探究GE大孔径模拟定位CT不同FOV图像对放疗结构智能勾画精度的影响

 探究GE大孔径模拟定位CT不同FOV图像对放疗结构智能勾画精度的影响

文婷

广州中医药大学第一附属医院  广东 广州  510000

【摘要】 目的 探究GE大孔径模拟定位CT不同大小FOV图像对放疗结构自动勾画精度的影响。方法 随机选取头颈部、胸部、盆腔部肿瘤患者各10例，研究在不同FOV图像上进行靶区及危及器官自动勾画的精度差异。结果 在FOV等于50、60、70、80的图像上进行自动勾画时，靶区、晶体、视神经、视交叉、食管、甲状腺及乳腺的自动勾画结果的DICE系数存在统计学差异（p＜0.05）。在FOV50、60、70、80图像上自动勾画的豪斯多夫距离（HD）存在统计学差异（p＜0.05），其余危及器官的DICE值和HD值均无统计学差异。结论 大孔径CT重建不同大小FOV图像对临床上部分危及器官的自动勾画存在一定影响，因此在放疗结构勾画及放疗计划设计时对FOV的选择需要综合考虑。

【关键词】GE大孔径模拟定位CT;FOV；智能勾画;相似性系数；豪斯多夫距离

【引言】 随着现代放疗技术成熟和设备的不断发展，放疗体位固定装置种类更加丰富。而大孔径CT模拟定位机适用于各种尺寸的体位固定装置，并且可以采集肿瘤患者定位图像用于靶区勾画、放疗计划设计以及剂量计算，是最基础的放疗定位设备，多项临床研究表明，CT扫描得到的CT值受管电压、管电流、扫描层厚等影响[1-2]。在放疗临床工作中常常需要利用大孔径CT模拟定位机重建较大的FOV以获取患者更多的定位图像信息，而重建大FOV图像带来的对放疗结构智能勾画精度的影响需要被重视。本文通过随机选取头颈部、胸腹部、盆腔部肿瘤患者，对不同大小FOV重建图像的放疗结构智能勾画结果差异进行统计分析，为临床上选择合适的FOV进行放疗结构勾画提供参考。

材料与方法

1.1 放疗结构自动勾画对比分析

1.1.1 病例选择

随机选取在2020.1至2021.12接受大孔径CT定位肿瘤患者共90例，其中头颈部、胸部、盆腔部肿瘤患者各30例，每例病人CT选择扫描层厚2.5mm、管电压120KV、管电流335mA的扫描参数进行扫描。

1.1.2放疗结构自动勾画

将扫描得到90例患者原始数据进行后重建，得到50cm、60cm、70cm、80cm的FOV图像，导入Manteia自动勾画系统，对靶区周围危及器官进行自动勾画，最后将FOV为60、70和80图像智能勾画的结果与FOV为50的智能勾画结果对比，通过比较相似性系数（Dice值）、豪斯多夫距离（HD）来分析不同FOV图像靶区及危及器官智能勾画的差异。

戴斯相似系数（DSC）表示两个结构重叠区域所占的比例，取值0-1之间，越接近1表示两个结构越相似，DSC=2（A∩B）/ （|A|＋|B|），A表示CT1中的靶区和危及器官的体积，B表示CT2中的靶区和危及器官

豪斯多夫距离（HD）表示结构外轮廓的最大距离，其值越小说明两个结构的集合差异越小。HD(A,B)=max[h(A,B),h(B,A)]，HD(A,B)=max min||a-b||，其中||a-b||表示a点到b点的欧式距离，a、b分别为结构A、B边界上的点。

1.3统计方法

采用SPSS 22.0软件进行统计分析，数据符合正态分布，进行配对T检验，P<0.05为差异有统计学意义。

结果

2.1 放疗结构的自动勾画差异

在不同FOV图像上对靶区及危及器官进行自动勾画，其中靶区、晶体、视神经、视交叉、食管、甲状腺及乳腺的自动勾画结果的DICE系数及HD值存在统计学差异，其余危及器官DICE值及HD值无统计学差异，FOV越大，差异越大，如表1、表2、表3、表4：

表1 不同FOV图像靶区勾画结果DICE值

注：P1值为FOV60与50的比较，P2值为FOV70与50的比较，P1值为FOV80与50的比较

表2 不同FOV图像靶区勾画结果HD值

注：P1值为FOV60与50的比较，P2值为FOV70与50的比较，P1值为FOV80与50的比较

表3 不同FOV图像危及器官勾画结果DICE值

注：P1值为FOV60与50的比较，P2值为FOV70与50的比较，P1值为FOV80与50的比较

表4 不同FOV图像危及器官勾画结果HD值

注：P1值为FOV60与50的比较，P2值为FOV70与50的比较，P1值为FOV80与50的比较

[讨论]

大孔径模拟定位CT是现今放射治疗定位的主流设备，由于放疗定位会存在一些特殊的固定体位以及一些特殊的体位固定装置，这些特殊的要求都要求定位CT需要具有较大的定位孔径（一般为80cm），但这样就会导致X线球管与探测器之间的距离增加，从而会对图像造成一定的影响[3-4]。但不同FOV的图像对放疗靶区和危及器官勾画以及放射治疗剂量计算也具有一定的影响，因为在重建矩阵不变的情况下，较小的FOV可以获得较高的空间分辨率，而FOV越大，像素大小的相应增加也会使密度分辨率提高而空间分辨率下降。在真实FOV扫描范围内的图像质量较好，对靶区及危及器官的自动勾画较有利，可以提高勾画的准确性。但为了获得更多的空间信息，我们需要使用到扩展FOV（EFOV）范围内的图像，因此EFOV图像CT值的稳定性对放疗剂量的准确计算起着重要的作用[5]。

将相同患者不同FOV的图像导入自动勾画系统进行自动勾画时，靶区、晶体、视神经、视交叉、甲状腺、食管及乳腺的勾画存在统计学差异，FOV从50到80时，DICE值和HD值差异更为显著，也就是在重建矩阵不变的前提下，大的FOV的图像质量较小的FOV差，导致自动勾画系统边界识别不清，导致勾画差异明显，而这些影响在小体积结构中显得异常明显[6]。

综上所述：大孔径模拟定位CT不同FOV重建图像对于头颈部、胸部（有特殊体位要求的除外）及盆腔部位肿瘤，若使用真实FOV可以包含所以皮肤及定位设备时，尽量使用真实FOV图像进行自动勾画，可以提高靶区及危及器官的自动勾画精度[7]。

【参考文献】

[1] 朱明等，CT扫描参数对CT值影响因素的实验研究[J].中国中西医结合影像学杂志，2016，15（4）：473-475

[2]欧阳斌等，CT扫描及重建参数对放疗图像质量影响的研究[J].中国医药导报，2017,14（1）：4-7

[3]金晓东，不同CT重建方式对头颅肿瘤放疗剂量的影响[J].医学信息，2014,11（2）

[4]彭盛坤等，不同成像参数对胸部CT图像质量及辐射剂量的影响[J].成都医学院学报，2019，14（4）：447-450

[5]付华东，胸部CT扫描时不同管电流对辐射剂量及图像质量的影响[J].现代仪器与医疗，2021,27（2）：27-29

[6] 单书灿, 邱杰, 全红, 等. 基于 Raystation 数据库自动勾画功 能在鼻咽癌放疗中应用研究 [ J]. 中华放射肿瘤学杂志, 2015, 24 ( 5 ): 538-539.

[7]. 门阔, 戴建荣.利用深度反卷积神经网络自动勾画放疗危及器 官[J]. 中国医学物理学杂志, 2018, 35 ( 3): 256-259.