摘要：目的:探究在基于MR的前列腺癌(prostate cancer,PCa)图像引导放疗(image guided radiotherapy,IGRT)中锥形束CT(cone beam CT,CBCT)为合成CT(synthetic CT,sCT)提供质量保证(quality assurance,QA)的可行性。方法:以CT作为QA的金标准,进行体外实验和临床试验。体外实验:利用仿真人体模型检验CBCT的CT值的长期稳定性并建立CBCT的CT值-电子密度曲线。临床试验:筛选2021年6月至2022年12月间于某院接受诊疗且符合纳入标准的PCa患者10例,所有患者均于IGRT前3 d进行1.5T MR和CT扫描。基于患者的MR图像生成sCT图像后进行放疗计划设计和治疗。将患者的sCT、CT和CBCT图像进行基于黄金基准标志物(gold fiducial marker,GFM)的融合配准后,拷贝sCT放疗计划至CT和CBCT图像上并计算剂量分布,分别比较sCT和CT、sCT和CBCT的Gamma通过率和剂量体积直方图(dose volume histogram,DVH)指标。采用SPSS 19.0软件进行统计学分析。结果:体外实验表明,CBCT的CT值(CT值CBCT)长期稳定性良好,与CT的CT值(CT值CT)的一元回归方程为CT值CBCT=1.110×CT值CT+3.891。临床试验表明,sCT和CT、sCT和CBCT在横断面、冠状面、矢状面上的Gamma通过率均呈高度正相关,具有高度一致性,差异平均值均小于0.1%;DVH各项指标差异均较为接近,且均呈高度正相关。结论:在基于MR的PCa IGRT中,CBCT可取代金标准CT为sCT提供QA。

摘要：目的应用千伏级锥形束CT（KVCBCT）评价采用负压成型垫作体位固定和最终等中心标记法作定位的体部肿瘤图像引导放疗的摆位误差。方法回顾分析2009-2011年的223例体部肿瘤患者资料，这些患者在配有LAP可移动式激光定位系统的飞利浦PQSCT或飞利浦BfillianceCTBigBore上采用负压成型垫体位固定和最终等中心标记法定位。CT图像通过网络传输给瓦里安Eclipse治疗计划系统用来勾画靶区和设计计划。在治疗前使用瓦里安直线加速器的机载影像系统行KVCBCT扫描和配准，得出左右、上下和前后方向的摆位误差。使用SPSS16．0软件对数据行独立样本t检验。结果758组摆位误差数据呈高斯分布，左右、上下、前后方向的平均摆位误差分别为（-0．5±2．8）、（0．0±3．0）、（0．4±3．4）mm，使用公式M=2．5∑＋0．76计算外放边界分别为3．2、2．1、3．4mm。结论本研究得到的外放边界证实治疗计划在患者治疗时得到了可靠实施，并也为临床医师提供了依椐．

摘要：目的筛选、评价适合应用于千伏特锥形束CT（KVCBCT）在线引导肺癌放疗的图像配准方法。方法选择16例行根治性放疗的非小细胞肺癌患者进入研究，每例患者每周行KVCBCT在线引导体位校正1次，共96幅KVCBCT图像用于研究。分别采用基于灰度的自动配准法、骨性结构的自动配准法、人工图像配准法和自动加手动图像配准法配准患者KVCBCT图像与计划设计CT图像。配准由1名医生完成，配准结果由另外1名医生在对所用配准方法设盲的情况下进行评价与筛选，并对筛选出的最优图像配准方法的可重复性进行评价。结果基于灰度的自动配准法、骨性结构的自动配准法、人工图像配准法和自动加手动图像配准法的平均得分分别为2．7、2．4、3．0和3．7分，4个组评分差异有统计学意义（F=42．20，P〈0．001）。采用自动加手动图像配准法左右（LR）、头脚（SI）和前后（AP）方向上，同一医生2次配准结果差值〉3mm所占比例分别为0、3％和6％，不同医生的分别为0、14％和0，医生与技术员的分别为8％、14％和8％。结论自动加手动图像配准法以其配准结果好、所需时间较短、临床应用可重复性强等特点适合应用于肺癌KVCBCT在线引导放疗。

