千伏级锥形束CT在摆位误差对鼻咽癌放疗剂量分布影响中的应用探讨

目的：探讨千伏级锥形束CT在鼻咽癌调强放射治疗中摆位误差的监测及分析鼻咽癌（NPC）调强放射治疗（IMRT）中误差对靶区和危及器官物理剂量学的影响。方法：随机抽取鼻咽癌患者5例。应用医科达Synergy肿瘤治疗系统IGRT-CBCT（Conebeam CT，CBCT），每次照射钱获取X线容积图像（XVI），将CBCT图像与计划CT图像靶中心匹配。获得x（左右）、y（头脚）、z（腹背）方向误差，并通过Pinnacle治疗计划系统研究误差在鼻咽癌放疗中对剂量分布的影响。结果：系统误差（均数）±随机误差（标准差）在x、y、z方向分别为（-0．55±1．14）mm、（-0．20±2．52）mm、（-0．56士1．18）mm，GTVnd总剂量变化范围0．29—11．54％，GTVnx为-0．27～0．54％，左晶体为-11．95～0．10％，右晶体为-18．27— -0．04％，脊髓为-0．15～8．35％，脑干为-5．50—6．15％。结论：鼻咽癌IMRT具有一定程度的摆位误差。在KV—CBCT系统下进行实时摆位误差纠正，可进一步降低摆位系统误差和随机误差，提高摆位精度。并提高靶区及周围器官所受计量的准确性。     

GPU加速实现的锥束CT高精度正投影算法

CT的正投影计算是对CT数据采集过程的模拟,不仅可用于生成投影数据,而且是CT图像迭代重建算法的一个关键组成部分.在CT的锥束扫描方式下,正投影计算量大,计算时间长.为此,提出了一种GPU加速实现的锥束CT正投影算法.该算法通过并行计算各条X射线在探测器上投影,实现了锥束CT正投影的快速计算.由于该算法支持全浮点运算精度计算,且采用三线性插值方式,因此计算精度高.通过对Shepp-Logan模型的正投影计算实验以及与其他正投影算法的比较,验证了作者算法的优点.     

两种体位固定方式对于宫颈癌治疗相关性的研究

通过CBCT骨性配准方式在研究宫颈癌外照射中两种体位固定方式影响附近各正常器官受照剂量体积比的差异。宫颈癌患者60例分两组,每位患者照射总剂量均为50Gy,常规治疗组采用仰卧位体架治疗床和热塑体膜固定,对照组采用俯卧位体架治疗床和热塑体膜固定,放疗开始前5次要求连续进行CBCT扫描,利用骨性标记在线与计划CT图像匹配,记录附近正常器官小肠、直肠、膀胱、股骨头的受量情况。两种体位固定方式,只要认真按要求摆位,通过CBCT在线校正误差,摆位误差可以控制在正常范围之内。但对照组小肠V30,膀胱、直肠、股骨头V50明显低于常规治疗组。实验表明俯卧位体架床加热塑膜固定治疗宫颈癌能更好地适合靶区的形状,容积调强效果更高,同时大幅度降低附近重要器官的平均照射剂量,临床上宫颈癌应用俯卧位进行放疗优势明显。     

Monte Carlo方法在放射治疗计划剂量计算中的应用

为了在放射治疗计划系统中的临床应用,探讨Monte Carlo剂量计算方法。应用已经建立Monte Carlo虚拟源模型,针对一例食道肿瘤病例,完成该食道癌患者放射治疗计划各个射野的剂量计算,并进行了计划设计。研究发现,高剂量区与计划靶区(PTV)保持了很好的适形,关键器官的照射量很小,得到了很好的保护。结果表明,用Monte Carlo虚拟源剂量计算模型生成的剂量分布符合临床放射治疗的实施原则,治疗计划靶区得到了高剂量照射,危险器官受照剂量远低于耐受剂量。由于该模型的精确性,完全可以替代现有的解析型剂量计算模型。     

基于图形处理器的锥束CT快速迭代重建算法

提出了一种基于图形处理器实现的锥束CT图像迭代重建算法.该算法将三维纹理作为被重建物体的离散模型,基于射线投射方法实现了锥束CT的正投影计算;通过反向逐层映射到三维纹理实现了反投影计算;采用多纹理融合等技术完成了图像校正和投影校正.与经典的TMA-SART算法比较,作者算法运算速度快,占用显存少,支持全浮点精度运算,且易于在算法中添加先验知识和约束条件.通过对Shepp-Logan模型的图像迭代重建实验,验证了该算法的优势.     

