新しい画像変形技術を利用したPET/CT画像に基づく放射線治療計画に関する研究

基于PET/CT图像的新型图像变换技术的放射治疗计划研究

基本信息

批准号：
17H00598
负责人：
片山博貴
金额：
$ 0.29万
依托单位：
Kagawa University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17H00598/
关键词：
PET/CT Deformable image registration 治療計画

项目摘要

研究目的 : PET/CT画像は非剛体レジストレーション(Deformable Image Registration : DIR)といわれる新しい画像変形技術を用いることによって治療計画CTと精度よく一致させることが可能となった。しかし、画像変形にともなってSUVが変化することが予想され, 変形後のSUVに基づく輪郭作成では描出される領域が異なることが考えられた。基礎的な画像変形によるSUV変化の特性を解明することを目標とし, ファントムを用いた検討を行う。研究方法 : 脳メチオニンファントム(糸井樹脂製作所)を利用した。模擬腫瘤として38mmの球体ファントムとその変形を想定し、同一容量で形状の異なる楕円球ファントムを使用した。はじめに、38mmの球体ファントム内にFDGと造影剤の混合溶液を封入して、PET/CT画像を撮影した。変形前の状態として球体のSUVmaxを測定した。腫瘤領域はSUV2.5, SUVmaxの40%(40%SUVmax), Gradient-base(GB)の3種類で作成した。次に、38, 27, 20, 16mmの球体ファントムと3種類の楕円球ファントム内に造影剤のみを封入し、計画用CT画像を撮影した。DIRソフトウェアを利用し、PET/CTの球体ファントム(38mm球)に変形を加えた。変形PET画像に対して球体のSUVmaxを測定し、DIR前後で比較した。腫瘤領域も同様に3種類の方法で作成し、比較した。研究成果 : DIR前後でのSUVmaxは平均で2%程度低下することが明らかになった。また、変形後に球体が小さくなるような変形の場合にはより低下率が大きくなった。これは、変形後のPET画像のvoxelサイズが計画CT画像と一致するように、周辺のintensityから補間によって作成されることに起因すると考えられた。腫瘤領域はDIR前後でSUV2.5や40%SUVmaxの領域は5%以内で一致したが、GBではDIR後のPET画像で作成される体積は10%を超える体積増加が明らかになった、これはDIRによって腫瘤境界のintensityのプロファイル形状に歪みが生じるために、正確な領域を描出できなかったと考えられる。以上より、DIR後のPET画像のSUV変化は2%程度で大きな変化は生じない。しかし、輪郭作成においては利用する描出法によって差が生じることが明らかになった。

研究目的：通过使用一种称为非刚性图像配准（DIR）的新图像变形技术，可以高精度地将 PET/CT 图像与治疗计划 CT 图像进行匹配。然而，预计SUV会随着图像变形而变化，并且认为在变形后基于SUV创建轮廓时绘制的区域会有所不同。我们的目的是阐明由于基本图像变形而导致 SUV 变化的特征，并使用模型进行研究。研究方法：使用脑蛋氨酸模型（Itoi Jushi Seisakusho）。假设38毫米的球形体模及其变形作为模拟质量，我们使用体积相同但形状不同的椭球体体模。首先，将FDG和造影剂的混合溶液密封在38mm球形模型内，并拍摄PET/CT图像。测量球体的SUVmax作为变形前的状态。肿瘤区域使用三种类型创建：SUV2.5、40% SUVmax (40%SUVmax) 和 Gradient-base (GB)。接下来，仅将造影剂封装在38、27、20和16mm的球形体模和三种类型的椭圆形体模中，并拍摄计划CT图像。使用 DIR 软件使 PET/CT 球形模型（38 毫米球体）变形。通过变形 PET 图像测量球体的 SUVmax，并比较 DIR 前后的情况。使用三种不同的方法类似地创建肿瘤区域并进行比较。研究结果：DIR前后SUVmax平均下降约2%。此外，在变形后球体变小的变形情况下，减少率更大。这被认为是由于变换后的 PET 图像的体素大小是通过周围强度插值创建的，因此它与计划的 CT 图像相匹配。 DIR 前后，SUV2.5 和 SUVmax 的肿瘤面积一致在 5% 以内，但在 GB 中，DIR 后 PET 图像显示的体积增加了 10% 以上，这被认为是准确的。该区域无法可视化，因为 DIR 导致肿瘤边界的强度分布形状失真。由上可知，DIR后PET图像中SUV的变化约为2%，并无大的变化。然而，很明显，根据所使用的绘制方法，轮廓创建存在差异。