基于列表模式质子放射的多阶段图像登记,用于小动物的质子辐射:一个模拟研究
Prasannakumar Palaniappan1, Yana Knudsen1, Sebastian Meyer1
1Department of Medical Physics - Experimental Physics, Ludwig-Maximilians-Universität München, Munich, Germany.
Zeitschrift fur medizinische Physik
|June 23, 2023
概括
这项研究引入了一种用于小动物质子疗法的新型可变形图像注册框架,在刚性转换中达到97%以上的精度,而在非刚性转换中达到95%的精度. 该方法增强了临床前研究中的图像指导.
科学领域:
- 医学物理 医学物理
- 生物医学成像技术 生物医学成像技术
- 辐射瘤学 辐射瘤学
背景情况:
- 在小型动物模型中,准确的图像指导对于精确的质子辐射至关重要.
- 变形图像注册 (DIR) 对于在治疗期间考虑解剖学变化至关重要.
- 列表模式质子放射学为注册提供了一个独特的数据源.
研究的目的:
- 开发和评估用于小动物质子辐射的多阶段,多分辨率的DIR框架.
- 通过模拟的质子图像和小鼠微型CT数据来评估框架的准确性.
- 调查不同注册指标和探测器现实主义对准确性的影响.
主要方法:
- 利用各种角度的蒙特卡洛模拟中的列表模式质子放射图.
- 采用3D治疗规划CT (转换的老鼠X射线微CT在相对停止功率) 作为参考.
- 在投影域注册应用规范化相互信息 (NMI) 或根平均平方误差 (RMSE).
- 模拟刚性和非刚性变形以模仿临床情景 (例如,减肥,呼吸).
主要成果:
- DIR框架显示了高精度,可以弥补刚性 (>97%) 和非刚性 (∼95%) 的转换.
- 在投影领域的RMSE被证明对现实的探测器效果具有强大影响,与NMI不同.
- 该框架在不同治疗场所 (大脑,头,肺部) 显示出有希望的临床前可行性.
结论:
- 开发的DIR框架在临床前是可行的,用于小动物的质子辐射指导.
- 该框架显示了在临床前的质子疗法期间补偿解剖变异的潜力.
- 在治疗期间进行在线变形估计需要进一步的计算优化.
