瓦里安图像引导系统锥形束CT图像CT值稳定性分析.pdf
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1、3医疗装备 2024 年 2 月第 37 卷第 3 期 Medical Equipment,February.2024,Vol.37,No.3瓦里安图像引导系统锥形束 CT 图像 CT 值稳定性分析罗丹,何健(通信作者),梁小芳,陈凤舞,彭黎明,曾佳宜春市人民医院(江西宜春336000)摘要目的连续监测瓦里安 Trilogy 直线加速器图像引导系统锥形束 CT 图像 CT 值,分析锥形束 CT 图像 CT 值的稳定性。方法2021 年 9 月至 2022 年 8 月期间通过包含 9 种不同密度插件的 Catphan604 模体,每月定期使用 Trilogy 直线加速器的 kV 级锥形束 CT(
2、kV-CBCT)于临床常用的 4 种扫描协议(标准剂量头部 SDH、高质量头部 HQH、盆腔 Pelvis 和低密度胸部 LDT)下扫描获得图像,并对获得的 48 个 kV-CBCT 图像序列进行分析,基于 RadiAnt 软件获取 CT 值,记录 4 种协议下 Catphan604 模体中 9 种不同密度插件的平均 CT 值,并参照标准值进行数据分析。结果瓦里安 Trilogy 直线加速器图像引导系统锥形束 CT 图像 CT 值稳定性较好,CT 平均值比较,差异无统计学意义(P=0.204、0.170、0.113、0.140),CT 值-电子密度曲线重合度较高。结论瓦里安 Trilogy 直
3、线加速器图像引导系统锥形束 CT 图像 CT值稳定,可考虑后期用于肿瘤自适应放射治疗(ART)中的剂量计算。关键词图像引导;锥形束 CT;CT 值;稳定性中图分类号R730.55 文献标识码B 文章编号1002-2376(2024)03-0003-05DOI10.3969/j.issn.1002-2376.2024.03.002基金项目:江西省卫生健康委科技计划项目(SKJP220219276)收稿日期:2023-04-17论著The Analysis of CT Value Stability in Cone-beam CT Images of Varian Image Guidance S
4、ystemLuo Dan,He Jian(Corresponding Author),Liang Xiaofang,Chen Fengwu,Peng Liming,Zeng Jia.Yichun Peoples Hospital,YiChun JiangXi 336000,China【Abstract】ObjectiveTo analyze the stability of CT values of cone-beam CT images,by continuously monitoring the CT values of cone beam CT images in the Varian
5、Trilogy linear accelerator image guidance system.MethodsFrom September 2021 to August 2022,through the Catphan604 module containing nine plug-ins of different densities,images were obtained monthly using kV-cone-beam computed tomography(kV-CBCT)of Trilogy linear accelerator with four commonly used c
6、linical scanning protocols(standard dose head SDH,high quality head HQH,pelvic Pelvis,and low density chest LDT).With the analysis of 48 kV-CBCT image sequences obtained,CT values were obtained using RadiAnt software.The average CT values of 9 different density plugins in the Catphan604 phantom with
7、 4 protocols were recorded and analyzed according to the standard values.ResultsThe cone beam CT images of the Varian Trilogy linear accelerator image guidance system had good stability in CT values,and there were no statistically significant differences in the average CT values(P=0.204,0.170,0.113,
8、0.140).The overlap between CT values and electron density curves was relatively high.ConclusionThe cone beam CT images of the Varian Trilogy linear accelerator image guidance system have stable CT values,which can be considered for dose calculation in tumor adaptive radiotherapy in the later stage.【
9、Key words】Image guidance;Cone beam CT;CT value;Stability4医疗装备 2024 年 2 月第 37 卷第 3 期 Medical Equipment,February.2024,Vol.37,No.3瓦里安 Trilogy 直线加速器两侧安装有 kV 级锥形束 CT(kV-cone-beam computed tomography,kV-CBCT)设备。目前,kV-CBCT 图像引导技术已是各大医疗机构校准放射治疗摆位误差的常用技术。通过 kV-CBCT 获取患者治疗前、中的影像,可有效减少放射治疗摆位误差,提高照射精度和治疗增益比1。通过
