先进的CT增强放射治疗计划

计算机断层扫描(CT)长期以来一直关心的标准成像计划放疗(RT)治疗。CT为治疗计划提供了几个临床优势,包括:

•直接测量电子密度的辐射剂量计算;

•高对比度骨性标志清晰可见;

•优秀的空间忠诚;和

•显示一些软组织对比描述。

然而,CT成像对放射治疗计划提供了自己的挑战,最重要的是它提供了额外的辐射剂量目标治疗区域外,工件和潜在的形象。生产Glide-Hurst博士,主任转化研究放射肿瘤学的亨利•福特(Henry Ford)卫生系统,一个领导英国独立电视台研讨会由飞利浦医疗保健解决最新的CT技术的进步提高模式的使用RT治疗计划。

原因和类型的CT图像构件

成像工件系统的区别是,重建CT数字和真正的衰减系数的组织成像。这导致图像被扭曲或模糊的一部分。

CT扫描可以通过各种各样的形象影响工件,包括:

•环构件——刻度错误引起的扫描仪或者失败的探测器元件。

•拔火罐,造成多色x射线穿过身体,变得坚硬,或微分图像中的衰减。

•裸奔或者带——通常由骨解剖和/或病人的姿势。

•运动构件——自愿或非自愿的运动引起的病人在扫描。

•金属工件,导致当区域作为成像或相邻的金属物体(植入或外部)。光束衰减通过
根据Glide-Hurst金属不是近似值,,,,结果是裸奔,射束硬化甚至是金属和信息丢失
组织接口。

减少金属工件

金属构件特别是可能构成挑战,尤其是对放射肿瘤学的计划。

“这是越来越重要的东西作为我们的主题越来越老,“Glide-Hurst说。“我们治疗癌症放疗患者到晚年,髋关节置换和其他类型的植入物治疗不同的疾病越来越普遍。”

解决这个问题最简单的方法是把金属物体,但这很少是可能的。相反,大多数CT厂商已经开始将算法减少金属工件纳入他们的系统或作为附件。

Glide-Hurst回顾了几种现有的CT技术对金属工件减少:

•减少金属工件(MAR)算法,西门子,这个算法阈值与3000 Hounsfield单位(胡)和金属物体识别预测不可靠区域的图像。3月然后修改原始投影数据使用过滤后投影(FBP)。

•减少单一能源金属工件(一个),佳能/东芝-在佳能CT系统中,金属是原始CT数据确定(也称为一个正弦图),然后跟踪预测用于正确的原始数据和重建。

•减少骨科植入物(O-MAR)的金属工件,飞利浦,飞利浦算法阈值图像生成金属只是形象,
篡改导致组织分类方案。提出几种正弦图投射到一个错误正弦图来创建一个蒙面的正弦图(显示错误掩盖了金属)。带着面具的正弦图是通过最后一个FBP创建一个校正图像。

•自适应过滤法,而不是专门为金属工件减少,自适应过滤是一种常见的功能在大多数CT扫描仪,根据Glide-Hurst。这种技术抚平衰减概要文件之后,可以形象降低photon-starved裸奔的图像。

优化成像剂量在RT规划

Glide-Hurst说她回答问题是否CT成像技术在放射治疗计划剂量问题当病人已经接受如此大的治疗剂量。“你要考虑的是成像剂量不是局部治疗梁相比,这是真正适合病人的肿瘤和解剖学,”她解释说。利用CT和/或4 d CT暴露目标治疗区域以外的器官相伴辐射剂量。Glide-Hurst补充说,4 d CT更广泛使用的今天,先进的应用程序(如自适应放射治疗和re-simulation,并对辐射敏感的器官,如乳房。

在放射学领域最近的努力,减少成像剂包括概念形象明智和合理可行的(和)原则。将这些概念应用于成像放疗治疗计划,然而,并不简单。“你必须牢记的一件事是需要有点不同,”Glide-Hurst说。她解释说,大孔和字段的视图通常需要RT成像,因为所需的固定设备和不同的患者的立场。

