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基于双边滤波的滑动运动补偿4D-CBCT仿真成像研究
1
作者 游涛 李春梅 +2 位作者 戴春华 陈德玉 党军 《中国辐射卫生》 2021年第3期269-275,281,共8页
目的将双边滤波引入基于可变形矢量场(DVF)的4D-CBCT重建,实现全自动滑动运动补偿4D-CBCT重建。方法首先利用所有相位投影,用改良的运动补偿瞬时代数重建技术(Modified Simultaneous Algebra Reconstruction Technique,mSART)生成高质... 目的将双边滤波引入基于可变形矢量场(DVF)的4D-CBCT重建,实现全自动滑动运动补偿4D-CBCT重建。方法首先利用所有相位投影,用改良的运动补偿瞬时代数重建技术(Modified Simultaneous Algebra Reconstruction Technique,mSART)生成高质量参考相位。初始4D-DVF通过0%相位和其他相位图像依次配准生成。之后通过配准目标相位测量投影和参考相位变形到目标相位后的正投来优化求解4D-DVF。优化过程中的损失函数平滑约束项中引入双边滤波。其包含3个子核:空间域Guassian核;图像强度域Guassian核;和DVF域Guassian核。选择合适的子核方差提取滑动运动,采用非线性共轭梯度算子优化,用B样条心脏躯干体模(NURBS-based Cardiac-Torso phantom,NCAT phantom)验证算法。采用量化评价指标:Root-Mean-Square-Error(RMSE)和最大误差(MaxE);重建图像提取的肺轮廓Dice系数和相对重建误差(RE)评价算法性能。结果NCAT模体的双边滤波重建运动轨迹的RMSE/MaxE为0.796/1.02 mm;原始重建方法的相应结果为2.704/4.08 mm。图像中的特定结构如肋骨位置,心脏边缘的定义,纤维结构通过双边过滤都得到了更好的纠正。结论开发了一种基于双边滤波的全自动滑动运动补偿4D-CBCT方案,数字模体研究证实了改进的运动估计和图像重建能力,其可被用作肺SBRT治疗的4D-CBCT图像引导工具。 展开更多
关键词 滑动运动 双边滤波 4d-cbct 变形向量场 同步重建
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基于4D-CT和4D-CBCT扫描研究呼吸运动对模体成像体积的影响 被引量：9
2
作者 刘首鹏 廖雄飞 +2 位作者 黎杰 王首龙 郎锦义 《肿瘤预防与治疗》 2021年第1期53-58,共6页
目的∶应用运动模体研究呼吸运动对四维CT(fou-dmensional computed tomgraphy,4D-CT)和四维锥形束CT(fou-dmensional cone beam compated tomgmpy,4D-CBCT)成像结果的影响。方法∶利用QUASAR运动模体模拟16种呼吸模式,其中振幅设定为5m... 目的∶应用运动模体研究呼吸运动对四维CT(fou-dmensional computed tomgraphy,4D-CT)和四维锥形束CT(fou-dmensional cone beam compated tomgmpy,4D-CBCT)成像结果的影响。方法∶利用QUASAR运动模体模拟16种呼吸模式,其中振幅设定为5mm、10 mm,20mm和30mm四种;频率设定为10次/min、12次/min、15次/mi和20次/min四档。运用4D-CT和4D-CBCT对16种呼吸模式下的QUASAR模体进行扫描。将获取的图像通过D-COM网络传输至MIM工作站,分别在各时相CT图像中勾画出QUASAR模体中包含的特定模块(直径分别为1cm、2 cm的球体以及边长为3cm的正方体,密度为1.41 gcm^2),统计并比较各时相CT图像中不同模块的体积。