用于放射治疗实时图像引导的 kV 散射 X 射线成像实验与数值研究
医学物理
2020-09-11 v2
摘要
运动管理是肺癌图像引导放射治疗的关键组成部分。我们此前提出了一种利用 kV 散射 X 射线光子进行肺癌放射治疗无标记实时图像引导的方案。本研究报道了我们近期使用光子计数探测技术证明该方法潜在可行性，以及使用蒙特卡洛（MC）模拟和光线追踪计算表征其性能的进展。在我们的方案中，将一薄层 X 射线束导向靶区，并使用带平行孔准直器的光子计数探测器测量出射散射光子，以建立探测器像素与散射位置之间的对应关系。进行了几何、束流衰减和散射角的图像校正，将原始图像转换为康普顿衰减系数的实际图像。我们使用内部开发的基于 GPU 的 MC 软件包建立了 MC 模拟系统，对图像形成过程进行建模。我们还进行了光线追踪计算，以研究成像系统几何对所得图像分辨率的影响。实验证明了使用光子计数探测器测量散射 X 射线光子并生成所提散射 X 射线图像的可行性。校正后，X 射线散射图像强度与康普顿散射衰减系数呈线性关系，R2=0.91。不同物体的对比度噪声比得到改善，且实验结果与 MC 模拟结果中的数值相互吻合。光线追踪计算揭示了图像分辨率对成像几何的依赖性。图像分辨率随源到物体距离的减小和准直器高度的增加而提高。该研究证明了将散射 X 射线成像用作放射治疗中实时图像引导方法的潜在可行性。
引用
@article{arxiv.2008.02428,
title = {Experimental and numerical studies on kV scattered x-ray imaging for real-time image guidance in radiation therapy},
author = {Yanqi Huang and Kai Yang and Youfang Lai and Huan Liu and Chenyang Shen and Yuncheng Zhong and Yiping Shao and Xinhua Li and Bob Liu and Xun Jia},
journal= {arXiv preprint arXiv:2008.02428},
year = {2020}
}
备注
16 pages, 10 figures