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小FOV 增强CT图像应用于靶区勾画的研究

胡胜文 郭瑞锋 刘佳 麦燕华 梁玉新

广东医科大学附属医院肿瘤中心,湛江,524001

摘要: 寻求同时满足剂量计算和靶区勾画的CT扫描方式。方法:平扫CT和增强CT在扫描过程中采用不同FOV的值,以获得更高分辨率的增强CT图像。结果:增强CT图像的分辨率得以提高。结论:采用不同FOV值扫描的增强CT符合临床使用,为靶区勾画提供高分辨率的图像。
关键词: FOV;分辨率;图像融合;靶区勾画
DOI:10.12721/ccn.2022.160372
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前言:

放疗计划中,经常要扫描一个系列的平扫CT和一个系列的增强CT,在放疗计划系统进行图像融合后,分别用于剂量计算和靶区勾画。平扫CT使得剂量计算更加准确,增强CT使得在靶区勾画时靶区及危及器官显示更加清楚。CT扫描时,视野(FOV:Field of View)是影响图像质量的重要因素,研究表明小FOV影像在临床上具有一定的优势[1-6]。通常,患者的在放疗过程中需要使用体位固定板进行体位固定,放疗中必须采用大FOV进行扫描。但是在CT图像的FOV值增大的同时, CT图像的分辨率在降低,这会影响到放疗医师对靶区及危及器官的勾画效果。为了解决这对矛盾,我科不同专业的工作人员一起,寻找到一种采用不同FOV CT图像融合的方法,确保剂量计算准确的同时,让放疗医生能在高分辨率下的增强CT图像上勾画靶区和危及器官。

1材料与方法:

1.1设备与软件

本研究选用飞利浦公司生产的大孔径CT模拟机Brilliance CT Big Bore 进行平扫和增强CT扫描,扫描完毕的CT图像经DICOM网络传送到飞利浦公司开发的Pinnacle 3 V9.8放疗计划系统(TPS)进行靶区勾画和放疗计划设计(剂量计算)。所设计的放疗计划传输至医科达公司生产的配备了Agility机头的Synergy VMAT医用直线加速器进行治疗。Pinnacle放疗计划系统在显示图像时有两种显示方式可以选择,分别为邻近差值和双线性差值,

1.2CT扫描方法

扫描前,使用头颈肩体位固定板、头枕、热塑垫和热塑膜一起将患者固定并进行CT扫描,除FOV值设置不同外,其它所有的扫描参数设置如下:管电压:120kV,管电流:325mAs/Slice,扫描层厚:3mm,分辨率:Standard,准直器:16mm1.5mm,重建方式:iDose3,过滤器:Standard(B),图像像素大小:512512,螺旋臂架旋转周期:0.75秒。

1.2.1相同FOV的扫描(sFOV)

     采用上述的扫描参数进行在扫描,考虑体位固定板的最大宽度是62cm,平扫CT和增强CT采用相同的FOV值,FOV值为66cm。两个系列的CT图像同时传送至Pinnacle TPS。在使用不同FOV值扫描之前,本科室一直使用这种扫扫描方式。

1.2.2增强CT以不同FOV扫描(dFOV)

在扫描完毕平扫CT后扫描增强CT前,改变增强CT扫描的FOV值为30cm。扫描完毕后将两个系列的CT图像传输至Pinnacle TPS。

考虑到增强及多次扫描对患者的影响,本研究没有在同一患者同时采用sFOV和dFOV的扫描方式。

1.3患者选择

选取广东医科大学附属医院2019年进行治疗的10例鼻咽癌患者,男6例,女4例,年龄31-72岁,中位年龄45.3岁。4例患者采用sFOV方式进行扫描,6例患者采用dFOV方式进行扫描。增强CT影像上勾画的靶区分别包括GTVnx、GTVnd、CTV1 和 CTV2;考虑摆位误差等因素扩充上述靶区分别为 PGTVnx、PGTVnd、PCTV1和 PCTV2;危及器官包括脊髓、脑干、视神经、视交叉 、晶体 、眼球 、喉、腮腺 、下颌骨 、颞叶,颞颌关节等。利用Pinnacle TPS 为上述患者设计 6 MV VMAT 计划。

1.4图像显示方式

Pinnacle 放疗计划系统提供了邻近插值(Nearest neighbor)和双线性插值(Bi-linear)两种CT图像的显示方式,为了体现不同FOV所带来改变的效果,本研究中CT的显示采用邻近插值的显示方式。

2结果

对比10例实验患者的CT,可以发现传统的sFOV扫描方式和增强CT分辨率低,图像质量差的特点,见图1(a)和图2(a)。采用dFOV方式扫描的增强CT的图像具有图像分辨率高,图像质量好的特点见图2(b)。后者为放疗医生勾画靶区及危及器官提供了有力影像工具。

19.png(a)FOV为66cm                         (b) FOV为30cm

图1 不同FOV的平扫CT

20.png(a)FOV为66cm                        (b) FOV为30cm

图2 不同FOV的增强CT

3讨论

由于在增强CT作剂量计算时会导致一定的剂量偏差,放疗物理师需要在平扫系列CT进行计划设计及剂量计算,而体位固定板作为放疗中体位固定的工具,需要与人体一起参与剂量计算,过小的FOV值扫描将使体位固定板在CT图像中缺失,这会导致经过缺失固定板的照射野的剂量计算与实际治疗的存在偏差,人为地增加的剂量误差。而需要增大FOV值以使体位固定板全部落入CT图像中是剂量计算所要求的必备条件,但是这会导致图像分辨率降低,图像质量变差,为靶区及危及器官勾画提供了困难。考虑了放疗医生一般在增强CT上勾画靶区,故可以在CT扫描时采用不同的FOV值进行扫描,也就是dFOV方式,经多次的临床实践验证,达到符合临床使用的高分辨率的增强CT图像的要求。

有时候一些患者只扫描的平扫的CT,而没有扫描增强CT,医生勾画靶区的时候只能在平扫CT上进行勾画,为了提供高分辨率的图像给医生勾画靶区,可以利用CT模拟机的配套软件,采用小FOV值对原CT数据进行重建,得到高分辨率的平扫CT作为副图像用于靶区勾画,见图1(b)。

张婷玉等[7-11]研究了CT/MRI用于靶区勾画,张鹏博等[12-15]研究了PET-CT用于靶区勾画,但是这些研究都是基于昂贵的MRI,PET-CT设备,对于一般的医院不具备这些条件。而本文讨论的不同FOV平扫CT与增强CT的融合用于靶区勾画,具有更加广泛的意义,普遍使用与开展放疗的县级医院。

4 结论

本文研究表明在放疗患者的CT定位扫描中,采用小FOV值得方法进行增强CT的扫描,在确保平扫CT包裹整个体位固定板的同时,可以显著提高增强CT图像的分辨率,对放疗医生勾画靶区及危及器官有一定的临床指导意义。

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