背景:
DICOM-RT系列博文着眼于DICOM3.0中对放疗领域的补充标准,即DICOM-RT。为了方便兴许对DICOM-RT中相关IOD、SOP概念的理解,专栏最近作了放疗相关知识点的普及。
PS:固然本人并非放疗专业人士,文中概念多整理来自国外文献书籍、google,以及wiki。文中不妥之处。欢迎你们邮件交流。git
放疗领域的相关影像
前几篇博文已简介了放疗的相关流程以及相关參与角色,也提到了放疗计划的制定,包含靶区勾画、几何计划和剂量计划等。这当中会存在着各类各样的图像。如下一一道来:markdown
1. CT from CT SIM
在博文DICOM-RT:放疗流程与參与角色介绍放疗流程时。提到患者首先需要进行常规模态数据的扫描。这里指的就是常规诊断CT扫描(固然也可会额外拍MRI、PET模态数据)。兴许还会介绍kv CBCT和MV CT等模态数据,所以这里的CT限定为CT模拟机的诊断级三维影像。
CT模拟机是肿瘤科配备的诊断CT,与传统放射科的CT螺旋CT设备一样。其採集的数据主要用于肿瘤医师进行靶区勾画,以及兴许物理师(剂量技师)放疗计划的制定。(常规CT可以真实反映物质的密度,可以用于剂量计算,这与下文即将介绍的CBCT影像不一样)。性能
下图节选自3DSlicer中的一组靶区勾画数据(即DICOM-RT中的RT Structure Set):
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2. EPID(Electronic Portal Imaging Device)
EPID俗称电子射野影像,能量属于兆伏级(即用肿瘤治疗过程当中的治疗级X射线来成像。比常规CT中使用X射线能级高)。主要用于治疗时採集影像,进行位置校准和影像引导。url
其固有的缺点是“兆伏级射线影像低对照度、影像採集范围有限”,另外现有的放疗信息系统多半没法整合EPID影像。EPID与放疗加速器配套。详情例如如下:
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EPID的影像在患者治疗前进行採集。会从几个角度拍摄而得到的不一样视角的平面二维图。经过与上述计划CT图像重建后的二维图像(DRR,Digitally Reconstructed Radiographs。 这就是兴许会具体介绍的DICOM-RT中的RT Image)进行配准实现靶区对位。
3. kV-CBCT(包含平片2D、容积3D和实时透视三种影像)
千伏级CBCT,赋予了传统医用直线加速器容积成像的功能。在治疗開始前患者已经处于治疗位置时,进行CBCT图像採集与重建,提供三维和软组织的高分辨率容积成像。实现更精确的靶区对位。.net
4. MV-CBCT(包含平片2D、容积3D和实时透视三种影像)
兆伏级CBCT,直接利用直线加速器做为成像的射线源,对于具备高对照度的组织(诸如骨骼和肺)或含有高原子序数的材质(如假牙或髋关节假体)的成像质量良好。但是相较于kV-CBCT而言,软组织的影像质量很是难达到影像引导所要求的精度。
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5. MV CT
经过一台位于环形机架上的MV直线加速器结合诊断螺旋CT的滑环技术实施照耀,构造类似于常规螺旋CT扫描仪,直线加速器可绕患者持续旋转。经多叶光栅调制的扇形射束可从随意角度对患者体内靶区实施逐层调强放射治疗。但是MV CT影像有其局限性,包含固有的软组织对照度低和探測器效率低下。图片
【备注】:
上述提到了多种成像模式。当中CBCT使用的非晶硅探測器(AMFPIs)与诊断级CT的晶体硅技术相比,非晶硅平板成像仪的制形成本更低且更耐受辐射损伤。所以kV-CBCT和MV-CBCT可以直接採用直线加速器来做为X射线源。
标准的诊断成像利用一个X线球管做为光子源,峰值电压一般为70-120kVp。与直线加速器产生的MV级光子相比,kV级光子与照耀目标发生相互做用的几率更高,从而可以较低的辐射剂量得到更高对照度的图像。get
由于X线球管焦点尺寸一般小于直线加速器,所以与MV影像相比,kV影像的空间分辨率更高。
经过整合kV-X线球管和AMFPIs非晶硅探測器,可以用于CBCT成像,同一时候又可以进行透视及平片成像。
总结
上述各类技术的更新。推进着放疗领域的发展,从最初的常规二维放疗,到三维适形放疗(3D-CRT)。到调强放疗(IMRT),直至影像引导放疗(IGRT),到最后的适应性放疗(ART)。惟一的目的就是“faster, better and cheaper”。确保靶区精肯定位、对位以及影像引导,下降放射治疗中的不肯定性,这样的不肯定性可以出现在分次治疗之间。也可以发生在每次治疗之中。
经过又一次摆位或又一次计划可以控制分次治疗间的偏差;经过治疗影像监控治疗过程当中体内组织结构的位置变化。可以纠正每次治疗内的偏差。上述介绍的影像从计划制定和实际放疗两种角度来分,可以将CT模拟机的诊断CT数据归类为放疗计划过程,其他的诸多模态影像(EPID、kV-CBCT、MV-CBCT、MV CT等)都是用于治疗过程当中的靶区对位和治疗监控。
做者:zssure@163.com
时间:2016-04-13