切伦科夫成像的生物形态学特征验证乳腺癌放疗中可变形组织移位下的患者摆位

精确的患者摆位对于精准的放疗剂量输送至关重要，因为摆位误差会显著影响治疗效果。本研究介绍了一种通过分析分次乳腺癌放疗期间的切伦科夫图像来追踪局部区域组织变形的新方法。主要目标是开发并测试一种基于切伦科夫的局部位置精度量化算法，特别针对局部区域变形，这在放疗中缺乏理想的量化方法。使用一个进行增量移动的组织体模，在切伦科夫图像中开发了血管检测与分割技术，随后将其应用于人类患者（n=10）的分次全乳放疗图像。采用刚性与非刚性配准相结合的技术来检测分次间和分次内的摆位变化。该方法从两个方面量化摆位变化：来自刚性配准的整体平移，以及来自非刚性配准的局部区域变形的二维变化图。该方法通过一个拟人胸部体模实验进行了验证，实验中模拟了已知的治疗床平移和呼吸运动，以评估分次间和分次内的不确定性，结果显示对于高达 20 毫米的治疗床平移，平均精度为 0.83 毫米。对十名乳腺癌患者的临床切伦科夫数据分析显示，相对于首次分次，分次间摆位变化为 3.7 ± 2.4 毫米，局部区域变形（第 95 百分位数）高达 3.3 ± 1.9 毫米。本研究提出了一种基于切伦科夫的方法来量化整体和局部摆位变化，证明了解决传统成像技术无法捕捉的局部区域变形的可行性。