模拟一种新的呼吸阶段分类方法,用于使用光学表面信息进行4D成像,用于精密放射治疗
Zhengkun Dong1, Shutong Yu1, Adam Szmul2
1Key Laboratory of Carcinogenesis and Translational Research (Ministry of Education/Beijing), Department of Radiation Oncology, Peking University Cancer Hospital & Institute, Beijing, 100142, China; Institute of Medical Technology, Peking University Health Science Center, Beijing, 100191, China.
Computers in biology and medicine
|June 8, 2023
概括
这项研究引入了一种新的光学表面成像方法,用于精确检测4D成像中的呼吸信号,提高放射治疗的准确性. 非侵入性技术与传统方法具有很高的一致性.
科学领域:
- 医学物理 医学物理
- 放射治疗技术 放射治疗技术
- 图像处理 图像处理
背景情况:
- 精确的呼吸信号检测对于放射治疗中的四维 (4D) 成像至关重要.
- 目前的方法可能在不同的解剖区域的精度和适用性上有局限性.
研究的目的:
- 提出和评估一种使用光学表面成像 (OSI) 的新型呼吸阶段分类方法.
- 为了提高放射治疗应用的4D成像的精度.
主要方法:
- 模拟的4D扩展心脏-骨 (XCAT) 数字幻影数据和Varian 4D kV圆束-CT (CBCT) 成像几何.
- 使用高斯混合模型进行注册和主要组件分析 (PCA) 进行尺寸缩小,提取呼吸信号.
- 通过Fast-Fourier-Transform比较呼吸频率,并使用RMSE,SSIM和PSNR评估4D CBCT图像的一致性.
主要成果:
- 在基于隔膜 (0.232 Hz) 和基于OSI (0.251 Hz) 的呼吸频率之间观察到很高的一致性 (差异为0.019 Hz).
- 定量评估显示,到期期 (EOE) 和灵感结束 (EOI) 阶段的图像一致性很高,SSIM值接近1和有利的RMSE和PSNR指标.
结论:
- 提出的基于OSI的呼吸阶段分类方法对4D成像有效.
- 这种非电离,非侵入和非接触的方法在各种应用中为精密放射治疗提供了潜在的优势.
