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双能CT的基本原理、应用和未来展望(英文) 被引量：11
1
作者 Adam S.WANG Scott S.HSIEH Norbert J.PELCa 《CT理论与应用研究（中英文）》 2012年第3期367-386,共20页
断层影像(CT)的图像对比度与扫描所用的X光源能谱分布有很大关系。传统CT使用具有能谱分布的一个光源进行成像,有时会出现信息模糊致使两种不同材料在CT图像上完全相同。双能CT使用两个不同分布的能谱对物体进行成像,能够消除单能谱情... 断层影像(CT)的图像对比度与扫描所用的X光源能谱分布有很大关系。传统CT使用具有能谱分布的一个光源进行成像,有时会出现信息模糊致使两种不同材料在CT图像上完全相同。双能CT使用两个不同分布的能谱对物体进行成像,能够消除单能谱情况下的信息模糊。虽然双能CT的基本概念由来已久,但最近商业系统的出现使双能CT迅速成为一个热点。我们首先概述了双能CT的基本物理原理和双能信号处理方法,包括促使双能CT进入现代医学成像的关键技术。其次,双能CT的应用已非常广泛,本文从其在临床应用角度进行了详细介绍使读者有所了解。最后,我们简要探讨了当前的两个技术发展领域:光子技术探测器和技术合成CT。 展开更多
关键词 双能 材料分解 双源 光子计算 合成ct
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对用于肺部自适应放疗的合成CT影像质量的对比研究
2
作者 郑子龙 苏斌 +3 位作者 钱呈 魏环海 陈童 赵瑞峰 《中国医疗设备》 2024年第7期42-48,共7页
目的评估基于Velocity软件,不同锥形束CT(Cone Beam CT,CBCT)扫描模式下对应的合成CT(synthetic CT,sCT)的图像质量。方法通过设置CIRS肺运动模体常规的呼吸运动状态,对其进行4D-CT模拟定位。在平均密度投影CT即计划CT(planning CT,pCT... 目的评估基于Velocity软件,不同锥形束CT(Cone Beam CT,CBCT)扫描模式下对应的合成CT(synthetic CT,sCT)的图像质量。方法通过设置CIRS肺运动模体常规的呼吸运动状态,对其进行4D-CT模拟定位。在平均密度投影CT即计划CT(planning CT,pCT)上完成计划设计后,将其传至TrueBeam直线加速器,分别实现3D-CBCT和4D-CBCT的扫描和图像重建,再基于Velocity软件得到相应的sCT。结果sCT图像保留了基准pCT图像的精细结构,且二者图像轮廓之间有较强的相关性,所有Dice相似系数都超过0.85。通过直观对比可看出,相比对应的CBCT图像,sCT图像伪影明显减少。sCT3D/sCT4D图像中不同感兴趣区的CT值均明显更低,sCT的噪声更小。对sCT而言,sCT3D图像的CT值的平均百分差异为7.68%,sCT4D图像的CT值的平均百分差异为4.65%。相比3D-CBCT,基于4D-CBCT得到的sCT图像的CT值精度得到了改善。结论在固定呼吸状态下,基于Velocity得到的对应不同模式CBCT的sCT图像质量与基准pCT可以相比拟,与呼吸相关的图像引导在肺癌患者放疗时更有临床价值。 展开更多
关键词 图像引导放疗 四维ct 合成ct 图像质量评估 自适应放疗
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前列腺癌图像引导放疗中锥形束CT为合成CT提供质量保证的可行性研究 被引量：1
3
作者 张帅楠 田龙 赵鑫 《医疗卫生装备》 CAS 2023年第8期50-54,共5页
目的:探究在基于MR的前列腺癌(prostate cancer,PCa)图像引导放疗(image guided radiotherapy,IGRT)中锥形束CT(cone beam CT,CBCT)为合成CT(synthetic CT,sCT)提供质量保证(quality assurance,QA)的可行性。方法:以CT作为QA的金标准,... 目的:探究在基于MR的前列腺癌(prostate cancer,PCa)图像引导放疗(image guided radiotherapy,IGRT)中锥形束CT(cone beam CT,CBCT)为合成CT(synthetic CT,sCT)提供质量保证(quality assurance,QA)的可行性。方法:以CT作为QA的金标准,进行体外实验和临床试验。体外实验:利用仿真人体模型检验CBCT的CT值的长期稳定性并建立CBCT的CT值-电子密度曲线。