[1]陈衎,杨振,曹瑛,等.呼吸运动对4DCT扫描下靶区体积及位移的影响[J].中国医学物理学杂志,2022,39(3):277-282.[doi:DOI:10.3969/j.issn.1005-202X.2022.03.003]
　CHEN Kan,YANG Zhen,CAO Ying,et al.Effects of respiratory motion on target volume and center shift in 4DCT scan[J].Chinese Journal of Medical Physics,2022,39(3):277-282.[doi:DOI:10.3969/j.issn.1005-202X.2022.03.003]
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呼吸运动对4DCT扫描下靶区体积及位移的影响()
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《中国医学物理学杂志》[ISSN:1005-202X/CN:44-1351/R]

卷:
39卷
期数:
2022年第3期
页码:
277-282
栏目:
医学放射物理
出版日期:
2022-03-28

文章信息/Info

Title:
Effects of respiratory motion on target volume and center shift in 4DCT scan
文章编号:
1005-202X（2022）03-0277-06
作者:
陈衎1; 杨振2; 曹瑛2; 李书舟2; 张子健2; 杨晓喻2; 邵其刚2; 雷明军2; 唐杜2; 龚学余1
1.南华大学核科学技术学院， 湖南 衡阳 421001； 2.中南大学湘雅医院肿瘤科， 湖南 长沙 410008
Author(s):
CHEN Kan1;  YANG Zhen2;  CAO Ying2;  LI Shuzhou2;  ZHANG Zijian2;  YANG Xiaoyu2;  SHAO Qigang2;  LEI Mingjun2;  TANG Du2;  GONG Xueyu1
1. School of Nuclear Science and Technology, University of South China, Hengyang 421001, China 2. Department of Oncology, Xiangya Hospital, Central South University, Changsha 410008, China
关键词:
肺癌; 4DCT; 呼吸运动曲线; 模体; 内靶区; 平均密度投影; 最大密度投影
Keywords:
Keywords: lung cancer four-dimensional computed tomography respiratory motion curve phantom internal target volume average intensity projection maximum intensity projection
分类号:
R318；R815.6
DOI:
DOI:10.3969/j.issn.1005-202X.2022.03.003
文献标志码:
A
摘要:
【摘要】目的：探讨基于4DCT扫描图像勾画的靶区体积和位移与呼吸运动状态下肿瘤运动频率及幅度的关系。方法：使用自制的人体胸部模体及呼吸运动平台驱动直径为2 cm的小球做正弦运动（周期分别为3.0、3.8、6.0 s，幅度分别为1、2 cm）以模拟肺部肿瘤运动，再进行4DCT扫描。对每组4DCT图像中的10个时相进行大体肿瘤体积（GTV）靶区勾画并对每组4DCT图像中10个时相的GTV进行融合得到内靶区（ITV）。基于平均密度投影（AIP）和最大密度投影（MIP）进行自动靶区勾画，分别获得ITVAIP及ITVMIP。分析GTV体积与小球实际体积的关系，GTV体积和GTV中心位移与小球运动频率和幅度的关系，以及ITVP、ITVMIP及ITVAIP与小球运动范围的体积VP（理论ITV体积）的关系。结果：GTV体积与对应时相小球运动速度无相关性，但GTV中心偏差与小球运动速度呈弱相关性，小球运动速度越快，GTV中心位移的偏差越大。ITV和PTV体积与肿瘤运动周期无关，仅与运动幅度有关。ITVMIP和ITVP的体积与ITVAIP相比更接近理论ITV体积，而ITVAIP体积比理论ITV体积小。结论：对于胸腹部放疗的患者使用适当的呼吸管理手段控制患者呼吸或引导患者平稳呼吸有利于提高放疗精准度；基于MIP勾画的ITV靶区能够更好地反映肿瘤的运动。
Abstract:
Abstract: Objective To study the changes in target volume and center shift in 4DCT image caused by the frequency and amplitude of tumor motion. Methods A small ball with a diameter of 2 cm was driven by a homemade human thorax model and respiratory platform to move sinusoidally, with the periods of 3.0, 3.8, 6.0 s, and the amplitudes of 1, 2 cm, for simulating the tumor motion in lung, and then 4DCT scan was carried out. The gross target volume (GTV) from 10 phases of each group of 4DCT image was segmented, and the obtained GTV was fused to obtain internal gross target volume (ITV). Furthermore, ITVAIP and ITVMIP were obtained by the automatic target segmentation based on maximum intensity projection (MIP) and average intensity projection (AIP). The relationships between GTV and the actual volume of the ball, between the GTV or GTV center shift and the frequency or amplitude of ball motion, between ITVP, ITVMIP or ITVAIP and the volume covering ball motion scope VP (theoretical ITV) were analyzed. Results There was no correlation between GTV and the velocity of the small ball at the corresponding phase, but the center shift was weakly correlated to the velocity of the small ball. The larger velocity of small ball was, the larger GTV center shift was. ITV and PTV were only related to the amplitude of tumor motion, and had no correlation with the period of tumor motion. Compared with ITVAIP which was smaller than the theoretical ITV, ITVMIP and ITVP were closer to the theoretical ITV. Conclusion Respiratory training and deep inspiration breath-hold or other respiratory management methods for the patient scheduled for thoracoabdominal tumor radiotherapy are conducive to improve the accuracy of radiotherapy. ITV segmented based on MIP can reflect the motion of tumor better.

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备注/Memo

备注/Memo:
【收稿日期】2021-09-26 【基金项目】国家自然科学基金青年科学基金（61906215, 12005306） 【作者简介】陈衎，硕士研究生，研究方向：医学物理，E-mail: 4447383593@qq.com 【通信作者】唐杜，博士，研究方向：医学物理，E-mail: tangdu98@csu.edu.cn；龚学余，博士，教授，研究方向：聚变及等离子体，E-mail: gongxueyu@126.com
更新日期/Last Update: 2022-03-28