IGRT加速器Conebeam CT重建精度分析

柏森 许峰 钟仁明 蒋晓芹 徐庆丰 姜庆丰 王世超 沈亚丽 肖江红

（四川大学 华西临床医学院·华西医院 放疗科）

（四川省 成都市 610041  Baisen2004@tfol.com (028)85422582）

目的：

本文将形状与体积已知的模体分别置放于Conebeam CT的不同位置进行XVI扫描，并与普通螺旋CT中扫描结果及模体标称值进行比较，从而描述Conebeam CT进行XVI扫描重建精度，并检查重建精度与XVI扫描位置是否相关，即XVI扫描重建容积空间是否存在畸变。

 

材料与方法：

采用如图1所示的QUASARTM Multi-Purpose Body Phantom静止模体。椭圆柱模体右边插入的圆柱形插件中包含标称体积为33.5、4.2和0.52cm3的大、中、小球；中间插入的圆柱形插件中包含标称体积为125和27cm3的大、小立方体；左边插入的圆柱形插件中包含标称体积为40cm3。将模体中心分别置放于医科达IGRT加速器Conebeam CT的中心（加速器等中心）及加速器G－T方向偏离中心5、8、10Cm处。采用140kv，25mA，msPerFrame = 40，M20过滤，358度旋转，647 Frame，高分辨重建方式进行XVI扫描。将XVI重建的图像通过医科达放疗网络传送到PrecisePLAN R2.1治疗计划系统中，如图2所示。用手工方式勾画出不同重建层面上的各兴趣轮廓形状，并计算出各种形状的模体重建体积。

同时，我们将模体静放于西门子四排螺旋CT中，采用Slice width 3 mm、slice coll 2.5和Feed/Rotation 15 mm，120KV 90mAs条件进行螺旋扫描，并将重建图像传至PrecisePLAN R2.1治疗计划系统。分别用手动及自动方式勾画出不同重建层面上的各兴趣轮廓形状，并计算出模体重建体积。

       

图1 QUASARTM Multi-Purpose Body Phantom    图2  Conebeam CT扫描重建的模体图像

 

实验结果及讨论：

一、螺旋CT对模体进行扫描，测量出各模体体积。将测量体积按其标称值进行归一，如图3所示。从图中可以看出，对于体积较大的模体如大球、中球、大立方体、小立方体，手动测量与自动测量平均值与标称值差别分别为0.2％、4.5％、3.8％、6.1%，考虑到测量误差，说明该测量方法是可行的，测量结果是可靠的。对体积较小的小球手动测量与自动测量平均值与标称值相差15.2％，说明当测量体积过小时，会带来较大的测量误差。楔形块手动测量与自动测量平均值与标称值差别为14.9％。

     图3 螺旋CT扫描测量结果                图4  Quasar 模体大球的测量结果

二、采用医科达IGRT加速器Conebeam CT进行XVI模体扫描。模体分别置放于XVI中心、以及加速器G－T方向偏离XVI中心5、8、10厘米，测量各模体体积。模体大球、中球、小球，大立方体、小立方体测量体积结果分别如图4、5、6、7和图8所示。

图5  模体中球的测量结果                       图6 模体小球的测量结果

         图7 模体大方块的测量结果              图8 模体小方块的测量结果

图4中模体大球在加速器G－T方向偏中心10cm处的测量值与标称值相差12.7%，而中心与偏中心5、8cm三者的平均值与标称值相差仅2.1％，可能是因为模体置于偏中心10cm位置时，大球重建的部分层面已超出XVI的有效扫描重建范围，如图9所示，造成模体部分体积漏计，而带来较大测量误差。同样原因造成图5中模体中球、图10中楔形模体在加速器G－T方向偏中心10cm处的测量值不可靠。

 

图9  重建模体超过XVI有效扫描重建范围       图10  模体楔形块的测量结果

模体中球在中心与偏中心5、8cm三者的平均值与标称值相差1.5％；模体小球在中心与偏中心5、8、10cm四者的平均值与标称值相差8.1％；模体大立方体在中心与偏中心5、8、10cm四者的平均值与标称值相差0.8％；模体小立方体在XVI中心与偏中心5、8、10cm四者的平均值与标称值相差2.9％。结合图4至图8，可以认为在医科达IGRT加速器Conebeam CT的XVI有效扫描重建范围内，重建体积精度与偏离XVI中心的距离无关。

三、同样进行XVI楔形模体扫描。模体分别置放于XVI中心，以及加速器G－T方向偏离XVI中心5、8、10厘米，测量楔形模体体积，结果如图10所示。楔形模体在中心与偏中心5、8cm三者的平均值与标称值相差21.8％。同时采用自动勾画楔形模体在中心与偏中心5、8cm三者的各层轮廓计算重建体积，三者平均值与标称值相差20.9％。而采用CT进行重建得到楔形模体体积与标称值的误差为15.1%和14.7%。说明Quasar Body phantom模体的楔形块标称体积可能不是40cm3。

 

结论：

将体积较大的QUASARTM Multi-Purpose Body Phantom模体置于IGRT加速器的Conebeam CT中，进行XVI扫描重建并测量其体积，来检测XVI扫描有效范围内的不同位置的重建精度的方法是可行的。医科达IGRT加速器Conebeam CT的XVI有效扫描重建范围内，重建体积精度与在加速器G－T方向偏离XVI中心的距离无关。换句话说，XVI扫描重建范围内各处的重建精度是均匀的。Quasar Body phantom模体的楔形块标称体积可能不是该模体标明的40cm3。

 

关键词：IGRT、Conebeam CT、模体、均匀性、体积。

 

致谢：感谢北京启津公司为本实验提供QUASARTM Multi-Purpose Body Phantom。