摘要：目的 分析不同标记点对千伏锥形束CT（KVCBCT）图像与计划设计参考图像配准的影响,为选择适合于肺癌图像引导放疗的标记点提供依据.方法 共20例（男18例,女2例）行立体定向放疗的非小细胞肺癌患者进入研究.每位患者每次治疗均行KVCBCT在线引导放疗技术分析.选择每例患者每次治疗时获得的第1幅KVCBCT图像用于研究,20例患者100幅KVCBCT图像进入分析.将胸椎、隆突和肿瘤作为标记点,采用自动加手动法配准KVCBCT图像与参考图像.分别对同一幅KVCBCT图像与参考图像进行配准,比较3个不同标记点图像配准结果差异.结果 胸椎,隆突和肿瘤标记点患者左右、头脚、前后方向上的摆位误差分别为（-0.08±0.32）、（-0.16±0.45）、（0.06±0.23）cm,（0.06±0.34）、（-0.13±0.45）、（-0.02±0.23）cm和（-0.17±0.25）、（0.03±0.47）、（0.15±0.38）cm,比较结果显示肿瘤与胸椎标记点配准结果均相似（q=1.85,P=0.195;q=2.54,P=0.075;q=1.89,P=0.185）,隆突与胸椎标记点配准结果相似（q=2.76,P=0.054;q=0.31,P=0.826;q=1.55,P=0.276）,隆突与肿瘤标记点配准结果大部不同（q=4.61,P=0.002;q=2.23,P=0.118;q=3.44,P=0.017）.结论 对行立体定向放疗的非小细胞肺癌患者,选择肿瘤和胸椎进行图像配准无差别;由于受呼吸运动影响明显,不推荐选择隆突作为肺癌图像引导放疗图像配准的标记点.

摘要：目的利用治疗当日低剂量单能锥形束CT(CBCT),合成与治疗当日解剖结构一致的双能物质分解图像(MDI),为在线自适应放疗(ART)和剂量重建等临床应用场景提供定量图像基础。方法通过改变4D Extended Cardiac-Torso(XCAT)解剖结构输入参数,构建70组男性和女性仿真人体数据,并按照5∶1∶1比例划分为训练集、验证集和独立测试集。其中每组数据包括治疗前的双能CT(DECT)以及发生生理形变后的CBCT,后者反映放疗过程中的患者变化。使用迭代分解算法对双能CT进行物质分解,分别得到骨分解图(MDIB)和软组织分解图(MDIST)。构建基于断层图像的2D CycleGAN网络实现从CBCT到MDI的模态转化,并保留CBCT所代表的放疗当天真实解剖结构。网络以CBCT、MDIB和MDIST为输入,输出为治疗当日的MDIB与MDIST。为测试集患者构建与CBCT解剖结构相同的DECT并获得MDIB与MDIST作为真值,定量评估模型合成双能物质分解图的性能表现。结果在仅使用传统方案约13.8%的投影数量和辐射剂量情况下,测试集中的10套单能稀疏重建CBCT被模型成功转换成了与放疗当日解剖结构一致的MDIB与MDIST。合成的MDIB和MDIST与真值相比,结构相似性指数(SSIM)分别为0.983±0.006和0.988±0.005;均方根误差(RMSE)分别为0.017±0.005和0.019±0.004;峰值信噪比(PSNR)分别为35.515±2.081和34.409±1.510。模型训练耗时约18 h 51 min,合成每张MDI图像耗时约0.65 s。结论基于低剂量稀疏重建CBCT,本研究构建的2D CycleGAN网络可以实现跨模态、高保真的双能物质分解图像转化,有望在现有临床平台上为在线自适应放疗、离子放疗计划设计、剂量重建与监控等应用场景提供新型智能成像方法。

摘要：目的评估前列腺癌图像引导放疗中,kV-CBCT扫描对直肠、膀胱及股骨头产生的额外图像剂量。方法采用蒙特卡罗方法建立kV-CBCT物理模型,结合患者的CT图像,模拟扫描条件,计算感兴趣区域的剂量。结果 44次CBCT扫描,直肠受到的平均剂量为77.8 cGy,膀胱为79.6 cGy,股骨头为159 cGy。结论图像引导放疗将对危及器官产生不可忽略的图像剂量,在计划设计中,需谨慎评估原计划是否依然满足处方要求。

