CT模拟（通用7篇）
CT模拟 篇1
CT模拟定位系统是将CT扫描机、计算机化的模拟定位系统和三维治疗计划系统通过数据传输系统进行网络连接, 实现CT扫描、CT数据的获取、进行三维重建、靶区定位、虚拟模拟、治疗计划等过程。随着CT扫描机的技术进步, 计算机三维图像重建技术及虚拟技术的兴起和广泛应用, 使CT模拟定位技术进入了一个实际应用的时代。CT模拟定位系统使放射治疗真正做到精确设计和准确定位, 作出最佳的照射方案并加以实施, 因而有可能使某些肿瘤的控制率得以提高。目前, CT模拟定位系统将逐步替代常规X线模拟定位机成为立体定向放疗、适形放疗乃至调强放疗必不可少的设备。
1 CT模拟定位系统的硬件和软件
CT模拟定位系统兼有常规X线模拟定位机和诊断CT双重功能的定位系统。其通过CT扫描获得患者的定位参数来模拟治疗的机器。CT模拟定位系统由一台CT扫描机、一套虚拟计划及剂量计算系统和一套激光射野模拟系统三部分组成 (见图1) 。三大部分通过数据传输系统在线连接。
1) CT设备
(1) CT扫描机:
基本硬件同于诊断CT。CT分为四代, 第一代CT是采用X线球管和一个探测器一起旋转成像。X线第二代CT是采用X线球管和多个探测器一起旋转成像。第三代CT是采用X线球管和排列成伞形探测器一起旋转成像。第四代CT是探测器排列成环状, X线球管在内单独旋转。第三、四代CT图像清晰, 第三代CT到第四代CT的效果需增加扫描时间和噪声。CT模拟定位系统比诊断CT的扫描层数多, 为得到准确的数据, 一般选择层厚为3 mm或5 mm, 每个患者需要40～100层。
(2) X球管:
由于CT模拟定位系统的多层扫描要求, 其球管必须有较大的负载。一般X球管的负载应大于5 MHL, 散热能力大于0.5 MHL/min。
(3) 采集时间:
快速扫描可以减少人为误差。尤其在受吞咽运动、呼吸运动及胃肠蠕动等因素影响大的部位如咽喉部、下肺部、肝部, 如果不能连续快速扫描, 使重建图像发生扭曲, 影响以后的计算及治疗。
(4) 扫描方式:
有轴位和螺旋两种方式。在轴位扫描, X线球管旋转360°采集一层数据, 床位步进一层然后进行下一层, 这种扫描方式慢。大多数采用螺旋扫描方式, 扫描时X线球管旋转的同时床不断向前移动, 形成球管围绕患者成螺旋状相对运动。使用这种技术扫描速度更快。1992年, Elscint CT Twin[6]是第一台多层CT, 4层螺旋CT比单层CT快2～3倍。多层CT非常有潜力, 尤其是在易活动的部位 (咽喉部、下肺部) 。多层CT更适合做呼吸门控治疗的定位。
(5) CT孔径:
对于诊断用CT, 由于典型的扫描体位为仰卧、头朝机架、双臂放在身体两侧或胸部、腿伸直。70 cm的CT孔径是足够的。对于CT模拟定位系统, 患者的特殊体位如单臂外展90°, 70 cm的CT孔径不能进行扫描。Marconi公司[7]设计85 cm的孔径足以满足特殊体位的需要, 85 cm孔径CT使其扫描视野从40 cm达到60 cm, 这样可以扫描患者全部轮廓以及体外固定设备上的特殊定位标记。可见大孔径CT更适合CT模拟定位系统。
(6) CT床:
CT模拟定位系统的床是平板的, 与加速器的床一致。床具有精确的三维方向移动及旋转功能, 另外, 按加速器治疗床的标准载重200 kg?时, 床面下沉不能超过2 mm。
(7) 定位激光:
分为内置和外置两部分。内置激光在机架内, 用于扫描位置的定位。外置激光有更高精确度的要求。垂直和水平激光固定安装在机架旁;冠状激光安装在天花板上, 是可移动的。一段时间后激光系统都会有一定的漂移, 必须定期校正。
(8) 图像质量:
图像质量直接关系到靶区及重要器官勾绘的准确性, 一般要求CT空间分辨率为15线/mm、低噪声及密度均匀。
(9) 打印机及洗片机:
要求配备彩色打印机。激光洗片机有干洗和湿洗两种, 一般干洗比较方便。
2) 三维治疗计划系统
能对CT图像进行三维重建处理和能进行各种治疗计划设计的工作站。主要部分有工作站、大屏幕显示器、数字化仪、胶片扫描仪、洗片机和彩色打印机。如同所有软件一样, 易使用、快速、多功能是决定软件功能的主要因素。下面介绍CT模拟定位系统应具备的主要功能。
(1) 软件的编辑功能:
靶区及重要器官的勾画是治疗计划最花费时间的。所以软件应具备一系列自动、半自动的编辑功能。如靶区的移动、扩大、旋转、扩展、上下及中间层复制、边界修改、边界自动勾画、边界均匀或非均匀增大、测量、手动和自动挡块等。在设计治疗方案时, 需要治疗设计界面给出射野调整的一系列功能, 如射野大小、角度。射野方向视观BEV可了解不同方向和不同角度照射野形状及大小。
(2) DRR是计划系统最重要的三维展示功能。
DRR是利用数字重建技术获得和放射治疗条件完全一致的照射野的三维照片, 使医生全面的了解照射野与周围解剖结构的关系, 有利于验证照射野的合理性和准确性[8]。DRR片有类似于常规X线模拟机中X线定位片的功能, DRR比X线定位片的空间分辨率低, 但是, DRR可随意观察靶区某一组织或器官及器官的某一部分, 可以得到X线定位片难以拍摄到的照片, 如从头顶方向观察照射野情况, 还可以在DRR上较容易附加照射野外轮廓及等中心位置。可见DRR比X线定位片提供更多的信息, DRR图像的质量直接关系到定位的成败。为保证重建出高质量的DRR, 需要有较大数目的扫描层数, 层厚越薄越清楚, 40～100层的扫描数量需要大热容量的X线球管。如何控制在扫描过程中患者呼吸和器官运动对DRR图像的影响也是一个现实问题。高速螺旋CT有效地部分克服因扫描时间过长而带来的问题。另外, 在扫描前, 对患者进行必要的平静呼吸训练也能有效的减少呼吸运动对DRR图像质量的影响。在治疗计划工作站上, 通过调整CT的窗宽、窗位、对比度、明亮度及感兴趣区的设定, 也可以提高DRR的清晰度。
数据合成的射线影像 (DCR) 是在DRR的基础上抑制或增强某一范围组织的CT值更好的显示另一些组织的图像。DCR允许切除某部分组织或器官, 使感兴趣的组织或器官被显示的更清楚。在三维功能显示中, 还有多层面的射线影像 (MPR) , 即在三维模拟图像上行空间任意切面的显示。
(3) 融合功能:
有一些部位, 特别是在颅内, 有时从CT上难以辨别靶区及解剖结构。MRI能更好的显示软组织结构及肿瘤病灶;PET, SPECT能提供组织生理功能及肿瘤代谢信息, 对于鉴别放射坏死与肿瘤复发有帮助。通过CT与MRI、PET、SPECT图像的融合功能, 使医生掌握更多信息, 在设计照射野时, 有助于医生更全面地包括肿瘤区, 更有效的保护正常组织及器官。
(4) 剂量计算功能:
医生及物理师设计治疗方案后, CT模拟定位系统应具备快速剂量计算功能, 提供剂量体积直方图以评价治疗方案, 并在二维、三维和照射野DRR、DCR、MPR上显示剂量分布情况的显示。
3) 激光射野模拟器
激光射野模拟器通过数据传输系统接口接受CT计划系统的治疗数据, 然后可将接受的射野的大小、形状精确地投射到患者的皮肤表面, 以便于做体表表记, 这一点与常规X线模拟机一致。激光射野模拟器围绕CT床旋转角度是有限制的, 不能把所有部位的照射野都投射到患者的皮肤表面上。等中心放射治疗仅需要在患者的皮肤表面上做等中心标记即可执行治疗, 因此, 激光射野模拟器的方法过于复杂化, 但其在照射野的验证方面还是有一定帮助的。
