2022-06-02 15:57:40
北京协和医院放疗科、中国科学技术大学核医学物理研究所与安徽慧软科技有限公司（以下简称“慧软科技”）联合在放疗领域top期刊Frontiers in Oncology 上发表了题为“A Comparison Study Between CNN Based Deformed Planning CT and CycleGAN-Based Synthetic CT Methods for Improving iCBCT Image Quality”的学术论文，论文的合作者包括北京协和医院的杨波、梁永广、汪之群、邱杰和本课题组的常艳奎（共同一作）、裴曦、徐榭，论文于2022年5月30日正式发表。
本篇论文选取了115例患者数据的190对CT-CBCT图像，比较研究了CBCT图像质量提高的两种方法：基于CBCT生成的伪CT(sCT)和基于计划CT向CBCT形变配准的形变CT(dpCT)，其中40对数据用于分析两种方法的精度。图1展示了我们的配准方法精度，精度高于Elastix，时间大大缩短（0.15s vs. 30s）。图2展示了CBCT生成伪CT的精度，sCT具有与CBCT相似的解剖结构和与CT类似的HU值。图3展示了当计划CT中的膀胱体积与CBCT中的膀胱体积差异对形变配准和生成伪CT的精度差异的影响。
图1 配准结果可视化。rpCT:刚性对齐的计划CT；dpCT1:基于Elastix生成的dpCT;dpCT2:基于MSnet生成的dpCT.
图2 生成伪CT的可视化对比和HU值的直方图对比
图3 膀胱体积差异对配准和生成伪CT的精度的影响
CBCT图像在临床中具有摆位校正、观察分次放疗的解剖结构变化等作用，但是CBCT图像质量较差，本文中提到的两种方法都能很好的改善CBCT的图像质量。我们在研究中发现，扫描计划CT和扫描CBCT时患者的解剖结构的差异会影响两种方法的精度，当解剖结构差异较小时，两种方法都能取得较高的精度；当解剖结构差异较大时，配准对于大形变器官（膀胱）效果较差，sCT的精度要明显优于配准的精度（膀胱的DSC:0.859 vs. 0.596, p < 0.05）。综上分析，我们在本文中提到的生成伪CT的方法能够生成具有与CT图像相似的HU值，并且与分次放疗中CBCT的解剖结构具有更高的一致性。
本次论文的研究工作基于慧软科技产品--三维独立剂量验证系统ArcherQA，得到了中科大新医学创新团队项目（YD2140002002）的支持和帮助，由衷感谢。
论文链接：
https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fonc.2022.896795/full
