双能CT虚拟单能量图像在放疗计划系统中的应用研究
2021-10-11李京肖青张祥斌戴谷宇柏森钟仁明
【作 者】李京,肖青,张祥斌,戴谷宇,柏森,钟仁明
四川大学华西医院 放疗科,成都市,610041
0 引言
双能CT的特点是高低两种能量同源、同时、同向进行扫描,一次扫描后可以重建不同千电子伏特(keV)对应的虚拟单能量图像,重建原理是将原始图像分离成两种基础物质(通常用水和碘)并获取物质密度投影数据对,通过在给定keV处线性组合质量密度图来合成虚拟图像[1],能提供准确的CT值[2],有替代常规图像进行放疗靶区勾画和剂量计算的可能。
与常规图像相比,VMI可以改善软组织对比度和对比噪声比(contrast-to-noise ratio,CNR)[3]。高keV图像可以减少金属伪影,改善金属伪影对靶区及危及器官勾画和剂量计算的不良影响[4]。已有研究证明:VMI在40 keV时可显著提高胰腺癌肿瘤对比度和CNR[5],实现大肠癌肝转移的最佳定量和定性病变描述[6],改善腹部恶性淋巴瘤的病变轮廓显示[7];在60 keV时能获取更好的头颈部肿瘤对比度和CNR[8],可用于在深度学习网络中[9]自动勾画头颈部危及器官;在75 keV时对肺癌患者的肿瘤显示和CNR最佳[10],用140 keV重建并使用MARS(metal artifact reduction software)能很好地降低金属伪影,且改善剂量计算问题[11]。
剂量计算是放疗计划的重要环节,治疗计划系统将图像的CT值转换成相对电子密度后才能进行剂量计算。因此VMI应用于放疗的前提是探究其图像能否被TPS识别,CT值转化成相对电子密度后剂量计算结果的准确性。多项实验使用DECT完成模体CT值到电子密度的转化[12-14],但是VMI实际应用于放疗计划的剂量学研究尚不完善。笔者使用已获得放疗医生和物理师批准的计划,将相同的计划参数移植到VMI和常规图像上,探究剂量分布的差异。……