最终,实现略有不同,思维是几乎一样的,根据Glide-Hurst:需要评估风险和收益,但重要的是要记住,成像可以极大地提高放射治疗的治疗比。

CT技术在治疗计划剂量减少

Glide-Hurst网络研讨会,讨论了几种当前和新兴技术来帮助优化成像剂量放疗治疗计划。

过滤后投影(FBP)放射学标准方法,改善图像质量。然而,Glide-Hurst指出,低剂量的协议制定,之间可以证明增加噪声和图像的工件,并减少contrast-to-noise比率(CNR)。
“问题是我们如何低剂量在不影响图像质量?”她说。

现在许多CT厂商提供的一个方法是迭代重建算法。在放射学技术已经成为一种普遍现象,但其潜在的放射肿瘤学仍在探索。

亨利•福特(Henry Ford)卫生系统测试迭代重建模型,生成综合预测建模CT数据采集通过统计和探测器的光学组件本身。在最初的验证,该研究小组集中于两个方面:

•关注相关图像质量包括空间分辨率、低对比度分辨率和一致性;和

•治疗计划的担忧集中在CT-electron密度、描述和剂量测定法。

病人的人口包括女性高剂量率近距离放射疗法(HDR)患者日常治疗验证成像。“我们认为这将是一个最佳的人口研究,因为他们已经接受3 - 5人均成像会话,我们可能会逐渐减少剂量,同时做多个重建,“Glide-Hurst说。图像数据是评分的参考剂量等级1到6 - 1意味着迭代重建图像比参考,3表示,他们都是平等的,6表示不可接受的图像质量。结果表明,迭代重建明显比过滤后投影噪声水平和低对比度的接口。

结合技术

亨利·福特进行另一个系列的研究探讨如何减少金属工件和剂量优化一起治疗计划的影响。的主要目标是努力改善轮廓线11膀胱或前列腺癌患者的治疗剂量双边髋关节置换。一个医生描述原始工件(VO)和纠正(休假)CT数据集,然后一个骰子相似系数(DSC)和重叠指数(OI)被用来确定轮廓线在两组之间的差异。

在一个膀胱癌的案例中,研究人员发现膀胱体积是高估了原始扫描超过30%。在一个前列腺癌的案例中,3月调整导致健康下降4%膀胱组织体积和规划目标体积增加20% (PTV)。”我们没有能力可视化解剖学的前列腺,可以破坏这个病人的结果,“Glide-Hurst说。

最后结果,9的11个患者最低目标剂量明显减少了。“这是一个重要的结果,因为这表明,它真的会影响目标卷是什么在这些盆腔情况下,“Glide-Hurst解释道。此外,金属工件减少成功显示膀胱和直肠的地位,和organ-at-risk(浆)体积变化范围从-32.4到31%。

下一代技术

Glide-Hurst总结展望未来的网络研讨会在放射肿瘤学的新兴CT的应用程序。

虽然迭代重建已被证明有利于改善图像质量在低剂量,有些已经看它的继任者,基于模型的重建(MBR),作为一个更好的解决方案。Glide-Hurst MBR说类似于迭代重建,除了它增加了人工对象数据和预测的原始数据重建。“这使您能够突出某些组织,因为你可以改变权重,”她说。MBR带来了显著的降噪与过滤投影。

她指出,增加更多的探测器行CT扫描仪也为治疗计划改善图像质量。更行增加了检测器覆盖范围,减少了扫描时间同时生产高分辨率图像。缺陷的添加检测器行CT设备包括增加成本以及潜在问题与表动作中看到一些重建模型。

根据Glide-Hurst,双能CT收购也获得操作牵引放射肿瘤学。现在多个CT厂商提供双能扫描对象是扫描在80年和140年千伏峰值,以更好地评估组织组成。

Glide-Hurst说,威斯康星大学麦迪逊分校一直在使用双能CT (DECT)多个应用程序在其放射肿瘤学部门。一个例子,使用虚拟non-contrast通过DECT生成图像可能消除需要一个额外的non-contrast扫描在治疗计划,减少病人的成像剂量。此外,从DECT扫描收集的信息可以改善治疗剂量计算的准确性,尤其是质子治疗和低能近距离放射疗法。

“他们还认为它可能提供的机会改善可视化和量化碘吸收的肿瘤分期,界定和描述,“Glide-Hurst结束。