2 CT模拟定位系统与常规X线模拟机的比较
CT模拟定位系统兼有普通模拟机和诊断CT双重功能的定位系统, 是通过CT扫描获得患者的定位参数来模拟治疗的机器。其CT孔径为65～85 cm, 有效扫描射野达40～60 cm。一般扫描层厚2～10 mm, 每层扫描时间为1～4 s, 重建时间为4 s, 空间分辨率为15线对/cm。CT模拟定位系统提供三维信息, 可进行照射野设计、计算及评价。CT模拟定位系统比常规X线模拟机更适合现代三维适形放射治疗的需要。CT定位机比常规X线模拟机有更强的功能[9], 见表1。
3 CT模拟定位系统的操作程序
CT模拟定位是一个十分严谨的过程, 需要医生, 物理师, 护士及技术员一队人员共同努力, 每个成员需要了解自己的工作任务, 各部门之间应有必要的沟通, 以避免差错及再次CT扫描。
1) CT扫描摆位是获得精确放疗的第一步。
根据患者的情况及部位进行摆位、固定。摆位的重复性要求高, 头部常用辅助摆位的设备, 有创头架、无创头架、面网、真空枕等;体部常用辅助摆位的设备:固定板、固定网、真空枕、体架等。
2) 患者标记有两种标记方法:
第一种为不移动方法。第一步患者在定位时始终躺在CT床上, 先作CT扫描, 通过很快的勾画体表轮廓和靶区, 定出靶中心, 利用CT激光系统在患者体表作出靶中心标记。第二步患者可以下床也可不下床, 在计划工作站作出计划后, 通过射野模拟器显示放射野的形状并在患者体表标记。这种方法患者躺在CT床上时间较长, 这种标记方法的嫂描体位与治疗体位无任何移动, 比较精确, 是被广泛采用的方法。第二种为移动方法。第一步为医生利用扫描前的一些临床材料, 在患者身上利用激光系统画出参考坐标点, 做CT扫描后患者即可下床回家。待做完治疗计划确定靶中心与参考点的空间移动变量后, 让患者再次回到CT床上, 先用激光灯对出参考点, 依据治疗计划提供的变量移动CT床位及纵向激光灯, 完成靶标记并擦去参考点标记, 与此同时, 也可以做射野形状的标记。这种方法要求参考点与实际靶中心点的距离不能太远, 仅适于某些特殊情况, 如患者不能在CT床上等待较长时间, 医生很难在扫描当时确定靶区。这种方法由于两次摆位而增加了误差及患者必须两次到CT才能完成定位。
3) 按计划的要求进行CT扫描, 最好采用增强扫描。
每个部位采用不同的扫描条件 (电压、电流等) 。扫描的范围要在头、足方向多于靶区范围, 尤其做三维适形放射治疗两端要多出5 cm。一般扫描层数在40层以上, 层厚为2 mm～5 mm。最好采用混合扫描技术, 即靶区层厚2 mm～5 mm, 以外区域层厚5 mm～10 mm。
4) 勾画靶区及外轮廓:
这是用时最长, 也是十分关键的一步。医生及物理师要充分利用模拟定位软件具有的各种快捷功能、三维显示功能、图像融合功能, 根据患者的具体情况进行勾画。高质量的完成这步需要要高质量的图像;需要优良的模拟软件功能;需要患者的配合;更重要的是需要高水平的肿瘤诊疗医生。
5) 设计照射野及剂量计算:
医生及物理师根据肿瘤与周围重要器官的三维空间关系设计照射野。利用BEV显示窗口调整照射野, 要充分利用各种显示虚拟模拟功能 (DRR、DCR、APR) 进行照射野调整, 直至选择满意的治疗参数, 即机架、机头、床角、挡块及楔形板等。在剂量计算时, 原则上将靶中心剂量归一为100%, 90%的剂量线包括整个靶区。通过剂量体积直方图对治疗计划进行评价, 更重要的是根据患者的具体情况进行评价。重要器官不要超剂量照射, 尽可能以避免放射损伤。
6) 进行射野验证:
做CT模拟定位时洗出DRR、DCR片后, 让患者到常规X线模拟机上, 在同样的条件下照X线定位片, 两者进行比较, 直至认可后方可执行此方案。必要时, 患者在加速器上照实际射野片与前两者比较、确认。
4 质量控制与质量保证
CT模拟定位系统的质量控制与质量保证十分重要, 它直接关系到定位的精确度;关系到治疗效果。通过质量控制与质量保证, 一方面对患者最经济和最小曝光剂量产生始终如一的高质量影像;另一方面掌握图像及机械的可靠性, 软件的准确性, 以降低系统误差。质量控制与质量保证分为CT扫描机和虚拟软件两个方面。
1) CT质量控制与质量保证。
CT安装后应由国家指定部门进行放射防护标准验收及CT扫描机本身物理参数验证。CT模拟定位系统达到国家标准后方可运行。运行后有定期的检测, 如有问题及时维修, 以确保医疗质量[10]。检查项目见表2。
2) CT模拟定位系统虚拟功能的质量控制与质量保证
CT模拟定位系统提供各种治疗参数与加速器的一致。这些参数以及各种三维显示功能 ( DRR DCR MAR) 的准确性直接关系到射野的安全性, 关系到治疗效果。治疗计划中剂量计算的精确性也非常主要。这都需要定期检测[11]。见表3。
5 临床应用
CT模拟定位系统是通过CT重建的三维图像为基础, 同样CT模拟定位系统也是本世纪三维适形放射治疗的基础。尤其近十几年, CT模拟定位系统很快被应用于临床。CT模拟定位系统特别适于形状复杂或于重要器官临近的肿瘤, 需要多野照射或旋转照射剂量曲线复杂的肿瘤定位。如:脑胶质瘤、垂体瘤、脑干肿瘤、转移瘤、上颌窦癌、鼻咽癌、候癌、肺癌, 乳腺癌、肝癌、胰腺癌、前列腺癌、直肠癌、骨和软组织肿瘤等。
CT模拟定位系统是通过CT图像确定肿瘤靶区, 与普通定位机相比, 对于肿瘤靶区的准确性有很大的提高, 但是, 当肿瘤和临近正常组织在影像学上不易区分时, 如肺癌合并肺不张、放射后纤维化、肿瘤复发等, CT模拟定位系统有局限性。在某些部位, 核磁共振成像 (MRI) 比CT显示解剖及肿瘤更为清楚, MRI模拟定位系统也悄然出现。18F-脱氧葡萄糖正电子发射断层显像 (PET) 可以显示葡萄糖高代谢的肿瘤组织, 易于区分葡萄糖低代谢的放射后纤维化及坏死组织。但是, PET对解剖结构显示不清。近年研制开发的PET-CT是将一台PET和一台CT前后一体安排, 患者可同一体位进行PET和CT扫描并使两者的图像融合。德国的Zimny选42例头颈肿瘤研究, 单用PET及CT对原发灶及复发灶判断的敏感性、特异性、准确性分别为74%、73%、74% , 52%、 82%、60% 。若使用PET-CT可提高为 77%、82%、 79%。可见PET-CT不仅可以得到高清晰的组织解剖图像, 而且可以了解肿瘤代谢状态情况。PET-CT的临床应用可以使确定肿瘤靶区更为精确、可靠。
摘要：本文介绍了CT模拟定位系统的硬件和软件, CT模拟定位系统的操作程序以及如何进行质量控制与质量保证。同时把CT模拟定位系统与常规X线模拟机进行比较, 充分显示CT模拟定位系统的临床意义。
关键词：放疗设备,CT模拟定位系统
参考文献
[1]Harrison RN, Farmer FT.The determination of anatominationalcross-section using a radiotherapy simulator.Br J Radiol, 1978;51:488-453.
