物理•生物•技术
呼吸运动对4D锥形束CT图像质量影响分析
中华放射肿瘤学杂志, 2018,27(8) : 763-768. DOI: 10.3760/cma.j.issn.1004-4221.2018.08.011
摘要
目的

研究四维锥形束CT (4D-CBCT)的成像质量与呼吸运动特征参数间的关系。

方法

将Catphan500图像质量检测模体通过固定装置固定在Mapcheck XY运动平台之上,通过控制平台模拟静止以及19种呼吸运动状态,在各种运动状态下使用Synergy加速器对图像质量检测模块进行4D-CBCT扫描。通过分析重建图像的10个分时相下图像的几何精确性、空间分辨率、低对比可识别度、CT值均匀性以及运动位置准确性等指标,得到4D-CBCT的图像质量和运动方向、幅度和周期3个特征参数的关系。

结果

当静止或只有左右方向时,重建图像不正常,图像质量显著差于有头脚方向运动的情况。对比度噪声比随运动周期增加而降低,当周期从2 s增加为6 s时,对比度噪声比从3.33降低到1.72(P<0.01),几何精确度、空间分辨率和矢状位受呼吸运动影响不显著。

结论

4D-CBCT图像质量中对比度噪声比、水平和垂直方向的几何精确性以及运动位置精确性受呼吸运动影响显著,图像空间分辨率和矢状位几何精确性受呼吸运动影响不显著,4D-CBCT需要周期性的SI方向的运动介入,过于平缓或者无周期性规律的运动会影响图像质量甚至导致图像不能正确重建。4D-CBCT图像重建需要SI方向的周期性运动介入,图像质量同时受呼吸运动振幅和周期的影响,4D-CBCT扫描推荐患者呼吸周期<6 s,振幅>0.75 cm。

引用本文: 杨昕, 张可, 任信信, 等.  呼吸运动对4D锥形束CT图像质量影响分析 [J] . 中华放射肿瘤学杂志, 2018, 27(8) : 763-768. DOI: 10.3760/cma.j.issn.1004-4221.2018.08.011.
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四维锥形束CT (four-dimensional cone beam CT,4D-CBCT)可减少由呼吸所产生的运动伪影,为肿瘤放疗的研究热点和方向[1,2]。呼吸运动会影响胸部器官和上腹部器官的位置和形状,使其随呼吸作周期性运动。这导致CBCT图像产生脏器结构模糊、轮廓不整齐、分辨率下降等影响,从而影响患者复位的准确性。4D-CBCT与传统的3D-CBCT相比,将扫描得到的投影按照时相划分并分别进行重建,提供呼吸过程中患者解剖结构随时序的变化,减小呼吸运动对CBCT图像质量的影响,对修正患者摆位误差具有重要的意义[3]。考虑到呼吸运动对放疗的影响以及治疗精度的严格要求和系统本身的复杂性[4,5],为了保证IGRT的有效执行,须分析不同呼吸运动对4D-CBCT图像质量的影响,而目前尚缺少这方面的系统研究。本研究模拟呼吸运动,建立相应的检测方法,分析4D-CBCT图像质量与呼吸运动特征参数的关系。

 
 
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