用于体内适形照射的定量生物发光断层成像引导系统
医学物理
2020-10-07 v1
摘要
尽管锥形束CT（CBCT）已用于引导临床前放疗（RT）研究的照射，但其在软组织靶区定位方面存在局限，尤其在低成像对比度环境中。靶区形状信息是放疗的基本需求。若无此类信息引导照射，正常组织会受到不必要的照射，导致实验不确定性。认识到这一需求，我们开发了定量生物发光断层成像（QBLT），其提供强成像对比度以定位光学靶区。我们利用原位生物发光胶质母细胞瘤（GBM）模型展示了其引导适形放疗的能力。通过多投影和多光谱生物发光成像以及一种新颖的光谱导数方法，我们的QBLT系统能够以<1mm的定位精度重建GBM。我们确定了最优阈值来勾画QBLT重建的大体靶区体积（GTV_{QBLT}），其与作为GBM体积金标准的CBCT对比标记GBM（GTV）具有最佳重叠。为考虑QBLT在靶区定位和体积勾画中的不确定性，我们还创新了边界设计；确定并添加0.5mm边界至GTV_{QBLT}以形成计划靶区体积（PTV_{QBLT}），将肿瘤覆盖率从75%（0mm边界）大幅提升至98%，且相应的肿瘤覆盖率变异（n=10）显著减小。此外，在处方剂量5Gy覆盖95%的PTV_{QBLT}时，QBLT引导的7野适形放疗可照射99.4 \pm 1.0%的GTV，而传统单野照射仅为65.5 \pm 18.5%（n=10）。我们的QBLT引导系统为研究人员引导软组织靶区照射并提升科学发现的严谨性与可重复性提供了独特机会。
引用
@article{arxiv.2010.02492,
title = {Quantitative Bioluminescence Tomography-guided System for Conformal Irradiation In Vivo},
author = {Xiangkun Xu and Zijian Deng and Hamid Dehghani and Iulian Iordachita and Michael Lim and John W. Wong and Ken Kang-Hsin Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2010.02492},
year = {2020}
}