基于ITK的数字重建放射影像重建算法与应用

数字重建放射影像在放射治疗计划系统中广泛应用,有多种实现方法,ITK是开源的图像分析和处理的开发包,广泛应用于医学图像处理等领域;文章在讨论DRR图像的基本原理基础上,介绍了一种基于ITK的数字重建影像成像算法,并将该算法应用于自主开发的精确放疗系统,效果良好。     

瘢痕疙瘩术后早期小剂量电子线照射的应用

为了探讨瘢痕疙瘩术后电子线放射治疗的疗效.自1994年至2004年,56名(65个瘢痕疙瘩)瘢痕疙瘩患者接受术后电子线照射治疗.平均随访期为3.6±1.4年,中位年龄32.4±3.6岁.术后24小时内即接受电子线放射治疗,照射野必须从三维方向包含手术前瘢痕范围并外放2 cm,电子线能量根据瘢痕深度确定,每次剂量1Gy,总剂量(6～10)Gy.间隔2～3月,根据需要放疗可再做一个疗程. 65个瘢痕疙瘩均不影响手术切口愈合.治愈32个瘢痕疙瘩,有效23个,总有效率为84.62%(55/65),总复发率为23.64%(13/55),无明显不良反应.术后早期小剂量电子线放疗是治疗病理性瘢痕的一种安全有效方法.放射治疗必须要注意两个问题,一是保证皮肤表面剂量;二是照射野和电子线能量选择必须根据术前瘢痕的范围,这是两个与放疗复发有关的重要问题.     

低辐射CBCT系统成像时序的控制与实现

 简述了锥束CT(CBCT)的工作原理,分析了X射线源连续照射和脉冲式照射两种成像方式的优劣,采用脉冲式照射成像方式,完成了低辐射CBCT系统成像的设计。在此基础上,实现了PaxScan 2520平板探测器的内、外两种读图触发模式下的X射线成像。实验结果表明,相比于X射线源连续照射的成像方式,脉冲式照射成像较大地减少了X射线辐射时间,提高了CBCT的安全性能。内、外两种触发模式下的脉冲式X射线成像对于图像的质量没有区别,模式的选择取决于是否需要主动控制X射线的发射。     

肺介质中光子剂量算法在不同能量下的计算精度差异

建立一包含肺介质的水模体,分别用笔形束(Pencil Beam,PB)算法、卷积叠加(Convolution-superposition,CS)算法和蒙特卡罗(Monte Carlo,MC)模拟计算1 cm×1 cm到7 cm×7 cm射野条件下,6 MV和15 MV光子在该模体中的百分深度剂量和离轴比,并以MC模拟为标准比较其计算误差.结果表明肺介质中,笔形束算法计算精度总体上随能量的增加降低,卷积叠加算法计算精度受能量影响不大.     

CT投影变换理论及其在圆轨道锥束重建中的应用

为了精确地获得计算机断层成像(CT)图像重建所需的平行束X射线投影,提出了CT投影变换理论,得到了一种精确地由锥束投影计算平行束投影的算法.该算法可以适用于任意形式的扫描轨道.在此基础上,分别提出了针对完整物体和物体感兴趣区域进行CT投影变换的投影数据完备性条件.将CT投影变换方法应用于圆轨道CT图像重建,有效地改善了FDK算法的重建结果,特别是在远离扫描轨道的平面内,改进后的重建图像CT值更加接近真实值.数值模拟实验证明了上述CT投影变换理论和方法的有效性.     

图像引导放疗系统中病人摆位的关键问题研究

在图像引导精确放疗中kVCBCT是校正病人摆位的一种重要手段,它能生成清晰的三维病人解剖图像．笔者讨论了多自由度病人摆位问题．提出了肿瘤靶区质心、治疗计划CT图像坐标系原点、CBCT图像坐标系原点三点的重合对于校正病人摆位是非常重要的．此外,笔者还提出一种新的坐标系分类方法．     

