4D-CBCT优质重建新方法研究

发布时间：2022-01-05 20:13

　　随着当今社会肿瘤发病率的提高,人们越来越关注肿瘤防治领域的发展。放射治疗作为临床对抗肿瘤的主要手段之一,因其无创的优势而得到广泛应用。近年来,随着相关基础学科的发展,学者们将放疗技术与自动控制技术相结合,开发出 了三维适形放射治疗（Three-Dimensional Conformal Radiation Therapy,3DCRT）、调强放射治疗（Intensity Modulated Radiation Therapy,IMRT）等技术。这类放疗技术旨在缩小靶区的同时在靶区内外形成较大梯度的剂量变化,所以对靶区的准确性要求较高,靶区位置的偏移将会导致正常组织吸收大量的辐射剂量,引发比传统放疗形式更加严重的副作用。图像引导放疗技术（Image-guided Radiotherapy,IGRT）将放疗设备与影像设备相结合,在放疗过程中进行实时成像,调整靶区对肿瘤进行动态覆盖。目前临床IGRT系统中普遍使用3D-CBCT（Three-Dimensional Cone beam CT）技术进行成像,扫描时间大约为1分钟。由于人体呼吸运动的存在,所采集的CBCT数据包含多个呼吸周期,通过这类... 

【文章来源】：南方医科大学广东省

【文章页数】：116 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１－１四代ＣＴ扫描方式图解??Ｆｉｇ．?１－１?Ｆｏｕｒ?ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ＣＴ?ｓｃａｎｎｉｎｇ??

阶段采用的是轴向扫描，即在某一截面下进行长于一个呼吸周期（４？６ｓ）的数据??采集，随后移至下一截面重复上述数据采集过程，直至完成整个肿瘤所处区域??的数据采集。由于每个断面的扫描时间在数秒以上，且扫描总时长在扫描区域??不变的情况下随着层厚的改变而改变，层厚越薄，则扫描时间越长。这种数据??采集方式令病患在完成一次４Ｄ－ＣＴ扫描所受到的辐射剂量为典型螺旋ＣＴ扫描??的六倍以上［４５］。再者，因为４Ｄ－ＣＴ不是连续成像，在断面之间会存在不一致性，??从而影响放疗计划的制定。为了解决４Ｄ－ＣＴ因其技术本身带来的问题，科学家??们基于现有ＣＢＣＴ成像系统，希望能够研发出基于４Ｄ＿ＣＢＣＴ成像技术的放疗系??统。但是因硬件结构的限制，目前临床ＣＢＣＴ的转速有限，投影数据进行相位??拆分后，特定呼吸相位下的投影数目过少，如何实时、优质的重建出４Ｄ－ＣＢＣＴ??（Ｆｏｕｒ?Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ?Ｃｏｎｅ?Ｂｅａｍ?ＣＴ）图像来完成对肺部肿瘤的位置确定、运动追??踪、调整术前射线剂量分布等工作，是目前临床肿瘤放射治疗过程中迫切需要??解决的问题之一。??ｔ呼吸信号?ｒ＂，、，??

呼吸相位）。随后根据每个投影数据身上的时间信息对投影数据进行相位分类，??最后利用重建算法对各相位下的投影数据进行三维图像重建，构建一个随时间??变化而变化的三维图像序列，即４Ｄ－ＣＢＣＴ序列图像，如图１－３所示。相对于４Ｄ－ＣＴ??来说，４Ｄ－ＣＢＣＴ的机架只需旋转一周即可完成数据采集并直接针对肿瘤区域进??行三维重建，由于不受逐层扫描的限制，所以其图像具备各向同性特性，这为??准确估计肿瘤大小、形状奠定了基础。而且由于ＣＢＣＴ转速较低，从另一方面??来说解放了机械结构设计，使得４Ｄ－ＣＢＣＴ更容易与其他成像设备或者治疗设备??结合，发挥作用。相对于３Ｄ－ＣＢＣＴ，?４Ｄ－ＣＢＣＴ可以提供更多的肿瘤相关信息，??如由呼吸运动引发的肿瘤形状改变、肿瘤位移信息等［４６，４７］。这些肿瘤相关信息??可以作为临床参考，让医生在放疗过程中对放疗计划做出相应调整，实现放疗??过程中靶区位置和放疗剂量的实时监控与调整

【参考文献】：
期刊论文
[1]医用X射线技术发展综述（一）──为纪念伦琴发现X射线一百周年而作[J]. 庄天戈.  中国医疗器械杂志. 1995(05)

博士论文
[1]基于系统建模的低剂量CT重建研究[D]. 张华.南方医科大学 2014



本文编号：3571003