2023-02-20 14:31:36
中国科学技术大学核医学物理研究所与北京协和医院放疗科关于CBCT影像的配准和图像合成开展了紧密的科研合作，再次联合在放疗领域top期刊Radiation Oncology上发表了题为“Dosimetric comparison of deformable image registration and synthetic CT generation based on CBCT images for organs at risk in cervical cancer radiotherapy”的学术论文，论文的合作者包括本课题组的博士生常艳奎（第一作者）、安徽慧软科技有限公司裴曦、徐榭（通讯作者）和北京协和医院的放疗物理师梁永广（共同第一作者）、杨波、邱杰主任（共同通讯作者）。
本篇论文对比了两种提高CBCT图像质量的方法：CBCT向CT图像的形变配准和基于CBCT和CycleGAN模型生成伪CT，并从几何和剂量两个方面进行了系统的分析。图1展示了计划CT向CBCT图像形变的deformed planning CT(dpCT), CBCT图像和基于CycleGAN模型生成的伪CT图像的差异，以及其对应的剂量分布的差异。从图中可以看到，基于dpCT图像计算的剂量分布和基于sCT图像计算的剂量分布一致性较高，但是sCT图像与CBCT图像的解剖结构保持的更好，dpCT图像对于一些易形变的大器官变形效果较差（膀胱等结构）。因此，我们对于这两种方法做了进一步的分析，图2展示了使用CBCT轮廓作为真实轮廓信息评估不同剂量分布的剂量分布直方图（Dose-volume Histograms, DVHs），图3展示了使用dpCT计算的剂量作为真实的剂量分布评估不同轮廓的剂量分布直方图（Dose-volume Histograms, DVHs）。
图1 dpCT,CBCT和sCT 图像的可视化图像差异和剂量对比
图2 不同剂量分布的DVH（使用CBCT轮廓作为真实轮廓）
图3 不同轮廓的DVH（使用dpCT计算的剂量作为真实剂量分布）
本文系统地分析了弹性配准和伪CT的生成两种方法对于CBCT图像质量提高的不同效果，结果表明基于dpCT图像和CBCT图像计算的剂量分布具有高度一致性，其中sCT生成的方法更能保持CBCT图像的解剖结构和更精确的轮廓信息。通过图2和图3的对比分析，我们可以看到剂量分布差异对于DVH的影响要小于轮廓差异对DVH的影响，因此在临床中要更加注重对轮廓的修改和确认。基于伪CT自动勾画的轮廓相对于配准映射轮廓精度更高，在临床中会大大降低医生手动修改轮廓的时间，具有一定的临床应用价值。
本次论文的研究工作得到了中科大新医学创新团队项目（YD2140002002）和安徽省科技厅重点研发项目（202004h07020014）的支持和帮助，由衷感谢。
论文链接：
https://ro-journal.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13014-022-02191-3