[2]Kijewski MF, Judy PF, Svensson GK.Image quality of ananalog radiation therapy simulator-based tomographic scan-ner.Med Phys;11:502-507.
[3]Goitein M, Abrams M.Multi-dimensional trement planning:Delineation of anatomy.Int J Radiat Oncol Biol Phys, 1983;9:777-787.
[4]Sherouse GW, Bourland JD, Reynolds K.Virtual simulationinthe clinical setting:some practical considerations.Int J Ra-diat Oncol Biol Phys, 1990;19:1059-1065.
[5]Nishidai T, Nagata Y, Takahashi M, et al.CTsimulator:anew3-D planning and simulating systemfor radiotherapy:Part1 Description of system.Int J Radiat Oncol Biol Phys, 1990;18:499-504.
[6]Klingenbeck, Regn K, SchallerS, et al.Subsecond multi-slice computedtomography:basics and applications.Eur J Ra-diol, 1999;31:110-124.
[7]Garcia-Ramirez JL, Mutic S, Dempsey JF, et al.Performanceevaluation of an 85cmbore x ray computed tomograpy scannerdesigned for radiation oncology and comparison with current di-agnostic CTscanners.Int J Radiat Oncol Biol Phys, Submittedfor publication;2001;Jun 2001.
[8]Mcgee KP, Das IJ, Sims C, et al.Evaluation of digitally re-constructed radiographs used for clinical radiotherapy:aphantomstudy.Med Phys, 1995;22:1815-1827.
[9]胡逸民.肿瘤放射物理学[M].北京:原子能出版社, 1999, 408-475.
[10]AAPMRN.Specification and Acceptance Testing of ComputedTomography Scanncrs.New York:American Institutc ofPhysics;1993.
[11]Fraass B, Doppke K, Hunt M, et al.American Associationof Physicists in Medicine Radiation Therapy Committee TaskGroup 53:quality assurance for clinical radiotherapy treat-ment planning.Med Phys, 1998;25:1773-1829.
CT模拟中床面负荷下偏差的探讨 篇2
1床下沉的检测方法和步骤
1.1按照CT模拟机的质量保证项目, 对模拟机进行检测, 保证床的运动, 激光的误差在范围内。
1.2在床上做标记点, 床空载时将标记点进至扫描层面位置扫描, 测量标记点处床的上下方向数值Y0 (如图1-a) 。
1.3保持床扫描的高度和床上的标记点不变, 床负重时进床至扫描位置扫描, 测量标记点处床的上下方向数值Y1 (如图1-b) 。
1.4扫描的两组数据通过网络传到计划系统 (TPS) 中, 找出床上的标记点所在的层面, 调节窗宽窗位数值至负值最大, 显示出CT扫描孔径, 利用距离尺测量上孔径到床面的数值Y0和Y1 (如图1) , 根据Y1和Y0值推算出床面下沉的幅度。
2结果
Y1与Y0的差值不为0, 扫描时进床距离和负重的重量越大, 两者的差值也会相应的增大。
3讨论
CT模拟定位作为现在精确放疗定位技术中的常用方法, 其定位的准确性决定着放疗患者的治疗效果。而在现实中不管是什么品牌型号的CT, 患者扫描时床面下沉的现象都是客观存在的, 因此这是一个特别需要关注的问题。
CT床面下沉最直接影响到患者参考坐标系的值, 而复位过程是根据计划系统 (TPS) 给出的照射等中心在参考坐标系中的坐标值, 通过移动模拟机床的位置来确定患者的治疗等中心。CT床面下沉导致外激光确定的CT标记物中心不在CT扫描平面, TPS通过获取的此图像确定的marker点作为的患者参考坐标系的零点不在标记物的中心, 两者之间存在偏差 (如图3) 。而在复位过程中实际使用的是激光确定的标记物中心 (“十”标记) 作为参考坐标系零点, 如果在计划制作时不进行角度修正, 等中心点在CT模拟定位时就已经引入了误差。通过对进行标记的床面在空载时进行扫描, 测出的数值Y0, 这是考虑了机器系统误差在内的数值。而对床在负重状态时进行扫描, 在扫描条件与床空载时高度一致的情况下测出数值Y1, 两者的差值就是因为床负重而下沉的幅度。通过观察知道床在负重状态下进床距离越大, 床下沉的幅度相应的增大, 患者体重越大床下沉的幅度也会相应增加。因此医院的物理师对床面的下沉幅度要做到心中有数, 需要根据不同的CT床扫描高度进行空载状态扫描, 记下不同高度的Y0值做参考, 与患者进行CT扫描得出的数据Y1进行比较, 根据两者的差值通过在计划制作时进行角度修正来解决下沉带来的误差。
当然, 还需要定期对CT模拟机做QA检查, 坚持每天必须的晨检项目如三维激光灯, 如发现位置偏离, 及时调整。所得的QA数据可以作为校位误差的分析依据。此外, 日常应用中也常常遇到一些问题:如在CT模拟时发现两侧的标记物像和激光标记的十字之间有较小的偏差, 可以采用取中的方法, 减小误差;一些做腹部和盆腔扫描的患者可以采用脚先进的方式进行扫描, 减少CT床面的下沉幅度。另外, 本文只是对床负荷下偏差的检测方法和误差原因进行探讨, 下一步还需要确切的临床数据进行分析。
摘要：目的:分析CT模拟定位过程中床面下沉带来的误差和原因。方法:对床空载状态和负重状态下进行CT扫描, 测量床标记点层面上下方向得出数值Y0和Y1, 根据两者的数值得到床面下沉的幅度。结论:通过空载状态和负重状态下测量床面的上下方向数值, 可以得出床面因为负重下沉的幅度, 通过计划系统可以进行角度修正解决因床面下沉带来的误差。
关键词：放射治疗,CT模拟,床面负荷,偏差
参考文献
[1]胡逸民.肿瘤放射物理学[M].北京:原子能出版社, 1999:432—436.
[2]崔念基.卢泰祥.邓小武.使用临床放射肿瘤学[M].广州:中山大学出版社, 2005:46—66.