结果∶16种呼吸模式下,4D-CT扫描得到的图像结果显示,QUASAR模体中直径为1cm,2cm的球体以及边长为3cm的正方体体积变化率平均值分别为62.42%±47.64%、35.95%±32.①%和32.71%±20.31%,而4D-CBCT扫描得到的结果分别为48.59%±26.7%,8.80%±1.43%和I8.19%±9.05%;4D-CT扫描结果显示16种扫描模式下如%~70%时相三个插件体积变化相对其他时相平稳,且体积变化率平均值分别下降至3.02%±14.12%、17.29%±7.58%和23.43%±11.11%。与4D-CT相比,4D-CBCT得到的扫描结果各时相体积变化相对稳定。结论∶呼吸运动会影响4D-CT和4D-CBCT成像的结果,针对运动模体,4D-CT和4D-CBCT扫描的图像结果体积均偏大,4D-CT中40%~70%的呼吸时相体积与真实体积更接近,建议在肿瘤体积勾画与呼吸门控治疗时使用40%~70%时相。 展开更多
关键词 QUASAR 模体 4D-CT 呼吸运动 4d-cbct
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4D-CBCT应用于肺癌SBRT的摆位误差研究 被引量：4
3
作者 张玮婷 童远和 +4 位作者 李樟 邹雄伟 罗惠煌 赖青青 倪晓雷 《医学理论与实践》 2019年第9期1346-1348,共3页
目的:研究4D-CBCT应用于肺癌SBRT的完整呼吸状态下的配准结果,分析初摆位误差和二次摆位误差情况,为制定合理的肺癌ITV外放边界值提供依据。方法:选取15例接受肺癌立体定向放疗的患者,利用医科达Synergy加速器机载的4D-CBCT行每次放疗... 目的:研究4D-CBCT应用于肺癌SBRT的完整呼吸状态下的配准结果,分析初摆位误差和二次摆位误差情况,为制定合理的肺癌ITV外放边界值提供依据。方法:选取15例接受肺癌立体定向放疗的患者,利用医科达Synergy加速器机载的4D-CBCT行每次放疗前扫描,采用灰度值配准方式配准4D-CBCT重建影像与计划CT影像,得到患者头脚、左右、前后三个方向上的初摆位误差和二次摆位误差值,并计算ITV外放边界值。结果:15例患者共接受206次4D-CBCT扫描, LR、SI、AP方向上,初摆位误差分别为(3.4±0.5)mm、(5.3±0.7)mm、(2.2±0.5)mm;二次摆位误差分别为(0.3±0.4)mm、(1.8±1.1)mm、(0.3±0.3)mm;初摆位校准前,ITV的外放边界值为7.4mm、8.9mm、7.2mm;摆位校准后,ITV的外放边界值为2.4mm、4.8mm、2.6mm。结论:应用4D-CBCT观察完整呼吸状态下的配准结果,对摆位误差进行在线校正,能够显著减小摆位误差,提供更为合理的ITV外放边界值,有效降低正常组织受照范围,提高肺癌立体定向放疗精度。 展开更多
关键词 肺癌 立体定向放疗 4d-cbct 摆位误差 ITV外放边界
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4D锥形束CT在肺癌立体定向放疗中的应用研究
4
作者 刘利彬 胡彩容 +2 位作者 郑步宏 刘银凤 傅万凯 《医疗装备》 2022年第23期10-13,共4页
