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1、基于变形融合的自动勾画技术与分次间放疗剂量分布的改变,1,基于变形融合的自动勾画技术与分次间放疗剂量分布的改变,黄劭敏 祁振宇 邓小武,基于变形融合的自动勾画技术与分次间放疗剂量分布的改变,2,研究背景与目的,治疗过程中靶区的退缩和形体变化须要在影像引导下进行评估与修正 IGRT：要求图像配准 ART：要求保持体积勾画的一致性,基于变形融合的自动勾画技术与分次间放疗剂量分布的改变,3,IGRT/ART,影像引导计划设计,影像引导照射执行,影像引导适应治疗,多影像引导计划设计： 解剖影像 功能影像 运动影像,摆位修正：二维在线影像 三维在线影像 射野修正： 光学跟踪 射野跟随,治疗响应 形体改变
2、 解剖改变 功能改变 生物改变 运动改变,1. 图像配准：变形配准 (没有配准，就没有量化引导） 2. 自动勾画：评估的一致性 (统一标准才能比较),基于变形融合的自动勾画技术与分次间放疗剂量分布的改变,4,影像引导计划设计的困难之一,不同影像的形态差别 CT /MRI 体位不同(MR技术限制定位） 解剖图像不同 CT/PET 影像性质不同 不同勾画者差异评估,基于变形融合的自动勾画技术与分次间放疗剂量分布的改变,5,基于变形融合的自动勾画技术与分次间放疗剂量分布的改变,6,基于变形融合的自动勾画技术与分次间放疗剂量分布的改变,7,基于变形融合的自动勾画技术与分次间放疗剂量分布的改变,8,影像
3、引导计划设计困难之二,4D-CT计划： 更加准确的ITV 避免漏照 减小PTV 勾画差异-各时相图像勾画的一致性？ 勾画效率-可能须要在2000图层勾画,基于变形融合的自动勾画技术与分次间放疗剂量分布的改变,9,放疗过程中腮腺体积的改变,Radiotherapy and Oncology 89 (2008) 8188,基于变形融合的自动勾画技术与分次间放疗剂量分布的改变,10,Dose Distribution改变,DVH改变 Dose Accumulation？,基于变形融合的自动勾画技术与分次间放疗剂量分布的改变,11,目前“自适应放疗” 问题(分段或重新计划),分段缩野计划 从最初CT设
4、计分段计划 假定靶区位置形状不变 假定OAR位置形状不变 实际情形是两者都改变实际剂量误差？ 分段CT设计 初始靶区如何确定？ 何时开始重新设计？,基于变形融合的自动勾画技术与分次间放疗剂量分布的改变,12,IGRT对图像配准技术要求,必须的技术支持： 变形配准 自动分区 (靶区/危及器官) 最常见方法： 基于模板的自动勾画 自动勾画GTV/CTV 自动勾画OAR,基于变形融合的自动勾画技术与分次间放疗剂量分布的改变,13,自动配准与勾画软件开发研究,研究目的 开发研制变形配准和自动勾画软件 能够配准发生形变的两种/两次图像的轮廓 能够自动根据一次勾画在它次（或其他时相的图像）上自动生成相应的
5、勾画轮廓,基于变形融合的自动勾画技术与分次间放疗剂量分布的改变,14,变形配准与自动勾画工作流程,周付根, 段卓镭, 刘博，邓小武，陈明，黄晓延. Demons算法在4D CT图像配准中的应用.CT理论与应用，2008,18(1),21-27,基于变形融合的自动勾画技术与分次间放疗剂量分布的改变,15,开发的软件临床验证结果(肺4D-CT靶区自动勾画),From left to right : Image of phase 0%，10%，40% Red: contour of physician Green: auto-generated contouring,基于变形融合的自动勾画技术与分次
6、间放疗剂量分布的改变,16,靶区勾画体积比较(医生勾画vs自动勾画:4D-CT肺靶区),基于变形融合的自动勾画技术与分次间放疗剂量分布的改变,17,软件应用的临床验证结果(肝4D-CT自动靶区勾画),Red: Physician delineated on MIP Green:Auto-generated envelop of all phases contours,基于变形融合的自动勾画技术与分次间放疗剂量分布的改变,18,靶区勾画体积与质心比较MIP医生勾画 vs 自动勾画 (4D-CT肝靶区),基于变形融合的自动勾画技术与分次间放疗剂量分布的改变,19,NPC IMRT分次间改变研究(中
7、山大学肿瘤防治中心 ),研究目的 治疗期间体积变化规律 靶区 周围器官 治疗期间剂量变化规律 靶区 周围重要器官 修改或重新计划的合适时机,基于变形融合的自动勾画技术与分次间放疗剂量分布的改变,20,材料与方法,病人资料 随机选取NPC IMRT计划10例 每例4次CT扫描 0，10F，20F，30F (2.27Gy/F) Deformable Registration SW MiM Software Suit V4.1 (MiMvista Corp., US) TPS逆向优化IMRT计划 Corvus V6.0 (Best Medical NOMOS,US),基于变形融合的自动勾画技术与分次
8、间放疗剂量分布的改变,21,配准每次CT 自动变形生成 TV & OAR 轮廓 剂量分布比较 原计划在每次CT的实际剂量分布 在每次CT重新优化计划的剂量分布,治疗过程剂量分布改变比较,基于变形融合的自动勾画技术与分次间放疗剂量分布的改变,22,结果：CT图像比较见肿瘤退缩明显,CT0week vs CT6week,基于变形融合的自动勾画技术与分次间放疗剂量分布的改变,23,结果：配准的CT图像见患者消瘦,肿瘤退缩 患者消瘦 蓝色为6week时重复扫描CT,基于变形融合的自动勾画技术与分次间放疗剂量分布的改变,24,基于变形融合的自动勾画技术与分次间放疗剂量分布的改变,25,左腮腺体积随治疗时
9、间的变化,基于变形融合的自动勾画技术与分次间放疗剂量分布的改变,26,右腮腺体积随治疗时间的变化,基于变形融合的自动勾画技术与分次间放疗剂量分布的改变,27,脊髓最大剂量改变,基于变形融合的自动勾画技术与分次间放疗剂量分布的改变,28,腮腺平均剂量变化,基于变形融合的自动勾画技术与分次间放疗剂量分布的改变,29,GTVnx体积、剂量改变,平均剂量的改变可以忽略,基于变形融合的自动勾画技术与分次间放疗剂量分布的改变,30,GTVnd体积、剂量改变,平均剂量的改变也不大,基于变形融合的自动勾画技术与分次间放疗剂量分布的改变,31,治疗计划在各次CT上的剂量分布,0 Week (计划CT),2 We
10、ek,4 Week,6 Week,基于变形融合的自动勾画技术与分次间放疗剂量分布的改变,32,DVH比较：2 Week vs 0 Week,基于变形融合的自动勾画技术与分次间放疗剂量分布的改变,33,DVH比较： 4 Week vs 0 Week,基于变形融合的自动勾画技术与分次间放疗剂量分布的改变,34,DVH比较： 6 Week vs 0 Week,固定变差 摆位误差？,基于变形融合的自动勾画技术与分次间放疗剂量分布的改变,35,各次CT上重新优化的剂量分布,0 Week (计划CT),4 Week,2 Week,6 Week,脊髓受量改善 TV外热点消除,基于变形融合的自动勾画技术与分次间放疗剂量分布的改变,36,Thanks for Attenton 感谢本科： 赵充大夫、夏云飞大夫 陈明大夫 黄晓延物理师 刘小毛技师、陈诚同学 等对本研究工作的支持,