临床试验:筛选2021年6月至2022年12月间于某院接受诊疗且符合纳入标准的PCa患者10例,所有患者均于IGRT前3 d进行1.5T MR和CT扫描。基于患者的MR图像生成sCT图像后进行放疗计划设计和治疗。将患者的sCT、CT和CBCT图像进行基于黄金基准标志物(gold fiducial marker,GFM)的融合配准后,拷贝sCT放疗计划至CT和CBCT图像上并计算剂量分布,分别比较sCT和CT、sCT和CBCT的Gamma通过率和剂量体积直方图(dose volume histogram,DVH)指标。采用SPSS 19.0软件进行统计学分析。结果:体外实验表明,CBCT的CT值(CT值CBCT)长期稳定性良好,与CT的CT值(CT值CT)的一元回归方程为CT值CBCT=1.110×CT值CT+3.891。临床试验表明,sCT和CT、sCT和CBCT在横断面、冠状面、矢状面上的Gamma通过率均呈高度正相关,具有高度一致性,差异平均值均小于0.1%;DVH各项指标差异均较为接近,且均呈高度正相关。结论:在基于MR的PCa IGRT中,CBCT可取代金标准CT为sCT提供QA。 展开更多
关键词 锥形束ct 图像引导放疗 合成ct MR 前列腺癌 质量保证
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基于DenseCUT网络由头部锥形束CT图像生成合成CT图像
4
作者 吴新红 王江涛 +4 位作者 唐巍 左阳 卢晓明 朱磊 杨益东 《中国医学物理学杂志》 CSCD 2023年第3期313-319,共7页
提出一种由头部锥形束CT(CBCT)图像生成合成CT(sCT)图像的无监督深度学习网络,并与循环生成对抗(CycleGAN)网络及对比非配对转换(CUT)网络进行比较。本研究共获取56例脑部肿瘤患者的计划CT(pCT)和CBCT数据(其中49例用于训练,7例用于测... 提出一种由头部锥形束CT(CBCT)图像生成合成CT(sCT)图像的无监督深度学习网络,并与循环生成对抗(CycleGAN)网络及对比非配对转换(CUT)网络进行比较。本研究共获取56例脑部肿瘤患者的计划CT(pCT)和CBCT数据(其中49例用于训练,7例用于测试),分别使用CycleGAN网络、CUT网络以及本研究提出的密集对比非配对转换(DenseCUT)网络由CBCT图像生成sCT。DenseCUT网络有两点创新之处:将CUT网络与密集块网络结合;在损失函数中加入结构相似性。与pCT-CBCT相比,pCT-sCT(DenseCUT网络)的HU值平均绝对误差从34.38 HU降低到17.75 HU,峰值信噪比从26.19 dB提升到29.83 dB,结构相似性从0.78提升到0.87。本文方法可在不改变解剖结构的情况下从CBCT图像中生成高质量的sCT图像,同时降低图像伪影,使CBCT应用于剂量计算和自适应放疗计划成为可能。 展开更多
关键词 锥形束ct 合成ct 密集对比非配对转换网络
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基于自监督生成对抗网络的锥形束CT合成伪CT研究
5
作者 吴书裕 王伟 +3 位作者 阳露 余辉 周承 梅颖洁 《中国医学物理学杂志》 CSCD 2023年第11期1356-1361,共6页
目的:旨在研究自监督生成对抗网络(SAGAN)在锥形束CT(CBCT)合成伪CT(sCT)中的应用,以解决CBCT图像质量问题,提高图像引导放疗的准确性。方法:收集58例头颈鳞癌患者CBCT和计划CT(pCT),采用U-Net结构和马尔科夫鉴别器构建SAGAN网络,并引... 目的:旨在研究自监督生成对抗网络(SAGAN)在锥形束CT(CBCT)合成伪CT(sCT)中的应用,以解决CBCT图像质量问题,提高图像引导放疗的准确性。方法:收集58例头颈鳞癌患者CBCT和计划CT(pCT),采用U-Net结构和马尔科夫鉴别器构建SAGAN网络,并引入自注意力机制。使用WGAN-GP损失函数进行对抗训练,学习CBCT模态的空间映射和密度映射特性,增强CBCT图像特征表达和sCT的合成精度。分别对SAGAN和Res-Unet基线模型合成的sCT图像与原始pCT进行定性和定量分析,验证模型性能。结果:定性结果显示,SAGAN和Res-Unet合成的sCT均有效抑制伪影,SAGAN合成的sCT更接近pCT,误差较小。定量评价结果表明,SAGAN的平均绝对误差、结构相似性指数和峰值信噪比优于Res-Unet基线模型,特别在软组织方面表现更佳,差异有统计学意义(P<0.05)。SAGAN合成的sCT在体部、骨组织、软组织的线性回归斜率分别为0.956、0.959、0.839,CT值校正能力优于对比方法。结论:SAGAN模型在基于CBCT的sCT合成研究具有更优的CT值校正能力和图像转换质量,为图像引导放疗提供可靠依据,提高放疗精确性。 展开更多