CT模拟 篇3
1 资料与方法
1.1 研究对象
选择解放军总医院耳鼻咽喉头颈外科11例患者,男7例,女4例;年龄14~57岁,平均(40.64±14.58)岁;鼻腔鼻窦颅底肿物6例,鼻咽部肿物2例,翼腭窝肿物2例,颅底异物1例。
1.2 扫描数据采集
采集DICOM格式的鼻窦轴位CT平扫和增强扫描数据。扫描区域从额窦顶至上颌窦底消失水平。扫描层厚1.5mm,间距1.5mm,原始数据的重建层厚规定≤0.75mm。经外周静脉快速注入增强剂碘海醇注射液(300mg I/ml,成人剂量100~200ml)后采用Siemens 64层螺旋CT进行扫描。
1.3 三维可视化及手术协助
1.3.1 设备和软件
三维重建软件:解放军总医院自主开发的三维重建软件Fit Me DICOM viewer 0.15.1,该软件为c++软件平台,包含(半-)自动分割、配准、可视化、治疗计划、手术导航、统计和报告等模块,可直接读取DICOM格式数据,进行二维影像分割、三维模型重建、影像测量、手术过程模拟等;可安装在个人电脑上,支持Windows、Linux和Mac操作系统。
1.3.2 图像分割
使用FitMe DICOM viewer软件将收集到的扫描图像分别进行影像分割和三维重建。将收集到的CT平扫及增强图像文件扩展名改为.dcm,导入FitMe DICOM viewer软件。①鼻腔鼻窦及肿瘤组织的分割:将收集的数据集导入FitMe DICOM viewer软件后,分割出下鼻甲、中鼻甲、鼻中隔、眶壁、鼻窦及病变组织。其中眶壁、鼻甲及鼻中隔骨质较少,与软组织一同分割,其大部分与周围软组织灰度值相同,均无法使用区域增长法分割,使用手动勾画分割;与周围组织相比灰度值较高的结构如鼻窦等,使用区域增长法自动分割,不满意处以手动勾画补充。②颈内动脉的分割:打开CT增强图像,在二维CT影像三式图中找出所需部分的颈内动脉,选取开始和结束点,根据血管显示的图像阈值,调整阈值上、下限,自动完成分割。
1.3.3 三维模型重建及手术协助
选取已分割好的图像,用Fit Me DICOM viewer软件对已经完成分割的下鼻甲、中鼻甲、上鼻甲、鼻中隔、鼻窦、眶壁、颈内动脉及病变组织进行自动三维重建。重建方法为MC(marching cubes)算法和容积重建(VR)。由副主任医师在术前使用该重建模型了解病变及周围重要组织结构,制订手术方案。
1.4 应用评估
影像扫描质量由2名放射科技师评估,三维重建模型质量及对鼻内镜手术的实用性由2名具有10年以上工作经验的耳鼻喉副主任医师评估。
2 结果
2.1 CT扫描数据
CT图像保存格式为DICOM,能够清晰显示鼻腔、鼻窦、眶壁、颈内动脉等结构。
2.2 图像分割
应用软件能够较准确地分割出鼻窦CT扫描图像中的鼻腔、各鼻窦、上中下鼻甲、鼻中隔、眶壁、颈内动脉及病变组织等。
2.3 三维可视化模型及手术协助
三维重建后的图像可应用软件的自动平滑去噪处理功能,形成的模型表面光滑、形态逼真。以直观的立体图像呈现病变和毗邻结构的位置关系。
以VR方法重建的鼻腔内结构,在术中能够准确为医师提供符合空间想象的患者术区图像,指导手术(图1)。以MC算法重建的三维模型,可将不同结构设置不同颜色,在鼻内镜手术过程中可及时提示医师眶壁或颈内动脉所在位置,避免损伤重要组织结构。
与原始二维图像相比,三维重建模型直观形象地显示了鼻腔及其周围各组织结构,特别是颈内动脉的走行及空间位置关系。而且通过移除特定组织结构或改变其透明度,肿瘤与颈内动脉的毗邻关系显示更佳(图2)。在导航指引下,医师在尽量完全切除肿瘤时,能够直观识别并避开颈内动脉,避免不必要的损伤。
各个模型可以单独或者组合显示,能够任意旋转、放大、缩小,进行全方位观察和相关测量。单独显示肿瘤与颈内动脉,并任意角度旋转,可从多方向观察肿瘤与颈内动脉的空间关系,判定肿瘤是否包绕颈内动脉,是否与动脉粘连。对肿瘤与颈内动脉、相关解剖标志与颈内动脉进行三维测距(图3~5),为制订手术方案提供确切参考。
利用该软件,术者可测量肿瘤体积大小及肿瘤最大直径。对于行放射性粒子植入治疗的恶性肿瘤,医师可以根据测量的肿瘤大小初步确定植入粒子的数量及放置位置。由于肿瘤的不规则性,在二维CT图像上进行人工测量很难实现,三维模型则更能真实地显示肿瘤最大直径及体积。
在体绘制模型中,可模拟手术切除组织观察效果,切除遮挡部分骨质,更好地观察颈内动脉走行及肿瘤与颈内动脉的位置关系(图6)。
3 讨论
计算机三维重建技术是近年来计算机图像后处理的一个重要研究方向,一直是当今技术学术界探讨的问题[1,2,3]。目前影像设备自带三维重建软件能够对收集的CT二维断层图像重建出立体、直观的三维模型,能显示表面解剖结构和形态,适合传统开放手术入路应用,较多地应用于颅面畸形、骨折的诊断和手术规划[4,5,6,7]。根据体绘制和面绘制的三维重建方法,构建虚拟内镜(VE)应用于临床检查中,在耳鼻咽喉头颈外科主要用于检查鼻腔鼻窦、咽腔及颈部大血管等[8]。但是现有这些技术大多不能脱离影像设备的工作站及附属软件平台,临床应用存在一定局限性[9]。本研究寻求的三维重建模型以符合人视觉观察的立体三维图像显示鼻腔内及其毗邻解剖结构,术前协助医师设计最佳手术方案,以最小创伤、最大范围切除病变;术中导航指引,避免损伤或尽量减少损伤正常组织结构,降低手术并发症,并为解剖教学提供了参考。
NS:鼻中隔;LIT:左下鼻甲;LMT:左中鼻甲;Ch:后鼻孔。
NS:鼻中隔;LMT:左中鼻甲;LIT:左下鼻甲;LICA:左侧颈内动脉;T:肿瘤。
ICA:颈内动脉;T:肿瘤。
距离(左:25.29mm;右:25.75mm)。
国内外学者对重建鼻部解剖结构三维模型做过一些研究[10],董硕等[11]利用3D slicer软件实现了基于CT图像的鼻部解剖结构的三维可视化,但未涉及颈内动脉及眶壁组织的分割重建,而且CT图像扫描层厚较厚,重建出的三维模型空间准确性仍有待提高。郝凯飞等[9]采用中国首例女性数字化可视人体数据集(CVH-2),利用Amira 4.1软件和Radio Dexter软件成功重建了鼻腔模型,并对相关结构进行了测量,选用人体头部薄层组织切片,重建的模型结构清晰,较CT重建出来的效果要好,但临床患者解剖多有变异,组织标本来源有限,无法针对临床中每一位患者应用,实现个性化重建。
本研究选择高分辨率薄层CT扫描数据,重建层厚≤0.75mm,在很大程度上提高了三维重建模型的图像质量。重建血管为颈内动脉,虽然MRI能够较好地显示软组织及血管,但其对骨组织显示不佳[12],鼻内镜鼻窦颅底手术既需要清楚显示鼻窦颅底骨结构,又要了解颈内动脉走行与周围结构和病变的关系。采用增强CT扫描数据,可清楚显示病变及毗邻结构情况,颈内动脉管径较粗大,造影剂显影较好,能够满足重建要求。
本研究应用自主研发的Fit Me DICOM viewer三维重建软件,基于CT扫描数据分割、重建鼻甲、双侧上颌窦、蝶窦、额窦、眶壁、病变组织及蝶窦外侧壁的颈内动脉三维模型,以指导鼻内镜手术。对于图像分割,使用区域增长法等自动选取感兴趣组织,弥补了完全手动分割耗费大量时间的缺点,再补充手工分割解决自动分割准确性低的难题。但眶壁组织较薄,很难重建出比较满意的效果,有待进一步研究改进。
本研究重建的三维模型实现了模拟鼻内镜手术,观察管腔周围组织结构的位置关系及病变浸润情况,能够直观观察病灶组织的形态及与颈内动脉等周围重要结构的关系,测量病灶大小、与各解剖标志和重要结构的距离。每个模型结构均单独重建,分别保存,需要时组合在一起,以0°内镜方式进入鼻腔,帮助医师观察各方向的鼻腔结构,改变任意部分透明度后,能够观察其后的结构,术中可提示避免损伤重要结构。使用体绘制模型重建皮肤、骨骼,实现任意切割,将阻挡的部分切除,更直观地显示内部组织关系,为准确识别各解剖结构提供了依据,为临床、教学及导航立体显示研究提供了基础。
Fit Me DICOM viewer三维重建软件使用简单,操作方便,但准确高效地重建三维模型还有赖于丰富的临床解剖知识。对于住院医师等低年资医师尚需熟识专业解剖内容,准确辨别各组织结构,另外,3D血管显示效果的好坏除与CT分辨率有关外,还与注射造影剂后的强化对比有关。
综上所述,本研究基于CT扫描数据对鼻腔鼻窦及周围结构进行三维重建,三维可视化模型效果逼真,可模仿鼻腔结构,立体观察其毗邻组织位置关系,为协助术者制订手术方案、进行术中导航奠定了基础。
参考文献
[1]方驰华,周五一,虞春堂,等.肝脏管道系统灌注后薄层CT扫描和三维重建的研究.中华外科杂志,2004,42(9):562-565.
