用于前列腺MR引导自适应放疗的可变形图像配准的几何与剂量学验证
摘要
目的：量化一种新型前列腺MR到MR可变形图像配准 (DIR) 方法的几何和剂量学准确性，以支持MR引导自适应放射治疗的剂量累积。方法：我们在1.5 T MR-linac上使用自适应工作流程评估了25名接受30 Gy分5次治疗患者的DIR准确性。参考MR用于计划，每个分次采集三幅图像：用于自适应计划的adapt MR、用于治疗前位置验证的verify MR以及用于捕获放射递送期间解剖结构的beam-on图像。我们评估了三种DIR方法：基于强度的、带控制结构 (CS) 的基于强度的，以及带控制结构和兴趣点 (CS+P) 的新型基于强度的方法。在参考图像与分次图像之间以及分次内执行了DIR。我们使用DIR传播CTV、膀胱和直肠轮廓，并使用Dice相似系数、平均一致距离 (DTAmean) 和剂量-体积指标与手动轮廓进行比较。结果：CS和CS+P相比仅基于强度的DIR提高了轮廓间的几何一致性。参考到beam-on的仅基于强度DIR的DTAmean为0.131+/-0.009cm (CTV)、0.46+/-0.08cm (膀胱) 和0.154+/-0.013cm (直肠)。对于CS，这些值为0.018+/-0.002cm、0.388+/-0.14cm 和0.036+/-0.013cm。对于CS+P，这些值为0.015+/-0.001cm、0.025+/-0.004cm 和0.021+/-0.002cm。在剂量学上，比较参考到beam-on DIR的CS和CS+P导致CTV D98%的变化从[-29cGy, 19cGy]变为[-18cGy, 26cGy]，直肠D1cc从[-106cGy, 72cGy]变为[-52cGy, 74cGy]，膀胱D5cc从[-51cGy, 544cGy]变为[-79cGy, 36cGy]。意义：CS相比仅基于强度的DIR提高了几何和剂量学准确性，其中CS+P提供了最一致的性能。然而，分次图像分割仍然是一个挑战，可以通过自动轮廓勾画来解决。
引用
@article{arxiv.2504.07933,
title = {Geometric and Dosimetric Validation of Deformable Image Registration for Prostate MR-guided Adaptive Radiotherapy},
author = {Victor N. Malkov and Iymad R. Mansour and Vickie Kong and Winnie Li and Jennifer Dang and Parisa Sadeghi and Inmaculada Navarro and Jerusha Padayachee and Peter Chung and Jeff D. Winter and Tony Tadic},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.07933},
year = {2025}
}