CT图像重建中旋转轴的不稳定对图像质量的影响

为了研究大型工业计算机断层成像 (CT)系统中由于旋转轴的不稳定导致的图像空间分辨率下降的程度 ,从而为确定机械定位精度提供依据 ,首先在理论上推导了基于“平行束投影”和“滤波反投影”算法下 ,旋转轴不稳定对 CT系统点扩展函数 (PSF)的影响 ,并给出了估计这种情况下空间分辨率的方法 ,然后利用 Mathematica4 .0数学计算软件给出了相应的计算机模拟图像。理论估算与计算机模拟图像符合得比较好 ,说明这种对旋转轴不稳定情况下空间分辨率的估计可以作为理论上的一种参考 ,估计结果同时也为大型工业 CT系统中确定转台轴线的径向偏移提供了理论依据。     

口腔CT基于液体体模测量颌骨密度的QCT方法

总结并分析了现有用于评估颌骨密度的四种最常用的方法及不足,提出了用于口腔锥束CT的基于K2HPO4液体体模的定量CT方法,并说明了具体的测量方法.同时对K2HPO4液体体模进行了均匀性与线性度测试、稳定性测试以及与固体体模的对照测试.测试结果表明在口腔锥束CT下基于K2HPO4液体体模的骨密度测量结果与常规CT下基于固体体模的测量结果等效.同时液体体模制作成本低,配置方便灵活,该方法值得临床推广和使用.     

320排CT低碘浓度联合低管电压在冠脉成像中的应用研究

目的探讨320排螺旋CT低管电压技术联合低碘浓度在冠状动脉成像中的可行性.方法将40例疑似冠心病患者随机分为两组,使用东芝320排螺旋CT进行冠状动脉扫描,分别对两组图像质量进行主观和客观评分,对比有效辐射剂量及碘摄取量.结果 A,B两组的有效辐射剂量及碘摄入量比较差异具有统计学意义(P0.05),B组患者有效辐射剂量低于A组,且有效辐射剂量较A组降低72.95%,B组患者有效碘摄入量较A组减少18.29%,两组图像噪声值、左冠脉开口处强化CT值差异具有统计学意义(P0.05),B组图像噪声高于A组,两组图像质量主观评分比较差异无统计学意义(P0.05).结论 320排螺旋CT冠状动脉成像采用"双低"扫描方案能降低有效辐射剂量和碘摄入量.     

基于滤波反投影的超短锥束CT扫描算法

分析了现有的一些超短扫描算法,提出一种基于滤波反投影(FBP)方法的超短扫描算法和实现这种算法的圆周分段联合的扫描方式.用该算法对感兴趣区域实施超短扫描所获取的数据可以进行精确的体积重建,并且对噪声不敏感.所提出的圆周分段联合的锥束投影扫描是一种把圆周轨道的半扫描和超短扫描进行合并的组合扫描方式,这种方式有助于提高病灶区域的空间分辨率和密度分辨率,并可降低病人所受X射线照射的剂量.     

基于局域模糊聚类和Chan-Vese模型的CT医学图像分割

针对CT医学图像灰度不均匀的特点,研究了基于改进的模糊聚类和ChanVese模型的图像分割.该分割模型综合利用基于空间信息的FCM算法、图像局部区域信息以及Chan-Vese模型,通过最小化能量函数的方式来进行曲线演化.基于空间信息的FCM算法对曲线的演化起到了一定的收敛作用,并且局部区域信息提高了分割质量.分割模型还考虑了分割效果和计算效率,降低了算法的时间复杂度,提高了算法的执行效率,从而提高了灰度不均匀图像分割的精度.     

几种图像分割算法在CT图像分割上的实现和比较

对目前几种在图像分割领域得到较多应用的交互式分割、区域生长分割以及阈值分割算法进行了探讨,并且结合实际ＣＴ片图例分别进行分割实验研究,得到较为满意和可用性强的结果,实验表明：瓶值分割对于ＣＴ切片的效果最好;区域生长分割适宜于对面积不大的区域进行分割分割效果了;基于动态规划的交互式分割算法比较复杂,计算时间较长,但对于边缘较平滑的区域,同样具有较好的实际效果,几种算法的评估为其在ＣＴ图像分割上的实际应用提供了科学依据。     

优化儿童头颈部MSCTA辐射剂量的临床研究

目的在不影响图像质量的前提下,寻找降低儿童头颈部X射线辐射剂量以及对比剂剂量的方法.方法应用西门子多层螺旋CT血管成像对儿童头颈部血管进行扫描,A组行常规扫描,B组行优化扫描,以降低X射线的辐射剂量.结果运用优化方法后,发现辐射剂量明显低于传统方法.结论优化方式扫描不仅能降低辐射剂量,还可以提高图像质量和组织对比度.