摘要：目的研究主动呼吸控制系统（ABC）结合图像引导放疗治疗乳腺癌的意义。方法选择我院20例乳腺癌保乳术后患者，随机分为两组进行放射治疗，分别对门控组患者配合ABC系统在2／3呼吸深度屏气（BH）状态及对照组患者在自由呼吸（FH）状态下进行CT定位扫描，应用ELECTA Precise—Pain和Pinnicle3进行治疗计划设计，每次治疗前后均对每组患者进行CBCT扫描，利用XVI系统得出左右（x）、头脚（y）、前后（z）方向误差并记录，根据误差调整治疗床位置后治疗。评价急性放射皮肤反应，并作出FH和BH状态下剂量学分析。结果对照组乳腺癌患者治疗前后CBCT图像与定位图像比较在左右、头脚、前后三个方向上的误差分别为（0．37±0．13）、（0．29±0．32）、（-0．44±0．45）和（0．10±0．07）、（0．084-0．07）、（-0．13±0．19）；门控组乳腺癌患者治疗前后CBCT图像与定位图像比较在左右、头脚、前后三个方向上的误差分别为（0．3±0．09）、（0．71±0．34）、（0．58±0．25）和（0．09±0．06）、（0．24±0．11）、（0．15±0．08）。门控组患者患侧肺V20、患侧肺MLD、心脏V30心脏平均受量Dmean均优于对照组患者；两组患者急性放射性皮肤反应结果相近。结论主动呼吸控制系统结合图像引导放射治疗是满足乳腺癌临床放疗要求的最佳方法，不但可以减少呼吸运动对靶区的影响，还可以减少危及器官的受照体积和剂量，进而提高放疗精度。

摘要：目的评估基于Velocity软件,不同锥形束CT(Cone Beam CT,CBCT)扫描模式下对应的合成CT(synthetic CT,sCT)的图像质量。方法通过设置CIRS肺运动模体常规的呼吸运动状态,对其进行4D-CT模拟定位。在平均密度投影CT即计划CT(planning CT,pCT)上完成计划设计后,将其传至TrueBeam直线加速器,分别实现3D-CBCT和4D-CBCT的扫描和图像重建,再基于Velocity软件得到相应的sCT。结果sCT图像保留了基准pCT图像的精细结构,且二者图像轮廓之间有较强的相关性,所有Dice相似系数都超过0.85。通过直观对比可看出,相比对应的CBCT图像,sCT图像伪影明显减少。sCT3D/sCT4D图像中不同感兴趣区的CT值均明显更低,sCT的噪声更小。对sCT而言,sCT3D图像的CT值的平均百分差异为7.68%,sCT4D图像的CT值的平均百分差异为4.65%。相比3D-CBCT,基于4D-CBCT得到的sCT图像的CT值精度得到了改善。结论在固定呼吸状态下,基于Velocity得到的对应不同模式CBCT的sCT图像质量与基准pCT可以相比拟,与呼吸相关的图像引导在肺癌患者放疗时更有临床价值。

摘要：图像融合技术已广泛应用于基于黄金基准标志物(GFM)的前列腺癌(PCa)图像引导放疗(IGRT)中。图像融合技术包括了CT影像、磁共振影像和超声影像内部或外部的融合。图像融合技术的应用提高了GFM的辨识准确度,同时有助于PCa放疗的计划设计。本文对近年来多种医学影像的融合在PCa IGRT中的应用进行了系统性综述。其中,着重对图像融合技术在GFM的辨识中的应用和效果,以及对PCa放疗计划设计的影响进行了介绍。希望本综述能够为图像融合技术同PCa IGRT的更深入结合提供一定的理论参考。

摘要：图像引导放疗是精准放疗的关键点之一,常规利用X射线的图像引导技术在使用时会带给患者额外的辐射剂量,因此本文研究了一种没有任何副作用的普通摄像机图像引导放疗的技术。将3台普通摄像机安装在实验室内,获取摄像机实时图像,通过设计的自适应背景剔除算法删除图像背景获取感兴趣区域(ROI),在ROI图像内使用本文改进的ORB角点提取配准算法获取患者实时摆位信息,引导并验证患者摆位。设计光学图像提取患者呼吸信号算法引导运动器官肿瘤的治疗。将一套放疗用热塑膜固定的仿真体模放置在实验室中模拟患者治疗,通过多次测试,证明了本技术患者摆位偏移量精度为1mm和1°。通过一套呼吸运动模拟装置测试本文设计的呼吸运动信号提取算法,获得的呼吸运动信号和设定的信号在时间和幅度上达到96%以上的符合度。通过实验室内体模的测试,本技术基本满足图像引导放疗的技术要求。