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颈椎形变配准与剂量叠加MIM软件临床应用可靠性研究
目的 形变配准在靶区勾画领域中应用广泛,配准软件层出不穷.本研究通过分析Medical image merge(MIM)软件在颈椎形变配准以及剂量叠加的可靠性,确定其在放疗的价值.方法 选取上海交通大学医学院附属第九人民医院口腔颌面头颈肿瘤科在2015-05-01-2017-05-31放疗期间复发的舌癌患者,分别运用MIM软件完成刚性配准与形变配准,进行相似度验证和剂量叠加验证.相似度验证:获取每位患者的首次定位CT以及复发时定位CT,将两组CT图像输入MIM软件,每个患者都做刚性配准和形变配准,利用DICE流程分别计算出刚性配准和形变配准的Dice系数、Jaccard系数扣Jausdorff距离,比较两种配准结果.放疗剂量叠加验证:将两组CT图像以及颈椎勾画分别输入到Pinnacle的治疗计划系统中进行计算,得到每个椎体的平均照射剂量,并将两组椎体平均剂量相加得到每个椎体叠加照射剂量,再将两组CT图像、椎体勾画以及剂量文件传回MIM软件中,在MIM上分别运行刚性剂量叠加以及形变剂量叠加流程得到得到叠加剂量,比较放射治疗计划系统(radiotherapy treatment planning system,TPS)计算结果跟MIM软件得到的结果差异.结果 相似度验证中,刚性配准中Dice系数=0.73±0.09,Jaccard系数=0.58±0.14,Hausdorff距离=0.68±0.21;在形变配准中,Dice系数=0.85±0.03,Jaccard系数=0.75±0.04,Hausdorff距离=0.60士0.13.两组数据差异有统计学意义,P＜0.05.剂量叠加验证中,刚性配准得到的叠加剂量跟TPS计算的剂量平均差别为1.38％,但是剂量差别＞3％有16％,大剂量差别＞9％;而形变配准得到的叠加剂量跟TPS计算得到的剂量平均差距为0.05％,＞3％为0,＜1％为88.1％.结论 相对于刚性配准,MIM软件的形变配准功能可以将CT图像进行更好的融合,其剂量误差＜3％允许范围,因此,其剂量叠加功能具有实际应用价值.
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保乳术后基于4DCT的0％时相及50％时相配准方式比较
目的 探讨基于4DCT的0%时相(CT0)及50%时相(CT50)刚性配准(RIR)与形变配准(DIR)所构建的保乳术后瘤床体积及位置的差异.方法 纳入44例保乳术后行4DCT定位扫描的乳腺癌患者,由同1名放疗科医师分别基于CT0及CT50图像勾画GTV及金属夹.CT0及CT50分别运行RIR与DIR,在CT0上勾画的GTV及金属夹分别通过DIR与RIR映射到CT50.以相似度指数(DSC)、三维空间方向上靶区中心点的位移等指标评估DIR在靶区位置和形态上是否能有效改善CT0及CT50的匹配度.结果RIR与DIR的平均DSC分别为0.86±0.04、0.87±0.04(P=0.000).RIR在三维空间靶区中心点的位移明显大于DIR(1.22 mm : 1.10 mm,P=0.000).在前后方向上GTV及金属夹位移通过RIR的范围明显大于DIR(P=0.000),但在左右及上下方向 RIR与 DIR的 GTV及金属夹位移范围相近(P 均>0.05).结论 DIR可以改善4DCT的CT0及CT50配准时靶区的重合度.基于DIR测量呼吸运动所致的GTV及金属夹在前后方向上的位移明显优于RIR.
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基于外部基准框架的SPECT与MRI/CT的
设计了一种简便、有效的基于外部基准框架的SPECT(单光子发射型计算机断层)与MRI/CT的刚性配准及融合的方法.在对图像进行一值化分割的基础上,运用侵蚀、扩张等图像处理算法确定图像中用于配准的相应点的坐标,然后利用这些对应点小化代价函数并获得一个佳刚性变换,实现图像的精确配准及融合显示.通过对作为外部基准框架的N型支架的设计及成像过程中对其与病人相对位置的严格限制,大程度地减少成像中的误差.实验表明该方法能有效地实现SPECT与MRI/CT的配准及融合.