[2]Onodera Y,Omatu T,Nakayama J,etal.-Peripheralanatomic evaluation using3D CT hepaticvenography in donors:significance of peripheral Venous visualization in living-donor liver transplantation.Am J Roentgenol,2004,l83(4):1065-1070.
[3]Kim HC,Park SH,Park SI,et al.Three-dimensional reconstructed images using multidetector computed tomography in evaluation of the biliary tract.Abdom Imaging,2004,29(4):472-478.
[4]Tello R,Suojamen J,Costello P,et al.Comparison of spiral CT and conventional CT in3D visualization of facial trauma:work in progress.Comput Med Imaging Graph,1994,18(6):423-427.
[5]孙泓泓,齐乃新,白芝兰,等.螺旋CT三维重建在颌面部骨折中的临床应用价值.实用放射学杂志,2007,23(1):26-29.
[6]毕凤君.多层螺旋CT三维重建技术在鼻骨骨折中的应用.中国耳鼻咽喉颅底外科杂志,2011,17(1):53-55.
[7]姚玉婷,文辉才,付建华.CT三维重建技术在颌面整形中的应用.中国美容医学,2011,20(1):166-169.
[8]Han P,Pirsig W,llgen F,et al.Virtual endoscopy of the nasal cavity in comparison with fiberoptic endoscopy.Eur Arc Otorhinolaryngol,2000,257(10):578-583.
[9]郝凯飞,张绍祥,王斌全,等.中国数字化人体鼻部结构的三维重建和可视化.山东大学耳鼻喉眼学报,2008,22(2):145-147.
[10]de Notaris M,Solari D,Cavallo LM,et al.The use of a three-dimensional novel computer-based model for analysis of the endonasal endoscopic approach to the midline skull base.World Neurosurg,2011,75(1):106-113.
[11]董硕,刘莎,杨本涛,等.基于CT图像的鼻部解剖结构三维重建.首都医科大学学报,2003,24(2):115-117.
CT模拟 篇4
关键词：64排容积CT模拟定位,适形调强放疗,质量保证,质量控制
随着计算机三维图像重建技术的发展, 和多层螺旋CT技术在放射治疗中的广泛应用, 将配置激光定位仪的多层螺旋CT加用虚拟模拟定位软件后, 确保了放射治疗的精确定位, 能进行更加精确的放射治疗, 并对肿瘤组织施以较高的有效放射剂量, 更利于保护周围正常组织和危及器官, 提高放射治疗增益比。以CT模拟定位为基础的精确放疗已成为现代放疗的发展趋势, 约70%的患者适用CT模拟定位[1]。选取2014年1-12月256例肿瘤患者应用菲利浦64排螺旋CT机进行放射治疗模拟定位, 取得了令人满意的效果。同时, 螺旋CT机扫描成像系统和激光定位系统的质量保证和质量控制比常规诊断CT技术要求更加严格。
1 资料与方法
1.1 一般资料
选取2014年1-12月256例肿瘤患者, 其中男145例, 女111例, 年龄35~73岁, 男女比率1.3:1。其中食管癌87例, 肺癌51例, 脑胶质瘤和脑转移瘤36例, 乳腺癌保乳术后23例, 直肠癌21例, 宫颈癌19例, 其他部位肿瘤19例。
1.2 方法
采用菲利浦64排容积CT, 德国进口移动激光灯, CMS公司Xio放疗治疗计划系统 (TPS) 、体位固定模具, 瑞典医科达Precise双光子电子直线加速器。体模阶段:根据肿瘤所在的部位, 采用合适固定模具 (U型面膜, 头颈肩膜、体模、真空负压垫等) , 起到固定患者和限制患者器官移动的目的。扫描前的准备:在CT扫描床上安装定位用平板 (碳素纤维材料) , 水平仪找平, 按照患者体模位置摆位, 我们采用三点定位法, 利用三维移动激光定位系统确定扫描平面, CT扫描前在模具上和离肿瘤部位就近且移动动度小的皮肤表面贴置三个金属标记球, 作为CT扫描0平面, 建立初始坐标系 (Mark点) 。扫描方法:进床前仔细观察定位床及定位模具与CT扫描孔有无碰擦, 扫描定位像, 嘱患者平静呼吸, 当病灶较小且与周围组织难以区分鉴别时可直接进行增强扫描。头部一般轴扫, 层厚3 mm, 体部采用螺扫, 层厚5 mm。扫描范围:肿瘤部位头脚方向延长5~10 cm。计划设计阶段:将CT扫描图像传输给Xio治疗计划系统, 勾画靶区 (Target) 和危及器官 (OAR) 。根据医师要求, 合理选择3D-CRT或IMRT布野方法、选择剂量权重和优化目标函数, 进行剂量计算和优化, 利用等剂量曲线和剂量体积直方图 (DVH) 对治疗计划进行评估、确认, 再将TPS重建的0°和90°DRR图像通过网络系统传至位置验证系统, 根据TPS计算的移床数据, 对患者摆位, 重新标记治疗点 (ISO点) , EPID采集射野验证图像进行校对, 确定误差在正常范围内, 无误后方可进行治疗。
2 结果
通过对不同的患者采取不同的体位固定技术, 64排容积CT对256例肿瘤患者进行模拟定位, 成功率达100%。在位置验证过程中靶区中心误差均在允许范围 (头颈部肿瘤偏差<2 mm, 体部肿瘤偏差<3 mm) [2]:头颈部肿瘤误差 (1.0±0.2) mm, 胸腹部肿瘤误差 (2.0±0.2) mm, 盆腔肿瘤误差 (1.0±0.8) mm。
3 讨论
64排容积CT具有较高的空间分辨率和密度分辨率, 在低辐射环保剂量的条件下就可以得到优质的图像, 与常规CT相比, 64排容积CT的变化是快速容积采集, 减少扫描时间, 增加扫描范围。定位精度大大优于目前临床常规使用的X线模拟定位机和普通CT模拟定位机, 使照射范围显示更加直观、可靠, 肿瘤靶区定位更加准确, 靶区勾画更加精确, 不均匀组织校正更为合理, 剂量优化更加精确, 更有利于保护周围正常组织和危及器官, 从而进一步提高肿瘤治疗增益比, 有效控制患者的放疗不良反应。
64排CT扫描速度快, 采集的序列图像没有包括完整的呼气吸气时相图, 由于直线加速器治疗时速度远慢于64排CT图像采集速度, 因此, 为了减少误差, 在64排定位图像勾画靶区时上下要多外放一定距离。尽管如此, 在采用CT图像进行靶区勾画时, 不同的放疗医师之间往往发生较大的差异[3]。存在差异的原因有:放疗医师对肿瘤的分类、TNM分期、肿瘤对电离辐射的敏感程度、患者个体差异的认知能力等;勾画医师肉眼阅读影像图片的不确定性;勾画基于单一影像学资料, 一般为CT检查结果, 应参考多种影像学资料:CT、MRI、PET-CT等;对放射治疗设备系统误差和随机误差的了解程度不同。因此, 靶区勾画、确定应由两位医师和一位物理师以上共同讨论决定。
应保持患者制模体位、扫描体位和治疗体位一致, 最佳的治疗体位就是患者最舒适的体位和治疗师最容易操作的体位[4]。靶区中心位置验证是治疗前必不可少的环节, 在解剖参照位置上一定要选择密度对比大、解剖结构清晰的位置。即使是首次摆位误差在容许范围之内, 随着时间的推移, 患者固定具模也会有一定的变形, 治疗中有些患者的体重会有大的变化, 一些靠近体表的肿瘤治疗过程中的消退也会导致变化, 因此, 64排容积CT模拟定位误差即使在容许范围内也要在治疗中适时做位置验证。
实现精确放疗的重要基础就是放疗的质量保证和质量控制 (QA/QC) [5]。在三维适形调强放射治疗中, TPS剂量优化是基于CT值与组织电子密度转换曲线进行运算的, 因此, 用于放射治疗模拟定位的CT机的质量保证和质量控制比常规诊断CT技术要求更加严格, 要定期校正CT值的准确性、均匀性。为了保证精确的剂量计算, CT值必须转换为电子密度和散射本领[6], 特别是在CT机维修后, 及时在TPS文件输入校正后的CT值与组织电子密度转换曲线。检查CT图像重建的完整性, 包括扫描层厚的准确性, 扫描平面图像几何完整性。测试CT图像的空间分辨率和密度分辨率稳定性。每周检查内、外激光灯的精确性和稳定性, 激光灯坐标系与扫描平面、治疗坐标系的一致性, 使64排容积CT模拟定位在精确放射治疗中发挥更好的作用。
参考文献
[1]胡逸民.肿瘤放射物理学[M].1999:432-436.
