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放疗KV CBCT成像技术介绍与应用

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发表于 2019-1-9 10:46:03 | 显示全部楼层 |阅读模式
放疗KV CBCT成像技术介绍与应用
作者:自言自语  转自放疗ABC微信公众号
    在放疗领域使用的KV CBCT的工作流程,一般情况治疗前采集CT影像数据,然后与定位CT进行在线配准,如果得到的比对结果如果在容许误差范围内,则治疗可以进行,比对结果如果超出误差容许范围,系统会自动形成新的摆位参数,直接修正患者治疗的位置参数,实现病人定位与治疗时摆位的精确重复,最终达到控制肿瘤和保护周围重要器官的最佳治疗效益。
KV CBCT-1.jpg
    1、KV CBCT的一般成像原理
    CBCT获取数据的投照原理和传统扇形扫描CT是不同的,X线球管以较低的射线量围绕患者做环形DR(数字式投照),获得的图像数据在计算机中重建后进而获得三维图像。从成像结构看,CBCT用三维锥形束X线扫描代替常规诊断CT的二维扇形束扫描;与此相对应,CBCT采用一种二维面状探测器来代替常规诊断CT的线状探测器。
KV CBCT-2.jpg
    由上图可知,因为数据获取的方式不一样,常规诊断CT的投影数据是一维的,重建后的图像数据是二维的,后处理工作站上的三维图像是连续多个二维切片堆积而成的;CBCT的投影数据是二维的,重建后直接得到三维图像。
    显然,CBCT采用锥形束X线扫描可以显著提高X线的利用率,只需旋转360度即可获取重建所需的全部原始数据,而且用面状探测器采集投影数据可以加速数据的采集速度。

KV CBCT-3.jpg
    见上图,需要特别指出,诊断级别的CBCT所具有的两个优势即很低的成像剂量和很高的各向同性空间分辨力,在放疗中使用的CBCT正好相反,即成像软组织分辨率和空间分辨率均比较差,而且成像剂量要比常规诊断CT高一个数量级别。
    2、放射治疗用KV CBCT的研发历程
    1992年,Dr.John Wong 在William Beaumont Hospital开始研究在加速器平台上进行 kV 验证的可行性。

    1995年,研究团队决定重点研究加速器平台上的 kV CBCT的应用,两年后首次获得了 kV CBCT 图像。
    接下来的一年,研究团队将CCD 图像检测器换成新的 aSi 非晶硅平板检测器,完成第三代实验装置的修改。
    时间到了1999年,第一台 X 线平板容积扫描成像装置 (XVI) 终于在 SL20 加速器平台上运转成功。
    对于这台第三代的原型机的成功,使得医科达开始关注KV CBCT。次年研究团队完成了第四代实验装置原型机:使用 41cm X 41cm的平板检测器。
KV CBCT-4.jpg
    2000年秋,医科达宣布正式委托并赞助 XVI 项目,并在当年的 ASTRO 会议上展出了 Synergy XVI 样机。至此,Synergy XVI 的基本结构定型。
    经过不断完善,医科达的图像引导系统在2003年10月23日率先获得了美国 FDA 签发的 510k 的上市许可,批文编号 K032996。
    与医科达的拿来主义模式不同,瓦里安则依靠自己能力研发了OBI系统,大约一年后,瓦里安的OBI通过FDA批准。
    3、正在应用的主要产品介绍
    目前市面上主要是医科达的XVI和瓦里安的OBI两个产品。
    医科达的XVI,在CFDA注册时中文名叫容积影像系统:
KV CBCT-6.jpg
    瓦里安的OBI,在CFDA注册时中文名叫机载影像系统:
KV CBCT-5.jpg
    它们均提供三种不同的kV影像采集模式:
    影像模式:采集一张静态 2D 平面影像;
KV CBCT-7.jpg
    透视模式:可获得治疗靶区的动态影像
KV CBCT-8.jpg
    锥形束CT 模式:
    加速器机架旋转过程中采集影像,系统保存每张 2D 投影影像及采集影像时的机架角度,并使用此数据重建解剖结构容积 3D 影像,用于对比导入CT参考影像进行配准。
KV CBCT-9.jpg




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