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自动勾画轮廓软件在头颈部锥形束CT中的应用
目的:评估应用自动勾画轮廓软件(MIM)进行头颈部锥形束CT(CBCT)靶区和危及器官自动勾画的可行性.方法:选择进行了两次放疗定位的10例鼻咽癌病例进行回顾性分析.在MIM软件系统中,通过形变配准分别将1程计划1CT和第一次治疗前扫描的1CBCT中的轮廓映射至2程治疗前扫描的2CBCT中.以2程2CT中医师勾画的结构为参考,比较两种方法勾画结果的精度,评价指标包括形状相似性指数(DSC)和豪斯多夫距离(HD).对采用两种方法得到的结构均复制至2CT,以计划2CT为参考计划,比较两种方法勾画的靶区和危及器官与参考计划之间的剂量偏差.结果:采用1CBCT-2CBCT方法勾画的结构轮廓优于1CT-2CBCT.在1CBCT-2CBCT中除PTVnd、脊髓、晶体、视神经、视交叉、眼球和垂体外,其余结构的DSC均大于0.7,HD均小于2 cm,与参考计划的剂量偏差小于±3％.结论:除体积小于10 cm3的结构(骨性结构除外)、脊髓及PTVnd,利用MIM软件,采用1CBCT-2CBCT方法勾画的靶区和危及器官能够得到较满意的结果,能够为自适应放疗提供临床指导.
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基于掩膜优化的多模态医学图像刚性配准
目的:基于配准开源平台ITK和开源计算机显示视觉库OpenCV开发刚性配准程序,并集成到DeepPlan计划系统中,实现快速准确的多模态刚性配准.方法:基于形态学开运算初步去除图像中无需关注的细小区域和部分扫描床,使用大类间方差法(Otsu)突出感兴趣的图像部位,Canny算子用于提取富含信息区域的边界信息.使用像素填充技术得到图像配准需要的掩膜,并采用OpenMP并行技术加速掩膜计算过程.终在配准过程中将掩膜作用于参考图像或浮动图像.结果:测试了多组不同模态和部位的算例,实验结果表明基于掩膜优化的多模态医学图像刚性配准方法可以自动去除绝大部分背景图像和扫描床板,节约图像配准中一半以上时间,且图像配准质量并无下降;在1 min内可以完成两组100张左右的图像配准.且本方法以动态链接库的形式成功集成在治疗计划系统DeepPlan中.结论:在保证配准结果准确的基础上,基于掩膜优化的多模态医学图像刚性配准方法显著提高了图像配准速度,且算法稳定性能高,有很好的临床应用前景.
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MIM软件CT图像自动刚性配准的准确性研究
目的：验证分析放射治疗应用靶区勾画软件MIM的CT图像自动刚性配准的准确性。方法：利用西门子SOMATOM Definition AS CT扫描机对Penta-Guide模体进行扫描，获得的CT图像作为参考图像，再将模体相对于等中心沿左右、头脚和前后3个方向移动预定的距离，以及在冠状面旋转预定角度再平移，分别进行CT扫描；所获得的CT图像以DICOM格式传输至MIM 6.5.4系统，与参考图像配准，分析左右、头脚和前后方向的平移配准误差以及冠状面旋转配准误差；选择头部肿瘤患者进行患者CT图像配准的验证。结果：Penta-Guide模体在左右、头脚和前后3个方向的配准误差均＜1 mm，冠状面旋转方向配准误差均＜0.5 o。头部疾病患者在左右、头脚和前后3个方向的配准误差也＜1 mm。结论：MIM软件CT图像自动刚性配准的准确性好，操作简单，可应用于临床。
关键词： MIM软件 图像配准 Penta-Guide模体 刚性配准 放射治疗
