基于计划目标剂量的锥形线束CT图像配准方法研究

作者：王业伟; 李鑫; 王赫隆; 冯丽娜; 白彦灵^*

来源：中华放射肿瘤学杂志, 2023, 32(12).

• 放射疗法, 线上自适应
• 剂量引导图像配准
• 多目标优化

目的探究一种以剂量体积直方图参数为优化变量, 使用多目标优化算法的剂量优化配准算法, 以提高锥形线束CT(CBCT)图像验证匹配的准确性。方法回顾性分析哈尔滨医科大学附属肿瘤医院2022年收治的6例肺癌和5例宫颈癌患者的28套CBCT图像。以骨性配准的结果为剂量配准算法的初始点, 在其周围的三维空间内计算各位移点的通量加权灰度均方差, 并使用无监督k均值聚类方法筛选候选位移点。使用有限尺寸笔形束算法计算各候选位移点的三维剂量分布, 并提取直方图剂量指标作为多目标优化算法的优化变量。使用多目标遗传算法求解Pareto最优解集后, 根据预设的目标权重方案求解最优唯一解。结果采用剂量优化配准后, 肺癌病例计划靶区(PTV)的D90%、D95%、D98%、Dmean、适形度(CI)指标, 较常规配准策略分别平均提高0.23 Gy、0.49 Gy、1.05 Gy、0.15 Gy、0.03, 危及器官的剂量差异无统计学意义。宫颈癌病例PTV的D90%、D95%、D98%、Dmean、CI指标, 较常规配准策略分别平均提高0.72 Gy、1.15 Gy、2.53 Gy、0.24 Gy、0.05, 部分危及器官评估指标降低1.06～1.81 Gy。结论剂量优化配准方法可有效提高靶区覆盖度并降低危及器官剂量, 减少刚性配准算法的残余误差, 可作为自适应放疗技术的流程之一。

• 单位
  哈尔滨医科大学