基于变形融合的自动勾画技术与分次间放疗剂量分布的改变

基于变形融合的自动勾画技术与分次间放疗剂量分布的改变第1页/共37页研究背景与目的治疗过程中靶区的退缩和形体变化须要在影像引导下进行评估与修正IGRT：要求图像配准ART：要求保持体积勾画的一致性第2页/共37页IGRT/ART

影像引导计划设计影像引导照射执行影像引导适应治疗多影像引导计划设计：解剖影像功能影像运动影像摆位修正：二维在线影像三维在线影像射野修正：光学跟踪射野跟随治疗响应形体改变解剖改变功能改变生物改变运动改变1.图像配准：变形配准(没有配准，就没有量化引导）2.自动勾画：评估的一致性

(统一标准才能比较)第3页/共37页影像引导计划设计的困难之一不同影像的形态差别CT/MRI体位不同(MR技术限制定位）解剖图像不同CT/PET影像性质不同不同勾画者差异评估第4页/共37页第5页/共37页第6页/共37页第7页/共37页影像引导计划设计困难之二4D-CT计划：更加准确的ITV避免漏照减小PTV勾画差异----各时相图像勾画的一致性？勾画效率----可能须要在2000图层勾画第8页/共37页放疗过程中腮腺体积的改变

RadiotherapyandOncology89(2008)81–88第9页/共37页DoseDistribution改变DVH改变DoseAccumulation？第10页/共37页目前“自适应放疗”问题

(分段或重新计划)分段缩野计划从最初CT设计分段计划假定靶区位置形状不变假定OAR位置形状不变实际情形是两者都改变—实际剂量误差？分段CT设计初始靶区如何确定？何时开始重新设计？第11页/共37页IGRT对图像配准技术要求必须的技术支持：变形配准自动分区(靶区/危及器官)最常见方法：基于模板的自动勾画自动勾画GTV/CTV自动勾画OAR第12页/共37页自动配准与勾画软件开发研究研究目的开发研制变形配准和自动勾画软件能够配准发生形变的两种/两次图像的轮廓能够自动根据一次勾画在它次（或其他时相的图像）上自动生成相应的勾画轮廓第13页/共37页变形配准与自动勾画工作流程周付根,段卓镭,刘博，邓小武，陈明，黄晓延.Demons算法在4DCT图像配准中的应用.CT理论与应用，2008,18(1),21-27第14页/共37页开发的软件临床验证结果

(肺4D-CT靶区自动勾画)Fromlefttoright:Imageofphase0%，10%，……，40%Red:contourofphysicianGreen:auto-generatedcontouring第15页/共37页靶区勾画体积比较

(医生勾画vs自动勾画:4D-CT肺靶区)Phase(%)医生勾画(ml)自动生成(ml)绝对差别(ml)相对差别(%)0102030405060708090平均14.813.713.614.314.314.314.312.814.313.213.312.513.413.714.0-14.213.713.413.3-1.5-1.2-0.2-0.6-0.3--0.1

0.9-0.9

0.1-10.1%

-8.6%

-1.5%

-4.2%

-2.1%-

-0.7%

7.0%

-6.3%

0.8%

-2.6%第16页/共37页软件应用的临床验证结果

(肝4D-CT自动靶区勾画)Red:PhysiciandelineatedonMIP

Green:Auto-generatedenvelopofallphasescontours第17页/共37页靶区勾画体积与质心比较

MIP医生勾画vs自动勾画

(4D-CT肝靶区)靶区勾画Volume(ml)几何中心坐标GTVMIP120.8[190,323.7,32.5]GTVEnvelop(Generated)120.4

[189,

323.7,

32.5]第18页/共37页NPCIMRT分次间改变研究

(中山大学肿瘤防治中心)研究目的治疗期间体积变化规律靶区周围器官治疗期间剂量变化规律靶区周围重要器官修改或重新计划的合适时机第19页/共37页材料与方法病人资料随机选取NPCIMRT计划10例每例4次CT扫描0，10F，20F，30F(2.27Gy/F)DeformableRegistrationSWMiMSoftwareSuitV4.1(MiMvistaCorp.,US)TPS逆向优化IMRT计划CorvusV6.0(BestMedicalNOMOS,US)第20页/共37页配准每次CT自动变形生成TV&OAR轮廓剂量分布比较原计划在每次CT的实际剂量分布在每次CT重新优化计划的剂量分布治疗过程剂量分布改变比较第21页/共37页结果：CT图像比较见肿瘤退缩明显CT0weekvsCT6week第22页/共37页结果：配准的CT图像见患者消瘦肿瘤退缩患者消瘦蓝色为6week时重复扫描CT第23页/共37页第24页/共37页左腮腺体积随治疗时间的变化Case12345678910平均值SD0Week1001001001001001001001001001001002Week-13.33-12.24-0.16-13.74-35.61-8.75-20.48-21.19-7.65-6.49-13.969.894Week-32.11-32.35-25.38-17.30-48.99-36.04-44.94-34.20-24.52-33.86-32.979.356Week-34.67-42.79-31.14-23.60-50.22-39.30-51.99-38.10-24.56-41.34-37.779.58第25页/共37页右腮腺体积随治疗时间的变化Case12345678910平均值SD0Week1001001001001001001001001001001002Week-8.08-18.360.91-14.94-36.78-16.60-9.34-14.82-9.53-8.07-13.569.884Week-27.95-30.90-21.53-23.96-45.16-34.20-31.68-32.18-23.72-24.44-29.576.976Week-31.18-39.89-20.81-19.24-55.37-47.40-44.20-38.14-23.33-36.79-35.6311.96第26页/共37页脊髓最大剂量改变

Case12345678910平均值SD0Week100100100100100100100100100100100

2Week1.749.32-4.966.50-2.738.5514.410.8813.3321.316.848.244Week9.5717.8013.223.250.004.279.914.4215.0017.219.476.286Week18.2623.730.838.944.552.567.2114.161.6712.309.427.63第27页/共37页腮腺平均剂量变化

Time腮腺Dmean改变(%)LeftRight0Week1001002Week4.50±7.342.20±9.174Week4.66±8.677.17±8.176Week7.21±9.187.12±6.85第28页/共37页GTVnx体积、剂量改变Time体积(％)Dmin(％)Dmean(％)0Weeks1001001002Weeks-6.44±3.66-3.13±3.07-0.39±2.974Weeks-10.23±6.10-2.77±4.130.08±2.866Weeks-9.72±6.63-1.30±3.470.32±2.97平均剂量的改变可以忽略第29页/共37页GTVnd体积、剂量改变Time体积(％)Dmin(％)Dmean(％)0Week1001001002Weeks-16.91±12.860.72±3.290.53±0.774Weeks-29.09±8.560.82±6.771.19±1.466Weeks-32.7±7.78-0.58±6.760.69±1.29平均剂量的改变也不大第30页/共37页治疗计划在各次CT上的剂量分布0Week(计划CT)2Week4Week6

Week脊髓受量第31页/共37页DVH比较：2Weekvs0Week第32页/共37页DVH比较：4Weekvs0Week第33页/共37页DVH比较：6Weekvs0Week固定变差摆位误差？第34页/共37页各次CT上重新优化的剂量分布0Week(计