10、 kV-CBCT 图像,可以了解患者放射治疗过程中的体位变化及内部解剖结构的位移和变形2-3,为放疗后期计划的调整和优化提供参考。kV-CBCT 是一种非常有效的在线自适应放射治疗(adapting radiation therapy,ART)工具4-5。CBCT图像用于放射治疗计划剂量计算的结果准确、可靠,满足临床应用要求6。本研究通过监测瓦里安Trilogy 直线加速器图像引导系统锥形束 CT 图像 CT值,旨在分析锥形束 CT 图像 CT 值的稳定性,为后期锥形束 CT 图像用于肿瘤 ART 中的剂量计算提供依据。1 资料与方法1.1 一般资料美国模体实验室公司的 Catphan604
11、模体,在其第二扫描分区有 10 个圆柱形插件,包含 9 种不同密度的物质:空气(air)、多聚甲基乙烯(PMP)、低密度聚乙烯(low density polyethylene,LDPE)、聚苯乙烯(polystyrene,PS)、丙烯酸树脂(acrylic)、20%骨物质(bone20%)、聚甲醛(delrin)、50%骨物质(bone50%)、聚四氟乙烯(teflon)。9 种物质的相对电子密度分别为 0.00、0.83、0.92、1.03、1.18、1.14、1.42、1.40、2.16,标准CT值分别为-1000、-200、-100、-35、120、230、340、720、990 HU
12、。扫描区剖面图如图 1 所示。注:air 为空气,PMP 为多聚甲基乙烯,LDPE 为低密度聚乙烯,PS 为聚苯乙烯,acrylic 为丙烯酸树脂,bone20%为 20%骨物质,delrin 为聚甲醛,bone50%为 50%骨物质,teflon 为聚四氟乙烯图 1Catphan604 模体第二扫描分区剖面图1.2 方法2021 年 9 月至 2022 年 8 月期间每月定期使用瓦里安 Trilogy 直线加速器的 kV-CBCT 在临床常用的 4 种扫描协议 标准剂量头部(SDH)、高质量头部(HQH)、盆腔(Pelvis)和低密度胸部(LDT)下扫描获得图像,扫描参数如表 1 所示。将获
13、得的48 个 kV-CBCT 图像从 Eclipse 计划系统导出并通过RadiAnt 软件手动获取圆形感兴趣区域(约 0.35 cm2)测量 CT 值。表 14 种扫描协议的扫描参数扫描协议管电压(kV)管电流(mA)脉宽(cms)模式层厚(mm)SDH1002020Full_Fan2.5HQH1008025Full_Fan2.5Pelvis1258013Half_Fan2.5LDT1102020Half_Fan2.5注:SDH 为标准剂量头部,HQH 为高质量头部,Pelvis 为盆腔,LDT 为低密度胸部1.3 观察指标记录 4 种协议下模体中 9 种不同密度插件的CT 值(记为 X),
14、同时记录标准值、最大值和最小值。为了解扫描获得的各密度插件 CT 值偏离标准值的程度,以 X 减去标准值,用 X 表示。并使用 Excel 函数横向分析每种密度插件 12 次的 X 和X 平均值、标准差和极差,并用 Xm和 Xm表示12 次的平均值。参照标准值,建立 CT 值-时间变化趋势图,采用重复测量方差分析法,纵向分析每次扫描插件 CT 值的总平均值,以此评估 kV-CBCT图像 CT 值的稳定性。2 结果2.1 9 种不同密度插件在 4 种协议下的 CT 值SDH 扫描协议的极差最大,HQH、Pelvis 和LDT 扫描协议的极差相对更小,见表 2。4 种协议下 bone 20%插件密
15、度偏离更大。9 种不同密度插件在 4 种扫描协议下的 CT 值的变化情况如图 2 所示。9 种不同密度插件在 4 种扫描协议下的 CT 值相对稳定,其中air插件的CT值在4种协议下差别最小、最稳定,并接近标准值。LDT 协议下各插件的 CT值相对稳定,但明显高于标准值。2.2 4 种扫描协议下 CT 值-电子密度曲线根据 12 个月监测的 CT 值平均值,建立 CT 值-电子密度曲线,见图 3。在 CT 值 1 000 HU 范围内,4 种扫描协议下的 CT-电子密度曲线是相对重合的,SDH 和 Pelvis 协议下的 CT 值-电子密度曲线与标准曲线重合度较高。2.3 4 种扫描协议下9种
16、不同密度插件的CT值平均值12 个月以来,4 种协议下 9 种不同密度插件平均CT值表现无差异,具有较好的稳定性(P0.05),见表 3。3 讨论kV-CBCT 图像是 CT 图像的一种,但其质控5医疗装备 2024 年 2 月第 37 卷第 3 期 Medical Equipment,February.2024,Vol.37,No.3表 29 种不同密度插件在 4 种扫描协议下的 CT 值(HU)参数标准值airPMPLDPEpolystyreneacrylicSDHXm-990.33-206.25-115.42-61.08 96.17标准差 15.02 30.88 31.51 36.31
17、37.61极差 68.73 140.00 153.00185.80178.55Xm 9.67 -6.25 -15.42-26.08-23.83HQHXm-998.92-202.33-101.58-38.58135.17标准差 1.47 16.8217.12 18.78 21.15极差 4.55 81.0082.64 92.55 93.67Xm 1.08 -2.33-1.58 -3.58 15.17PelvisXm-993.92-197.08-104.92-64.67 75.33标准差 8.02 10.4310.82 10.89 10.88极差 28.73 40.4541.73 41.27 41
18、.00Xm 6.08 2.92-4.92-29.67-44.67LDTXm-995.75-169.17-71.58-7.08164.00标准差 6.56 11.0311.1511.62 12.63极差 26.18 45.9144.5547.09 50.55Xm 4.25 30.8328.4227.92 44.00参数标准值bone 20%delrinbone 50%teflonSDHXm273.33324.50803.50929.58标准差 37.78 33.02 36.03 32.89极差179.27163.17168.17162.58Xm 36.33-15.50 78.50-60.42HQ
19、HXm319.67383.08998.251151.75标准差 23.14 21.08 22.53 19.63极差110.00 95.64109.82 89.45Xm 82.67 43.08273.25161.75PelvisXm226.08302.67761.58923.92标准差 12.26 10.64 12.14 12.23极差 48.27 41.73 51.73 48.27Xm-10.92-37.33 36.58-66.08LDTXm325.67390.17982.08 1 113.75标准差 13.57 10.66 14.56 12.91极差 54.91 41.27 56.91 52
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