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放射疗法

放射疗法

快速切换的双能荧光透视轨迹在放射疗法期间跟踪肿瘤

18 Jun 2019
双能成像组
Loyola大学芝加哥双能成像组(左右):Rakesh Patel,Maksat Haytmyradov,John Roeske,Murat Surucu和Roberto Cassetta。

在不使用标记物的情况下追踪肺肿瘤的能力可以使治疗剂量递送更有效并且减少暴露于健康周围组织。一种选择,使用X射线成像,受到无法充分可视化肿瘤重叠骨骼的限制。研究人员 洛古拉大学医学中心 现在表明,快速千伏(KV)切换双能荧光透视可以提高无标记肿瘤跟踪的准确性,当与去除骨骼的软件和增强软组织(Med。物理。 10.1002/mp.13573)。

研究团队以前使用线性加速器的板载成像器评估了顺序双能成像(Med。物理。 10.1118/1.4903892)。该研究表明,随着呼吸和器官运动人工制品,序列双能荧光检查以及其限制的疗效。该团队假设通过以高帧速率快速交替X射线管电位,这种运动伪影将被降低,并且可以实时进行双能成像。

为他们的最新研究,研究人员使用了快速kV切换荧光透视原型。 瓦里安医疗系统 产生交替的60和120 kVP X射线。为了模拟肺部的胸部解剖和肿瘤呼吸运动,它们使用含有3D拟人脊柱和肋骨和球形的动态胸部运动幻像“tumour”能够产生复杂的运动。它们在直径为5至25mm的五个肿瘤插入物上成像。插入件被编程为在幻像中移动’s inferior–优越的方向,垂直于X射线束,以模仿呼吸运动。

Fast-kV switching imager prototype

研究人员在15帧/ s中获取了图像并使用内部开发的软件创建了骨减去的图像。然后,它们计算了幽灵区域的跟踪成功率和准确性,其中靶重叠肋骨和脊柱的幻象区域,以比较单能和双能成像方法的性能。

该团队还改变了CT切片厚度来评估和优化模板质量。它们确定CT切片厚度为0.75mm,导致最小5 mm目标的最低跟踪误差。

“我们的研究结果表明每个肿瘤大小可能存在一系列最佳的切片厚度,”研究人员写道。对于单能成像,最小的CT切片厚度可优选5至10mm的肿瘤直径,而对于较大的肿瘤(15–25 mm)需要小于3mm的CT片厚度。对于双能成像,小于3mm的切片厚度将导致直径低于25mm以下的所有靶标的相当的跟踪误差。

“对于最小的模拟肿瘤,5毫米直径的目标,观察到最显着的收益,”解释学术共同主体调查员 约翰罗斯克. “特别地,对于5 mm目标,存在仅在使用单能成像的几个帧上跟踪运动的情况。双能成像的添加显着提高了该小目标的跟踪成功率。”

作者使用跟踪肿瘤的预测和预期位置之间的平均绝对误差计算了单次和双能成像的跟踪精度。除了5毫米目标,双能成像在所有模拟运动类型中的双能量成像优于单能成像。当5 mm肿瘤重叠的模拟脊柱的模拟脊柱时,静电,慢速运动的双能量跟踪成功率分别为24%,38%和54%,而单一的0%,3%和3%相比 - 追踪。通常,对于重叠脊柱的肿瘤而不是重叠肋骨,观察到更大的改进。

作者还注意到,在单能成像上较高的峰顶叶比率和改进的双能量的跟踪精度可以在临床环境中提供优势,其中肿瘤可能具有不同的密度,而不是理想的形状。

该研究是Loyola大学医疗中心与Varian研究实验室之间的联合倡议。罗斯克讲述 物理世界 与行业合作的调查员Hassan Mostafavi合作,他们正在将他们的学习从台式系统转移到Linac,并且已经在开发人员模式下实现了快速的KV切换 真正的 放射疗法系统。它们还重复了许多研究以使用Benchtop系统验证其发现。完成这些研究后,目标将是评估其在患者小群队列的IRB(机构审查委员会)批准的方法。

当被要求推测这种无价值肿瘤跟踪技术时,Roeske表示,Roeske表示,领先作者Maksat Haytmyradov将在今年出现Fast-KV切换的初步表征’s Astro年会.

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