对惯性测量单元和光学跟踪系统的比较研究,用于放射治疗中的呼吸运动管理
Hyeongmin Jin1, Manjin Ha2, Jin Jegal3
1Project Group of the Gijang Heavy Ion Medical Accelerator, Seoul National University Hospital, Seoul 03080, the Republic of Korea; Department of Radiation Oncology, Seoul National University Hospital, Seoul 03080, the Republic of Korea; Biomedical Research Institute, Seoul National University Hospital, Seoul 03080, the Republic of Korea; Department of Radiation Oncology, Seoul National University College of Medicine, Seoul 03080, the Republic of Korea.
概括
惯性测量单元 (IMU) 提供了一种可靠的,视线独立的方法来跟踪呼吸运动,并在放射治疗中重建4D CBCT图像,即使是腹部压缩.
科学领域:
- 医学物理 医学物理
- 放射治疗技术 放射治疗技术
- 生物医学工程 生物医学工程
背景情况:
- 精确的呼吸运动跟踪对于放射治疗中有效的4D CBCT重建至关重要.
- 光学跟踪系统虽然很常见,但可能会受到视线障碍的阻碍.
- 探索替代追踪方法对于提高放射治疗精度至关重要.
研究的目的:
- 评估惯性测量单元 (IMU) 用于呼吸运动跟踪的可行性和准确性.
- 为了评估4D CBCT重建中的IMU性能,特别是在视线限制方面,如腹部压缩.
- 为了将IMU的准确性与已建立的光学跟踪系统进行比较.
主要方法:
- 使用无线IMU和光学跟踪 (RPM) 在健康志愿者和动态幻影中同时获取呼吸信号.
- 幻影研究包括各种运动模式和模拟的临床阻塞 (腹部压缩).
- 分析包括比较呼吸速率,高峰/低谷时间和阶段一致性;信号用于4D CBCT重建和图像质量评估.
主要成果:
- IMU信号显示出与各种运动模式的RPM数据有很强的一致性.
- 呼吸速率和阶段一致度的平均差异很小 (<0.1 bpm,<0.1%).
- 使用IMU数据进行的4D CBCT重建显示了与基于RPM的重建相比较的图像质量和几何准确性.
结论:
- IMU传感器为放射治疗中的呼吸运动管理提供了可靠的,视线独立的解决方案.
- 它们在腹部压缩情景中的有效性突出显示了潜在的临床实用性.
- IMU为复杂的放射治疗设置中的运动跟踪提供了强大的替代方案.