关键词 锥形束ct 合成ct 自监督机制 生成对抗网络 图像引导放疗
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基于形变配准和伪CT的鼻咽癌自适应放疗剂量评估 被引量：5
6
作者 周琼 李永武 +3 位作者 王奇 施国志 庞晓燕 周勤煊 《中国医学物理学杂志》 CSCD 2019年第8期892-897,共6页
目的:基于形变配准千伏级锥形束CT(kV CBCT)生成的伪CT图像,探讨了鼻咽癌自适应放疗的优势和重要性。方法:选取10例鼻咽癌患者1套定位CT图像和每周的摆位验证kV CBCT图像,采用Velocity软件形变配准生成6套伪CT。定位图像CT0上制定的Arc... 目的:基于形变配准千伏级锥形束CT(kV CBCT)生成的伪CT图像,探讨了鼻咽癌自适应放疗的优势和重要性。方法:选取10例鼻咽癌患者1套定位CT图像和每周的摆位验证kV CBCT图像,采用Velocity软件形变配准生成6套伪CT。定位图像CT0上制定的Arc计划Plan0分别复制到6套伪CT上:A组方案是不改变参数直接计算最终剂量;B组方案是重新优化设计计算剂量。A、B两组各6次计划的剂量分别形变配准累积到CT0上得到累积剂量Dose_actual和Dose_replan。比较A组、B组和原计划每周肿瘤靶区和危及器官体积以及累积剂量的变化。结果:10例患者PGTVnx、GTVnd、PTV、左右腮腺体积退缩比率为3.81%±7.67%、11.45%±9.89%、3.50%±2.50%、23.67%±7.39%、24.18%±6.69%。A组方案的靶区PGTVnx、GTVnd、PTV D95剂量比原计划平均每周分别下降了0.946、1.054、0.809、0.848、1.426、0.799 Gy,1.407、1.501、1.627、1.236、2.028、1.373 Gy,2.330、3.419、3.938、2.696、4.213、2.574 Gy。B组计划与原计划处方剂量吻合度较高。相比于原计划,A组左侧腮腺D50、Dmean分别提高0.43、0.10 Gy,V30降低了1.94%;右侧腮腺D50、Dmean、V30分别提高了2.59 Gy、2.81 Gy、8.97%。B组左侧腮腺D50、Dmean、V30比原计划分别降低1.22 Gy、1.13 Gy、4.15%,右侧腮腺D50、Dmean、V30比原计划提高了2.8 Gy、3.09 Gy、5.44%。结论:相对于实际照射剂量,应用形变配准kV CBCT生成伪CT图像的鼻咽癌自适应放疗,既保证肿瘤靶区剂量与原计划Plan0一致,同时降低了危及器官的累积照射剂量,具有一定程度的剂量学优势。 展开更多
关键词 鼻咽癌 形变配准 自适应放疗 KV CBct 伪ct Velocity软件
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基于循环一致性生成对抗网络的盆腔伪CT生成方法 被引量：3
7
作者 吴香奕 曹锋 +4 位作者 曹瑞芬 吴茜 董江宁 徐榭 裴曦 《中国医学物理学杂志》 CSCD 2021年第1期21-29,共9页
目的:基于循环一致性生成对抗网络(CycleGAN),利用非配对患者盆腔部位数据,实现MRI和CT图像之间的相互转换,并对基于该模型生成的盆腔伪CT(sCT)进行精度和剂量性能的评估。方法:该CycleGAN网络包含两个生成器和两个判别器。先基于全卷... 目的:基于循环一致性生成对抗网络(CycleGAN),利用非配对患者盆腔部位数据,实现MRI和CT图像之间的相互转换,并对基于该模型生成的盆腔伪CT(sCT)进行精度和剂量性能的评估。方法:该CycleGAN网络包含两个生成器和两个判别器。先基于全卷积网络(FCNs)构建两个生成器,一个将2D盆腔MRI转换为2D盆腔sCT图像,另一个将CT图像转换为伪MRI(sMRI)图像。再基于FCNs构建两个判别器,用于对真实图像和生成的伪图像进行判别,提升生成图像的质量。为保证sCT图像与MRI图像的一致性,引入归一化互信息作为相似性约束损失项,对模型进行改进。训练集包括35例患者盆腔部位的T1-MRI图像和另外36例患者盆腔部位的CT图像,测试集包括10例盆腔部位患者的MRI和CT图像,评估方法包括sCT与CT图像的误差和放疗剂量伽马通过率。结果:对于测试集中所有病例,生成的sCT与真实CT图像之间的平均绝对误差(MAE)为35.537(±4.537)HU;基于体素的平均剂量差异最大为0.49%;以3%/3 mm、2%/2 mm和1%/1 mm为标准的平均伽马通过率分别高于99%、98%和95%。结论:使用CycleGAN网络和非配对患者训练数据可以生成准确且符合临床剂量精度要求的盆腔部位sCT图像。 展开更多