目的分析3D锥形束CT(3D-CBCT)与4D锥形束CT(4D-CBCT)在肺癌立体定向放射治疗(SBRT)中的应用效果,为临床肺癌SBRT提供合适的图像引导策略。方法选取2020年9月至2021年4月医院收治的17例非小细胞肺癌行SBRT患者,在每次治疗前均行3D-CBCT和... 目的分析3D锥形束CT(3D-CBCT)与4D锥形束CT(4D-CBCT)在肺癌立体定向放射治疗(SBRT)中的应用效果,为临床肺癌SBRT提供合适的图像引导策略。方法选取2020年9月至2021年4月医院收治的17例非小细胞肺癌行SBRT患者,在每次治疗前均行3D-CBCT和4D-CBCT扫描,分析3D-CBCT与4D-CBCT匹配结果、上肺与下肺的匹配结果、中央型肺癌和周围型肺癌的匹配结果,并分析上肺与下肺的运动幅度差异。结果3D-CBCT与4D-CBCT在左右(LR)、头脚(SI)、腹背(AP)方向对比差异无统计学意义(P>0.05);上肺与下肺在SI方向差异有统计学意义(P<0.05);中央型和周围型肺癌在LR、SI方向差异有统计学意义(P<0.05);在SI、AP方向运动幅度差异有统计学意义(P<0.05),3D运动范围有统计学差异(P<0.05)。结论3D-CBCT和4D-CBCT都可应用于肺癌SBRT,但4D-CBCT能减少SI方向呼吸运动导致的内部肿瘤位置不确定性,从而提高图像引导的精确性。 展开更多
关键词 肺癌 3D-锥形束CT 4D-锥形束CT 立体定向放射治疗 摆位误差
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4D CBCT在胸部肿瘤影像引导下自动配准精度及其影响分析 被引量：5
5
作者 李治斌 钟仁明 柏森 《四川大学学报（医学版）》 CAS CSCD 北大核心 2020年第6期834-838,共5页
目的 研究胸部肿瘤患者进行放射治疗时,使用4D锥形束CT(CBCT)作为图像引导策略,选用自动配准方式进行图像配准,分析其针对胸部不同种类肺部肿瘤的精度,为临床使用4D CBCT提供指导.方法 使用呼吸运动模体及两种肺插件模拟胸部两种肿瘤(... 目的 研究胸部肿瘤患者进行放射治疗时,使用4D锥形束CT(CBCT)作为图像引导策略,选用自动配准方式进行图像配准,分析其针对胸部不同种类肺部肿瘤的精度,为临床使用4D CBCT提供指导.方法 使用呼吸运动模体及两种肺插件模拟胸部两种肿瘤(肺内孤立性肿瘤和粘连性肿瘤)及其运动,对每种模拟肿瘤扫描4D CT,在各种人为摆位误差下扫描4D CBCT,使用手动和自动配准方式对各组4D CBCT进行配准.结果 肺内粘连性肿瘤组出现较多明显误配情况,以靶区大小创建蒙片及靶区外扩0.5 cm创建蒙片的自动配准方式与手动配准方式结果差异有统计学意义;肺内孤立性肿瘤组明显误配情况偶发,各种自动配准方式与手动配准方式结果差异均无统计学意义.结论 在使用4D CBCT作为胸部肿瘤患者图像引导策略时,对于与胸壁、纵隔等粘连的肿瘤不宜使用其自动配准程序;对于肺内孤立性肿瘤,自动配准方式与手动配准方式具有相似的配准精度,但仍需审核排除明显误配的情况. 展开更多
关键词 4D CBCT 自动配准算法 配准误差 摆位误差
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三维和四维锥形束CT在肝癌立体定向放疗中的靶区定位 被引量：2
6
作者 周玫娟 李桂英 陈雨娜 《基因组学与应用生物学》 CAS CSCD 北大核心 2020年第9期4333-4338,共6页
为了评价呼吸相关(4D)和不相关(3D)锥束计算机断层扫描(CBCT)在立体定向放疗定位碘油化肝癌中的准确性。碘油经动脉化疗栓塞后,通过自由呼吸立体定向放疗获得18例肝细胞癌的4D-CBCT扫描图。每个4D-CBCT收集1320个X射线投影,并分成十个... 为了评价呼吸相关(4D)和不相关(3D)锥束计算机断层扫描(CBCT)在立体定向放疗定位碘油化肝癌中的准确性。碘油经动脉化疗栓塞后,通过自由呼吸立体定向放疗获得18例肝细胞癌的4D-CBCT扫描图。每个4D-CBCT收集1320个X射线投影,并分成十个分箱。遵循4D注册工作流程,通过椎骨的初始骨标记和碘油的组织注册,将重建的时间加权平均CBCT与计划中通气(MidV)CT进行登记。