改进的锥束CT到Hounsfield单位转换方法在放射治疗计划中的应用

"这篇论文研究了一种将锥束CT（CBCT）图像的像素值转换为霍恩斯菲尔德单位（HU）的方法，以便在放射治疗计划中使用。该方法通过匹配CBCT值的直方图与simCT图像的HUs直方图，解决了CBCT图像中的散射污染问题，从而提高了电子密度（ED）计算的准确性，并优化了基于CBCT图像的剂量计算。这种方法在前列腺癌和头颈癌患者中表现出良好的一致性和准确性，对于改善放射治疗的精确度具有潜在价值。" 放射治疗是一种利用高能射线治疗肿瘤的技术，其中准确的剂量计算和定位至关重要。锥束CT作为放射治疗过程中的实时成像工具，其图像质量相比常规的模拟CT（simCT）受到散射辐射的影响，导致电子密度信息不准确。这直接影响到基于CBCT图像的剂量计算，可能降低治疗效果。 本研究中提出的数学方法，旨在克服CBCT图像中由于散射造成的CBCT值不准确的问题。通过比较和匹配CBCT图像与simCT图像的直方图，可以对CBCT值进行线性缩放转换，将其转化为Hounsfield单位。Hounsfield单位是一个标准化的尺度，用于量化不同组织类型的X射线吸收率，从而提供准确的电子密度信息。 该转换方法的独特之处在于，它考虑了个体体型、体形、内部组织结构以及治疗机中心点的纵向位移等因素导致的CBCT值变化。通过为每个切片单独进行转换，该方法能够更精确地反映这些变量的影响，从而提高电子密度的计算精度。 实验证明，对于前列腺癌和头颈癌患者，转换后的CBCT值（mCBCT值）与基于simCT的电子密度差异在3.0%以内，表明这种方法的有效性。同时，基于CBCT图像计算的剂量与simCT图像计算的剂量吻合度在2.0%以内，进一步证明了这种方法在放射治疗计划中的实用价值。 这项研究提供的CBCT值到HU的转换方法有助于提升放射治疗计划的精确性，特别是对于依赖实时成像进行治疗定位和剂量调整的病例。这种方法有望在未来成为放射治疗领域的一个重要工具，以确保患者接受更为精确和个性化的治疗。