[2]涂彧.放射治疗物理学[M].2010, 1:458.
[3]Steene JV, Linthout N, Mey J, et al.Definition of gross tumor volume i13, lung cancer:inter-observer variability[J].Radiother Oncol, 2002, 62:37-49.
[4]臧志芳.CT模拟在适形调强放射治疗中的应用[J].临床医践, 2010.2 (19) :2.
[5]欧陕兴, 余智苹, 余咏兰, 等.三维适型流程治疗保证与治疗控制对三维适型放疗价值与评估[J].广东医学, 2004, 24 (2) :149-150.
CT模拟 篇5
目前,螺旋CT成像系统已广泛应用于放射治疗的CT模拟定位中。为做好CT影像质量控制、改善图像质量,提高肿瘤靶区的定位精度,对CT成像系统的主要技术指标和图像质量参数进行测试和评价非常必要。层敏感度曲线(slice sensitivity profile,SSP)作为螺旋CT成像系统的主要技术指标之一,对螺旋CT图像质量有着重要的影响[2]。笔者对本科室PHILIPS大孔径CT模拟机的SSP和有效层厚进行了测试,现报道如下。
1 材料与方法
1.1 实验器材
CT模拟定位系统:(1)螺旋CT装置为Philips AcQSim CT。孔径为85cm,其最大扫描视野为600 mm;像素矩阵常规为512×512;扫描层厚为2mm、3mm、4mm、5mm、8mm五档可选;扫描间隔为0.1mm～50mm可选;扫描架旋转一周所需时间为0.9s、1.0s、1.5s、2.0s、3.0s、4.0s六档可选;扫描床面为平面平板。(2)三维CT模拟定位计划系统为AcQSim CT 4.0。激光定位系统包括3个:Gammex A3000A激光灯、PC电脑、激光控制软件(版本为CTsim 5.2)。(3) CT质控体模,在直径为15.87cm的圆柱形合成树脂材料内镶嵌着两条互相垂直且长度10mm、宽3mm、厚0.1mm的铝箔(ramp),两条铝箔分别与CT扫描床平面成45度角,用于测试SSP和有效层厚。
1.2 扫描技术
1.2.1 体模的放置
体模固定于CT机检查床头端,用定位光束定位使体模中的铝箔位于扫描野中心。体模和铝箔成像如图1所示。
1.2.2 螺旋CT螺距(pitch)的定义
螺距是扫描架旋转一周360°进床距离与透过探测器的X线束厚度之比,单层CT的X线束厚度等于探测器准直宽,即等于采集层厚宽度[3]。螺距的计算公式如下:
P=S(mm)/D(mm)
其中,P为螺距,S为扫描架旋转一周360°的进床距离,D为X线束厚度。
1.2.3 扫描参数
扫描参数使用临床常用的头部螺旋扫描模式:130 kV,300 mAs,扫描标称层厚2mm,扫描间隔2mm,重建矩阵512×512,显示视野(FOV)为400 mm×400 mm,采用360线性内插(360LI)算法进行图像重建,重建间隔选择为1.0mm,pitch分别选择为0.5、0.8、1.0、1.3、2.0进行扫描和重建。
1.2.4 SSP的测试方法
进行图像重建时,以体模中的铝箔为中心,在Z轴方向上设置的重建范围应足以包括整个铝箔的影像,即在第1幅和最后1幅图像上,铝箔的影像完全消失。对于1个预测试体模的影像序列,利用CT图像后处理的感兴趣区(ROI)测量技术,测量每一层图像铝箔中心部位的平均CT值,然后减去背景CT值。把1个图像序列所有测试值中的最大值标准化为1,其他值也相应进行标准化处理,以这些标准化值作为纵坐标值,以相应的图像层面所在的Z轴位置作为横坐标值,建立坐标系,将各点按顺序连接起来即得到SSP。根据体模中的两条铝箔的影像,我们最终可以获得两条SSP曲线。
1.2.5 有效层厚的测试
有效层厚,定义为SSP曲线的半高宽(full width at half maximum height,FWHM),即为SSP的最大幅值的50%所对应的曲线上两点间的横向距离长度。FWHM可以在SSP上直接测量,也可采用高斯函数对其进行拟合,从而求得FWHM,本文中我们采用后一种方法。对根据上述两条SSP曲线求得的FWHM取平均值,从而最终求得有效层厚。
2 结果
图2是根据不同扫描和重建参数测试得到的一条SSP曲线。利用Origin数据统计软件提供的高斯函数对图2中曲线进行拟合,可知曲线左右分布基本对称,接近于理想的高斯分布,拟合结果列于表1中。
注:相对偏差计算公示为:。
由表1中的数据可知,作为螺距pitch的函数,随着pitch的改变,SSP有一定变化(图2),FWHM随着pitch的增加而单调增加(图3)。此外,pitch越大,FWHM的相对偏差越大。
3 讨论
CT模拟定位时为了获得满意的三维重建图像质量,一般均选择薄层扫描。扫描层厚越薄,重建的三维图像的失真越小,三维空间分辨率也越好,而CT机X线球管的损耗也越大,长时间连续薄层扫描有可能导致X线球管过热而必须停机冷却,降低工作效率和增加扫描成本负担。过大的扫描层厚除了降低图像质量以外,还可能导致重建定位的误差超出临床允许的限值。一般认为选择3mm以下层厚扫描可以获得满意的图像质量和定位精度。国内有研究者利用内建定位标志的模体,选择1mm、2.5mm、5mm和10mm层厚条件进行距离定位精度的测量验证,误差分别为(0.71±0.62)mm、(1.28±0.31)mm、(1.84±0.12)mm和(3.07±1.05)mm[4]。因此,CT模拟定位扫描不应采用5mm以上层厚。
SSP定义为CT机架扫描孔中心处点扩散函数(point spread function,PSF)的纵向(Z轴)分布曲线[5,6]。非螺旋CT的SSP接近于理想的形状——矩形。螺旋CT的SSP由于扫描过程中检查床的运动和重建算法不同而变化,是非螺旋CT的SSP和床运动函数的卷积,曲线形状类似高斯分布。SSP的形状影响CT成像的Z轴空间分辨率,曲线越平阔,Z轴空间分辨率就越低;曲线越尖峭,Z轴空间分辨率就越高。螺旋CT的SSP是螺距pitch的函数。单层螺旋CT一般使用线性插值重建方法,FWHM随着pitch的增加而单调递增[5,6]。本研究实验亦表明,pitch越大,FWHM就越大。此外,Mackie A等[7]的研究表明,随着pitch的增加,相对偏差也相应增加,pitch分别为1,1.33,2时,FWHM的相对偏差分别为20%,40%,100%。笔者研究结果显示,pitch分别为1,1.33,2时,FWHM的相对偏差分别为26.5%,28.5,31.0%。刘传亚等[2]采用delta(δ)CT质控体模测试了64层螺旋CT的层敏感度曲线,当pitch分别为1,1.25,1.50时,FWHM变化很小,与标称值相比均不超过0.1mm。此结果提示我们下一步可采用delta(δ)体模取代Ramp体模来测试PHILIPS大孔径CT模拟机层敏感度曲线,从而进一步提高QA工作的准确度。
FWHM也可用于描述CT的Z轴空间分辨率特性[5,8,9],FWHM越大,则有效层厚增加,Z轴空间分辨率就越低;反之,Z轴空间分辨率就越高。本研究所有测试的有效层厚均略微大于标称层厚,说明层厚存在膨胀。层厚膨胀增加了部分容积效应,从而会降低CT的Z轴空间分辨率。对于层厚膨胀的程度是否超出了标称层厚的允许误差,由于国际、国内的标准化组织仅给出了非螺旋扫描的标称层厚允许误差,而没有给出螺旋扫描的标称层厚允许误差,故不好直接判断。
