基于图像配准分析的锥形束CT在肺癌患者精确放疗中的摆位误差研究

摘要

目的 利用VARIAN Clinac-IX加速器锥形束CT(CBCT)功能,研究刚性图像配准算法和形变图像配准算法两者哪种更适合于与计划CT图像进行配准,并对10例肺癌患者进行摆位精确度验证,分析其摆位误差并探讨靶区的外放边界.方法 随机选取图像引导放疗(IGRT)的10例肺癌患者,分别采用刚性图像配准算法和形变图像配准算法2种算法配准CBCT图像和计划CT图像,并根据轮廓指标进行评估,选用最优的图像配准方案,并统计每例患者每天在左右(X)、头脚(Y)、垂直(Z)方向上的摆位误差,分析摆位误差结果并根据公式计算出肺癌靶区的临床外放边界.结果 通过刚性图像配准与形变图像配准比较,形变图像配准能更好获得不同模态或相同模态不同时期的图像中器官形态、位置的变化.患者在X、Y、Z轴的摆位误差分别为(0.04±0.16)cm、(0.09±0.32)cm、(-0.02±0.13)cm,患者在X、Y、Z形成的u、υ、w旋转误差分别为(0.41±0.64)°、(-0.20±0.57)°、(0.06±0.62)°.计算得出肺癌靶区的临床外放边界在X、Y、Z等3个方向上分别是0.78 cm、1.12 cm、0.68 cm.结论 胸部肿瘤放疗的摆位误差在头脚方向最为明显,利用CBCT并采用形变图像配准算法可以测量肺癌患者的摆位误差并在线校正,减少摆位误差,根据误差值,估算出合理的靶区外放值,从而更好治疗靶区和保护危及器官.