将每个4D-CBCT的预测结合起来合成3D-CBCT,而不进行相分类。使用碘油化肿瘤,分别分析4D-和3D-CBCT从绝对和相对碘油位置治疗设置不确定度。研究显示,3D-CBCT具有比4D-CBCT更好的碘油造影效果,这主要是因为用于重建的投影增加了十倍。与3D-CBCT相比,运动伪影在4D-CBCT中较少。由4D-和3D-CBCT估计的系统误差和随机误差统一在头脚(CC)1 mm内、前后(AP)和左右(LR)方向0.5 mm内。CC方向上的系统误差和随机误差最大,3D-CBCT分别为4.7 mm和3.7 mm,4D-CBCT分别为5.6 mm和3.8 mm。由3D-CBCT和4D-CBCT计算得到的安全余量在CC,AP和LR方向上分别为2.1 mm、0.1 mm和0.0 mm。在自由呼吸立体定向放疗期间使用类脂质定位肝细胞癌时,3D-CBCT可充分替代4D-CBCT,3D-和4D-CBCT具有相似的预估余量。 展开更多
关键词 肝细胞癌 锥束计算机断层扫描 3D-/4d-cbct 碘油
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四维CT联合四维锥形束CT在肺癌立体定向放射治疗中的应用研究进展 被引量：3
7
作者 刘欣 张菲菲 段诗苗 《中国医学装备》 2024年第3期159-166,共8页
以立体定向放射治疗(SBRT)为代表的高精度放射治疗在肺癌治疗的各个阶段发挥重要作用,而医学影像技术的进步、更加精确的剂量计算方法以及先进的影像及剂量验证算法的应用则为高精准放射治疗的实现提供保证。四维CT(4D CT)能够较好的显... 以立体定向放射治疗(SBRT)为代表的高精度放射治疗在肺癌治疗的各个阶段发挥重要作用,而医学影像技术的进步、更加精确的剂量计算方法以及先进的影像及剂量验证算法的应用则为高精准放射治疗的实现提供保证。四维CT(4D CT)能够较好的显示肿瘤受呼吸影响的个体化运动,四维锥形束CT(4D-CBCT)作为勾画并获得肿瘤内靶区(ITV)的一种图像引导技术(IGRT),可以为实现精准治疗提供保证,上述两种技术结合能够纠正位移误差,实施监测肿瘤的运动范围并确保运动的靶区在照射范围内,是实施SBRT的保证。以肺癌精确放射治疗应用研究中的IGRT为切入点,综述4D CT联合4D-CBCT在肿瘤SBRT中的临床应用价值,旨在为肺癌的临床放射治疗提供参考。 展开更多
关键词 四维锥形束CT(4d-cbct) 四维CT(4D CT) 肺癌 图像引导的调强放射治疗 剂量学
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基于联合投影数据的动态锥束CT伪影消除算法
8
作者 职少华 蔡剑梅 +1 位作者 段嘉毓 牟轩沁 《中国体视学与图像分析》 2017年第3期293-298,共6页
动态锥束CT重建技术被广泛应用于人体呼吸运动状态成像目标的放疗锥束CT中。该技术在一定程度上可以削减由于运动引起的运动伪影,但每一个相位投影数据引入稀疏角问题并导致重建图像有严重的条形伪影。本文利用不同相位重建图像之间具... 动态锥束CT重建技术被广泛应用于人体呼吸运动状态成像目标的放疗锥束CT中。该技术在一定程度上可以削减由于运动引起的运动伪影,但每一个相位投影数据引入稀疏角问题并导致重建图像有严重的条形伪影。本文利用不同相位重建图像之间具有很强相关性这一特点,提出了一种简单并有效的方法来估计某一相位重建图像的全角度投影数据并应用于三维迭代重建框架中,从而有效消除了条形伪影。 展开更多
关键词 计算机断层成像 动态锥束CT 基于图像引导的放疗技术 迭代重建 联合投影数据
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