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文檔簡介
1、目的:
通過應用直線加速器機載千伏級錐形束 CT( kilo-voltage cone-beam computer tomography, KV-CBCT)及自主編寫的FBCT-CBCT的形變配準軟件“CBCT Pasting”在線采集乳腺癌保乳術后調(diào)強放療的患者靶區(qū)及周圍相關組織的解剖圖像,完成CBCT圖像與計劃圖像的融合,獲得靶區(qū)及周圍正常組織器官等形變的映射關系,在配準后圖像實現(xiàn)及時調(diào)整治療計劃,從而完成自適應放療。建立
2、基于三維圖像快速形變配準技術的在線射野修飾校正策略,有機結(jié)合離線自適應劑量補償技術,產(chǎn)生一個劑量分布與重新優(yōu)化計劃相近的理想放療計劃,實施在線射野修飾與離線自適應劑量補償相結(jié)合的乳腺癌圖像引導自適應放療,以充分利用治療當日獲取的容積圖像信息。同時回顧性分析110例通過CBCT校正自適應放療后的保乳患者的形態(tài)及解剖特征,探討其與心肺受量的關系。
方法:
1、32例乳腺癌保乳術后行瘤床同步加量(simultaneous
3、integrated boost intensity-modulated radiation therapy, SIB-IMRT)或后程加量調(diào)強放射治療患者入組,患者定位前行4DCT掃描,評估呼吸運動幅度以選擇是否應用主動呼吸控制(ABC)輔助定位和治療。通過患者每分次放療前后均行在線CBCT掃描記錄各方向上CBCT圖像與計劃CT圖像的配準差值(左右、頭腳、前后)并得到患者每次實時靶區(qū)位移。
2、首先自動進行剛性配準,再人為進
4、行微調(diào)手動配準后傳到在TPS治療計劃系統(tǒng)。利用自主研發(fā)的 FBCT-CBCT形變配準技術配準并融合。用自主編寫圖像拼接軟件“CBCT Pasting”實現(xiàn) KV-CBCT圖像的無縫拼接,達到 CBCT掃描寬度的拓展,實現(xiàn)CBCT評價腫瘤靶區(qū)和危及器官的完整性,為在CBCT圖像上設計和評價放療計劃提供條件。圖像的梯度主要反映了腫瘤和正常器官的邊緣信息,通過配準梯度場,可以很大程度上減少CBCT和FBCT密度不匹配帶來的配準誤差。建立針對在
5、線直接射野修飾校正的快速形變圖像配準方法。在靶區(qū)和正常關鍵結(jié)構之間,根據(jù)投影矢量矩陣直接調(diào)整射野形狀和放療計劃,建立基于快速形變配準技術的在線直接射野修飾技術。自主研發(fā)了4DCT回顧性相位分離軟件和個體化ITV勾畫軟件,并通過分析與呼吸信號同時采集的4DCT數(shù)據(jù),探討了對在線直接射野修飾校正后的殘差進行離線自適應劑量補償?shù)募夹g。在線與離線結(jié)合圖像引導自適應放療的基礎技術完善以后,對乳腺癌患者開展在離線結(jié)合圖像引導自適應技術,以驗證該技術
6、在臨床應用中的效率和收益。
3.在全程通過上述CBCT自適應放療達到高度精準的放療實施后,再次回顧性收集110例保乳患者,通過分析乳腺形態(tài)特性,如乳房大小、形狀,并進行簡單歸類,結(jié)合胸廓斜徑、胸壁分離及最大心臟深度等參數(shù),探討其與心肺受量的關系,以期能在大型繁忙的腫瘤放療中心篩選出受益較大的乳腺癌保乳患者進行4DCT定位及CBCT自適應放療,避免造成醫(yī)療資源的浪費。
結(jié)果:
32例乳腺癌患者共獲得672套C
7、BCT圖像。在線與離線結(jié)合圖像引導自適應放療的基礎技術完善以后,本課題組對乳腺癌患者的前5次放療進行在離線結(jié)合圖像引導自適應技術,以驗證該技術在體部腫瘤中應用的效率和收益。將CBCT圖像與計劃CT圖像形變配準,調(diào)整初始放療計劃射野形狀,然后實施放療;機載CBCT圖像頭腳方向上跨度能夠完全包含靶區(qū),部分無法完整再現(xiàn)全肺和心臟等乳腺癌周圍的正常結(jié)構,影響離線劑量學評價的開展,因此,放療結(jié)束后重復在線射野修飾過程,并利用開發(fā)的重建算法對在線采
8、集的2套CBCT圖像進行拼接,分析經(jīng)過射野修飾后,靶區(qū)和危及器官的實際照射劑量與計劃照射劑量之差異,并勾畫出劑量缺陷區(qū),以在線CBCT圖像提供的解剖結(jié)構為基礎重新優(yōu)化放療計劃,獲得新計劃plan1,用于第2分次放療,第2分次放療時利用在線采集的CBCT圖像在線修飾調(diào)整plan1的射野,第2分次放療結(jié)束后亦行離線分析,如此循環(huán)往復。結(jié)果表明,對于乳腺癌患者,包括2套CBCT圖像采集、圖像剛體配準、遙控治療床校正擺位誤差、3D圖像形變配準、
9、密度校正的CBCT圖像生成、器官自動映射和射野在線校正等步驟,均能在5分鐘內(nèi)完成,能夠滿足臨床即時性應用的要求。而離線劑量補償策略需要重復在線射野修飾的過程、完成2套CBCT圖像的無縫拼接、重現(xiàn)并勾畫劑量缺陷區(qū)域、評價缺陷區(qū)域的補償劑量大小,特別是對包含缺陷區(qū)域的靶區(qū)進行逆向劑量優(yōu)化過程,因此,離線劑量補償過程共耗時30分鐘左右。
通過110例保乳放療患者計劃對比,可得出最大心臟深度及胸廓比可以作為預測心肺受量的指標。
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