放疗摆位偏移检测二维和三维X射线图像自动配准技术对比研究

作者：袁珂; 邓小武; 陈立新; 罗广文; 孙文钊; 靳光华; 黄伯天; 王石

来源：中华肿瘤防治杂志, 2014, 21(15): 1184-1189.

DOI：10.16073/j.cnki.cjcpt.2014.15.001

• 影像引导放射治疗
• 图像配准
• 摆位偏差
• 精度

目的:比较常用的二维和三维X射线图像自动配准技术在影像引导放疗摆位偏移检测中的应用精度和效率。方法:使用仿真人头颈和胸腹模体模拟放疗摆位偏移,并通过加速器机载电子射野影像系统(electronic portal imageing device,EPID)和X射线容积影像系统(X-ray volune imaging,XVI)分别获取兆伏级X射线照片(megavoltage digital radiograph,MVDR)、千伏级数字X射线照片(kilovoltage digital radiograph,KVDR)和锥形束电子计算机断层图像(cone beam CT,CBCT)。将上述图像与计划的数字重建X射线图像(digital reconstructed radiography,DRR)和CT图像进行自动灰度配准得到配准偏移,比较配准偏移与实际偏移的误差,配准误差的可信区间(confidence interval,CI),影像获取和配准操作的总耗时。结果:体模的3种图像自动灰度配准误差ΔMVDR、ΔKVDR和ΔCBCT,头颈部分别为(1.50±0.30)、(1.32±0.27)和(1.85±0.35)mm,胸腹部分别为(3.21±0.89)、(2.07±0.53)和(1.95±0.64)mm,头颈部配准误差的95%CI分别为1.18(0.872.05)、1.07(0.791.86)和1.38(1.162.54)mm,胸腹部分别为3.49(1.474.96)、2.09(1.023.11)和2.51(0.703.21)mm。3种自动图像配准方法中,图像获取和配准所需要的平均时间分别为(525±173)、(346±162)和(620±180)s,KVDR的配准的误差区间最小,图像获取和自动配准速度最快。结论:测试的二维和三维X射线图像自动配准均>1mm并可能影响临床治疗的准确性,其中KVDR方式的配准精度和效率最优。在放疗摆位应用中应按临床要求进行评估及选择合适的图像和配准技术。

• 单位
  华南肿瘤学国家重点实验室; 清华大学; 中山大学肿瘤防治中心