随着CT扫描层厚的增大,CT模拟定位精度降低。特别是Z方向上(CT扫描床平行方向)影响较大。放射治疗计划的设计常常要求CT扫描的范围较大,便于对正常组织或器官的保护。薄层扫描虽然可增加CT模拟定位的精度,但对CT扫描装置的损耗较大,并且对患者外轮廓和靶区轮廓的勾画带来不必要的繁琐。贾明轩等[4]建议针对患者肿瘤靶区的大小选择CT扫描层厚,对于<4 cm的肿瘤选择1.0、2.5mm的层厚;对于>4cm的肿瘤选择5～6 mm层厚扫描。随着CT扫描装置不断更新,CT模拟定位软件的不断完善,CT模拟定位将在精确放射治疗中起着非常重要的作用。借助于CT模拟定位技术对肿瘤的精确定位,可大大提高肿瘤靶区的剂量,降低正常组织所受剂量。从而进一步提高肿瘤的控制概率、降低正常组织的并发症几率。
随着放射治疗和影像技术的不断进步和改造,CT模拟机的设计和QA检验要求也会随之而有相应的变化。其目的是保证模拟定位过程的安全,精确设计和定位放射治疗的靶区及周围的重要器官,以及提供放疗计划剂量计算所需要的准确数据。因此,根据本科室的实际情况制定CT模拟定位的工作规范和QA检验方法,保证放射治疗计划设计的精确执行,是现代放射治疗科工作人员,尤其是放疗物理师必须重视的重要工作内容[10]。
摘要：对Phihps AcQSim CT模拟机，采用头部螺旋扫描模式和CT质控体模，分别以螺距(pitch)=0．5、0．8、1．0、1．3、2．0，扫描层厚2mm(标称值)进行扫描和重建，测试和评价螺旋CT模拟机的层敏感度曲线(SSP)及半高宽(FWHM)。对于标称层厚2mm，不同pitch时测试得到的FWHM(有效层厚)均大于标称层厚。测试的SSP形状近似呈高斯分布形状。pitch的变化对SSP、有效层厚有一定影响。本研究结果有助于临床应用中优化CT扫描方案，从而为实现“三精”放射治疗提供技术支持。
关键词：放射治疗,CT模拟机,层敏感度曲线,半高宽
参考文献
[1]胡丽霞，李先明，昊东，等,多层螺旋CT模拟定位技术在调强放疗计划设计中的应用[J]．医学影像学杂志，2006，16(2)：159-161．
[2]刘传亚，秦伟昌，王巍，等．64层螺旋CT的层敏感度曲线测试[J]．中华放射学杂志，2006，40(11)：1210-1212．
[3]Flohr T,Stierstorfer K,Bruder H,et al.Image reconstruction and image quality evaluation for a 162slice CT scanner[J].Med Phys,2003,30(5):832-845.
[4]贾明轩，邹华伟，聂海峰，等．CT模拟定位精度的影响因素探讨[J]．中华放射肿瘤学杂志，2002，11(1)：21—22．
[5]Wang G,Vannier MW.Longitudinal resolution in volumetric X-ray computerized tomography:analytical comparison between conventional and helical computerized tomography[J].Med Phys,1994,21(3):429-433.
[6]Liang Y,Kruger RA.Dual-slice spiral versus single-slice spiral scanning:comparison of the physical performance of two computed tomography scanners[J].Med Phys,1996,23 (11):205-220.
[7]Mackie A,Hart GC,Williams-Butt JF.Ramp test objects for slice sensitivity profile measurement in spiral CT[J].Br J R.adiol,1997,70(837):942-945.
[8]Venema HW,Phoa SS,Mirck PG,et al.Petrosal bone: Coronal reconstructions from axial spiral CT data obtained with 0.5mm collimation can replace direct coronal sequential CT scans[J],Radiology,1999,213(2):375-382.
[9]McCollough CH,Zink FE.Performance evaluation of a multi-slice CT system[J].Med Phys,1999,26(11): 2223-2230.
CT模拟 篇6
以CT模拟定位为基础的精确放疗已经成为现代放疗的发展趋势,为了尽量减少扫描中几何位置上的误差,需定期检测CT扫描机的各项机械参数,而CT扫描机定位床和激光定位灯的检测往往被忽视。为保证模拟定位的精确,应尽可能的控制定位床和激光定位灯的位置误差。
1定位床的质量保证
Philips Brilliance CT Big Bore 4D-CT模拟定位机是专业模拟定位机,机器的精度要求远比诊断用的CT更加严格。整个放射治疗的过程涉及体模阶段、治疗计划的设计、治疗计划确认、治疗计划的执行,其中体模阶段最重要的一环就是CT模拟扫描阶段,如果在这个环节出现问题,其后的工作将不可避免的受到影响,所以前提是要保证机器的机械性能不出问题,特别要指出的是定位床的几何位置精度。
(1)定位床垂直于扫描平面
由于各种原因,在装模拟机的时候,可能是按诊断CT安装,验收的国家标准也是诊断级,没有专门的CT模拟定位机的国家标准,要求不是那么严格,可能导致定位床不能严格的垂直于扫描平面,在验收时这一项可能会被遗漏,影响精确放疗的实施。
检测定位床是不是垂直于扫描平面,可以用激光灯质量保证模体,此模体有三个立方体组成,每个立方体中心有一个宽为1mm呈“十”字由低密度材料填充的凹槽,三个立方体的三个凹槽在同一平面。把模体卡在定位床的床头H4的位置,升床到合适位置,打开CT模拟机的内激光灯,使内激光灯与模体上的三个立方体的凹槽重合,不要移动床行轴扫,可以同时看到三个平面三个十字线,调出扫描平面的十字标线,十字标线的竖线和中间立方体十字的竖线重合;然后把模体重新卡到床的F5位置(进床的最大距离),进床到内激光灯位置行轴扫,如果能同时看到三个平面的十字线而且扫描平面的十字标线的竖线和中间立方体的十字竖线重合,说明定位床是垂直于扫描平面的。
(2)床水平
床的水平可以用水平仪进行检测,也可以使床空载,进床行轴扫,得到床板的影像,然后调出网格工具,调至满意的窗位和窗宽,查看床的上缘和网格水平线是否平行或重合,若平行或重合,可大致判断定位床为水平,误差不要超过1mm。
(3)床步进精度
通过控制面板控制CT定位床在其移动范围内做进/出床运动各500mm,把实际测量的进/出床值与CT定位床进/出床的指示仪数值比较,误差不要超过1mm。
(4)床升降精度
在CT治疗床上放置70kg(约150磅)的重物,通过控制面板控制CT定位床在其移动范围内做升/降床运动,把实际测量的升/降床值与CT定位床升/降床的指示仪数值比较,误差不要超过1mm。
2激光定位灯的质量保证
