面向表面引导放疗中实时肿瘤追踪的患者特异性CBCT合成
医学物理
2024-11-04 v2
摘要
我们提出了一种新的成像系统，以支持表面引导放疗（SGRT）中的实时肿瘤追踪。SGRT使用光学表面成像（OSI）获取治疗床上患者的实时表面形貌图像。然而，OSI无法可视化内部解剖结构。本研究提出了一种高级表面成像（A-SI）框架来解决此问题。在所提出的A-SI框架中，高速表面成像相机在放射治疗过程中持续捕获表面图像，而CBCT成像器以低频捕获单角度X射线投影。然后，A-SI利用生成模型，基于实时高频表面图像和低频采集的单角度X射线投影，生成具有完整解剖结构的实时容积图像，称为光学表面衍生锥形束计算机断层扫描（OSD-CBCT）。生成的OSD-CBCT可为精确放射治疗提供准确的肿瘤运动信息。A-SI框架使用一种患者特异性生成模型：物理集成一致性精炼去噪扩散概率模型（PC-DDPM）。该模型利用治疗计划期间从四维CT（4DCT）中提取的患者特异性解剖结构和呼吸运动模式。然后，它采用几何变换模块（GTM）从单角度X射线投影中提取容积解剖信息。一项针对22名肺癌患者的仿真研究评估了由PC-DDPM支持的A-SI框架。结果表明，该框架生成的实时OSD-CBCT具有高重建保真度和精确的肿瘤定位能力。本研究展示了A-SI以最小成像剂量实现实时肿瘤追踪的潜力，推动了SGRT在运动相关癌症和介入手术中的应用。
引用
@article{arxiv.2410.23582,
title = {Patient-Specific CBCT Synthesis for Real-time Tumor Tracking in Surface-guided Radiotherapy},
author = {Shaoyan Pan and Vanessa Su and Junbo Peng and Junyuan Li and Yuan Gao and Chih-Wei Chang and Tonghe Wang and Zhen Tian and Xiaofeng Yang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.23582},
year = {2024}
}