88,P=0.000)、0.926和0.800(t=-7.06,P=0.045)、0.782和0.708(t=-2.50,P=0.040)、0.625和0.796(t=-9.09,P=0.000).结论 利用形变配准进行器官轮廓自动勾画差异小于刚性配准,体表轮廓、左右肺形变配准轮廓自动勾画效果优于心脏和脊髓的轮廓自动勾画.
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头颈部兆伏级锥形束CT成像周边剂量测量与评价
目的 测量兆伏级锥形束CT (MVCBCT)成像在头颈部图像引导放疗的周边剂量(PD),评价PD与MVCBCT成像机器跳数(MU)间关系,探讨MVCBCT扫描射野对PD的影响.方法 将0.65 cm3电离室插放在特设固体水体模中,使用MVCBCT图像采集预案对体模头颈部扫描,测量射野外体模中心垂直平面在不同深度和距射野边缘不同距离的PD.使用相同电离室在体模中参考点上审视MVCBCT成像的MU与PD的线性关系,并在射野外体模横断面上测量PD均匀性.结果 在体模中测量的PD随着射野外距离增加呈指数下降,随着测量深度增加而降低,并随着扫描射野增大而增加.PD与MVCBCT成像MU间呈线性正比关系.PD分布不均匀,高剂量区位于前部.结论 MVCBCT成像时的PD主要依赖于MVCBCT成像MU和扫描射野.临床应用时应尽量考虑在不牺牲图像质量前提下,减少MVCBCT成像MU和缩小扫描射野降低PD.
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图像配准方法对肺癌放疗图像引导摆位精度的影响
目的 比较和评估使用CBCT图像引导摆位中不同图像配准方法对配准精度的影响,为选择合理的图像引导方法提供临床依据.方法 对15例肺癌患者计划CT和第1次放疗摆位CBCT图像分别以不同算法(骨性或灰度配准)和不同范围(靶区或患侧或体廓)进行图像配准,比较各组配准的治疗体位下PTVCT对GTVCBCT的覆盖率、靶区和OAR相似性指数及GTV几何中心位置偏差.结果 相同配准范围骨性配准精度差于灰度配准,其中配准靶区组差别明显.骨性和灰度配准方式配准靶区、患侧及体廓时,PTVCT对GTVCBCT的覆盖率分别为(66±35)％和(97±8)％(P=0.005)、(98±5)％和(99±2)％(P=0.034)及(98±4)％、(98±4)％(P=0.478).选择灰度配准方式和配准患侧时精度佳,GTV的相似性指数为0.86±0.10,食管的为0.71±0.10,脊髓的为0.76±0.10,心脏的为0.89±0.05.GTV中心偏差为(0.25±0.16) cm.结论 肺癌放疗的CBCT引导摆位修正可满足临床要求,但较小配准范围会降低配准精度,建议采用配准患侧或配准体廓方式.
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锥形束CT联合六自由度床的校位精度分析
目的 检测并分析我院引进的医科达图像引导放疗系统的锥形束CT(CBCT)的机械稳定性,及其联合六自由度床(HRTT)在放疗摆位时的校位精度.方法 测量X射线容积图像(XVI)系统的机械稳定性和重复性;研究可动部件(千伏级射线探测板和源方向球管支臂)的伸缩对XVI图像匹配结果的影响;同时比较骨配准和灰度值配准的精度;测量并分析HRTT在线性方向(x、y、z)和旋转方向(u、v、w)的校位精度.结果 XVI系统自身在线性和旋转方向上的重复性偏差分别≤0.4 mm和≤0.3°,说明该系统有较好的机械稳定性.HRTT联合XVI系统的总平均校位精度在线性方向和旋转方向分别≤0.6mm和≤0.4°.同时研究发现灰度值配准在精度上高于骨配准.结论 XVI系统的图像采集和配准过程具有较高的机械稳定性和较好的重复性;HRTT校正线性和旋转方向的摆位误差具有较高精度,其空间六自由度的校位功能结合CBCT技术的图像功能实现了图像引导放疗技术的临床应用.