安装在CT模拟机房的激光定位灯为LAP Dorado CT-1-3激光线系统,有三条固定和三条可移动激光线,三条可移动激光轨安装位置是天花板上有一条,CT 床两侧各有一条。顶部移动激光轨投射一条可左右移动的矢位线,两侧移动激光轨各投射出一条可上下同步移动的冠状激光线。系统中的三个固定激光灯则投射一个固定的横断面,这个横断面要平行于扫描平面,设定投射的横断面到扫描平面的距离为500mm。三个可移动的激光灯,既可确定虚拟等中心,又可进行移中心的复位操作,把虚拟等中心设为零位,随意移动其中心,要找回等中心,按归零即可。
(1)激光灯投射的横断面与扫描平面平行
首先要保证固定的激光灯投射的横断面是垂直于水平面的,可以用HILTI PMC36多功能标线仪来调整,方法是调整三条固定的激光线,使它们与多功能标线仪的垂线重合,这样可以确认三条激光灯投射的面在一个平面并垂直于水平面。
然后用文中提到的激光灯质量保证模体,使固定激光灯投射的面与模体上三个立方体的凹槽重合,进床行轴扫,得到的影像上,如果三个立方体的十字线同时在同一幅影像上出现,就可判断激光灯投射的横断面与扫描平面平行。
(2)设定虚拟等中心
虚拟等中心由三条固定和三条可移动激光线共同组成,冠状面激光灯的水平同样用多功能标线仪来确认。虚拟等中心的位置也是用激光灯质量保证模体来校正,把模体卡在定位床上,进床使内激光灯与模体上的凹槽重合,行轴扫,升降床扫描直到扫描平面的中心与模体的中心重合,出床500mm,模体的中心就是激光灯的虚拟等中心。
3结语
CT模拟随着放疗技术的更新,对其定位精度要求越来越高,CT模拟定位机各项QA受重视程度远远没有治疗机高,而模拟定位是实现精确放疗的基本手段。因此,要使精确放疗的实施真正做到位,进一步提高精确放疗的效果,必须对CT模拟机进行全面的质量控制和质量保证。
摘要：治疗计划系统图像来源是通过CT模拟定位机扫描得到的,机器几何位置关系的正确与否,直接影响精确放疗的精确性。本文主要介绍CT扫描定位床和激光定位灯的质量保证和经验。
关键词：CT模拟,定位灯,质量保证
参考文献
[1]AAPM REPORT NO.66.Quality assurance for computed-tomography simulators and the computed-tomography-simulation process[J].Medical Physics,2003,10(30):2762-2792.
[2]Nishidai T,Nagata Y,Takahashi M,et al.CT simulator:A new 3-D planning and simulating system for radiothera-py[J].Radiat Oncol Biol Phys,1990,18:499-504.
[3]贾明轩.CT模拟定位精度的影响因素探讨[J].中华放射肿瘤学杂志,2002,11(1):21-22.
CT模拟 篇7
飞利浦在放射治疗这一领域已经积累了近20 年的经验,作为一家以“创新为你”为品牌承诺的国际公司,不断通过革命性的技术创新,有力推动着放射肿瘤影像及治疗计划系统的进步和发展。自2000 年创造性地推出世界上第一台放射肿瘤专用大孔径CT模拟机——Ac QSim CT,并以此奠定行业标准。此后,飞利浦在大孔径CT模拟机的研发创新之路上一刻不曾停歇:短短四年之后,新品Brilliance CT Big Bore——16 层大孔径4D-CT面世;2012~2014 年的三年间,飞利浦又不断对Brilliance CT Big Bore的软硬件进行了大幅提升和改进。时至今日,呈现在大众面前的这款Brilliance CT Big Bore大孔径4D-CT模拟定位机,已经被国内70 多家高端综合医院和肿瘤专科医院采购和使用,并受到国内外专家、学者的一致好评。在这个提倡精准医疗的时代,飞利浦大孔径4D-CT模拟定位机将助力放射治疗更加精准。
飞利浦Brilliance CT Big Bore大孔径4D-CT模拟定位机
创新流程敢于做出承诺
临床对放射治疗模拟定位的CT精度要求之严格有目共睹。早在2003 年,美国医学物理学家协会(AAPM)就发布了对于放疗模拟定位CT的国际性标准性文件TG66 号报告,要求临床误差小于2 mm。
在对Brilliance CT Big Bore的改进中,飞利浦创新性地采用了CT操作主台直接定位的工作流程,即病人无需CT扫描前预先放置Mark点,而直接CT扫描,通过CT操作主台上的Tumor L.O.C. 软件,直接找到病人肿瘤中心位置,将绝对坐标直接传输到移动激光灯及其他核心部件。完全改变了传统的二次摆位确定中心的操作模式,从而将在移动等中心过程中由于摆位引入的系统误差降到最低,大大提高了治疗精度,大幅度缩短了定位时间。目前,飞利浦是首家将符合AAPM TG66 号报告参数指标明确写入技术白皮书中的公司,并承诺误差小于2 mm。
无缝链接堪比黄金组
Brilliance CT Big Bore与Pinnacle被国际知名肿瘤中心视为黄金组合,这是由于Brilliance CT Big Bore与Pinnacle能够实现无缝连接和图像无损传输。同时,Pinnacle利用Brilliance CT Big Bore平台,在业界率先实现了真正的4D-CT功能,其4D-CT模拟解决方案包括4D-CT模拟定位、4D-CT自动勾画、4D-CT治疗计划。作为完整的4D-CT模拟解决方案,飞利浦提供了全面的扫描方式,包含前瞻式轴向及螺旋扫描、回顾式螺旋扫描以及呼吸门控硬件-Bellows,并于2011 年独家推出了True Image 4D基于呼吸幅度的4D后处理重建,使得4D图像更加清晰准确,可以更有效消除呼吸伪影,提高图像质量。
联合应用提高治疗精度
现代放射治疗更加强调精确性,呼吸门控技术与IGRT(图像引导) 的联合使用,对于解决这个问题具有决定性作用。大孔径CT必须具备呼吸门控技术,加速器必须具备IGRT功能,才能更好地提高治疗精度,也是未来的发展方向。呼吸门控技术要求在CT扫描和加速器治疗时同时采用,或在CT采集时采用回顾式呼吸门控扫描,治疗时采用普通治疗方式。因此,决定该技术是否可以实际应用取决于大孔径CT对加速器厂家的呼吸门控设备的兼容性。目前,飞利浦Brilliance CT Big Bore可以兼容瓦里安的RPM和医科达的ABC等呼吸门控系统。此外,Brilliance CT Big Bore的呼吸门控处理功能不仅在CT操作台上可以实现,还可以在独立的Pinnacle3 治疗计划系统或Ac QSim3 CT模拟工作站上进行处理。
打破常规满足临床需求
常规情况下,用于诊断的CT孔径只有70 cm,这对于一些特殊体位要求的病例无法完全满足,而Brilliance CT Big Bore具有业界目前最大的85 cm孔径,可以满足目前放疗定位中各种体位要求,并能够轻松实现使用乳腺托架等特殊固定设备的定位及透视要求。同时Brilliance CT Big Bore也是业内唯一具有60 cm真实扫描FOV的大孔径CT,可以令医生更全面地观察病人,帮助对靶区进行定位、剂量计算及计划制定,而且真实扫描FOV得到的图像从成像原理到实际图像质量均优于EFOV以及HDFOV的图像。相比于常规CT 512×512 的重建矩阵, Brilliance CT Big Bore具有1024×1024 的超大重建矩阵,比传统的分辨率信息量提升4 倍,这对微小病变的临床诊断极为有利。此外,飞利浦还为客户准备了专业化的肿瘤放疗技术支持团队,不仅能够为医院提供优化的产品解决方案和建议,还为国内顶级医院之间开展科研合作和学术交流搭建更高、更好的交流平台。