关键词 伪ct 非配对 盆腔 磁共振成像 循环一致性生成对抗网络
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基于MRI的合成CT生成方法综述 被引量：3
8
作者 菅影超 付东山 王伟 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第4期485-492,共8页
放射治疗是治疗肿瘤的重要手段之一,而CT是目前放射治疗的主要基准影像。与CT相比,MRI具有良好的软组织对比度,且对人体完全无害,近年来也越来越会多地被用于软组织的勾画以及引导放射治疗。由于CT扫描的电离辐射影响患者的健康,同时扫... 放射治疗是治疗肿瘤的重要手段之一,而CT是目前放射治疗的主要基准影像。与CT相比,MRI具有良好的软组织对比度,且对人体完全无害,近年来也越来越会多地被用于软组织的勾画以及引导放射治疗。由于CT扫描的电离辐射影响患者的健康,同时扫描CT和MRI加重患者的经济负担,CT和MRI的配准融合会引入系统误差等弊端,所以仅使用MRI的放射治疗受到研究者的广泛关注。然而,由于MRI与电子密度无联系,不能直接用于剂量计算以及基于X光的患者摆位验证,因此需要研究相关算法,根据MRI图像得到患者组织的电子密度信息或者HU值,即生成合成CT或伪CT。将生成合成CT或伪CT的方法分为3类:基于体素、基于图谱和混合的方法。根据所应用的方法,对序列图像、应用数量以及解剖部位等进行总结和分析。该研究是放射治疗中一个崭新的方向,既可避免使用传统CT带来的电离辐射,又可以应用高分辨率的MRI影像对肿瘤进行监测,使患者得到更精确的放射治疗。 展开更多
关键词 放射治疗 磁共振成像(MRI) 电子密度 合成ct或伪ct
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基于分段B样条形变配准方法的头颈部伪CT生成研究 被引量：1
9
作者 陈丽霞 亓孟科 +1 位作者 宋婷 卢广文 《中国医学物理学杂志》 CSCD 2022年第1期44-50,共7页
目的:探讨分段B样条形变配准方法在头颈部伪CT(sCT)生成中的应用,以及对sCT生成精度的影响。方法:收集已经进行调强放射治疗的鼻咽癌患者45例,每例计划均包括头颈部T1加权核磁共振成像(MRI)和CT图像。使用3D Slicer软件对MRI和CT图像分... 目的:探讨分段B样条形变配准方法在头颈部伪CT(sCT)生成中的应用,以及对sCT生成精度的影响。方法:收集已经进行调强放射治疗的鼻咽癌患者45例,每例计划均包括头颈部T1加权核磁共振成像(MRI)和CT图像。使用3D Slicer软件对MRI和CT图像分别进行分段B样条形变配准、整体B样条形变配准、分段刚性配准和整体刚性配准4种方法配准,比较配准后的MRI图像和真实CT图像的Dice相似性系数(DSC)值。随机选取其中的30例患者作为训练集,15例患者为测试集,将配准后的MRI和CT图像通过pix2pix网络进行模型训练生成sCT,对生成的sCT和真实CT进行平均绝对误差(MAE)、结构相似性系数(SSIM)和峰值信噪比(PSNR)值的比较,分析通过阈值法分割为不同组织(骨头、软组织、空气和脂肪)的MAE值。结果:配准后的MRI和真实CT图像比较,分段B样条形变配准方法的DSC值最优;使用4种配准方法生成的sCT和真实CT图像进行MAE、SSIM和PSNR值比较,分段配准方法比整体配准方法好,B样条形变配准方法比刚性配准方法好。分段B样条形变配准方法的MAE值为(74.783±9.869)HU,SSIM值为0.839±0.032,PSNR值为(28.859±0.957)dB,均比其余几种配准方法好。分段B样条形变配准方法在骨头、软组织和脂肪区域的MAE值较好,但是在空气区域的MAE值较刚性配准方法稍差。结论:分段B样条形变配准方法在头颈部sCT生成精度优于整体和刚性配准方法,该方法可以改善头颈部图像的配准精度,从而改善sCT的生成精度。 展开更多
关键词 分段B样条形变配准方法 头颈部 伪ct Dice相似性系数 平均绝对误差
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基于生成对抗网络的鼻咽癌患者伪CT合成方法研究 被引量：6
10
作者 亓孟科 李永宝 +4 位作者 吴艾茜 郭芙彤 贾启源 宋婷 周凌宏 《中华放射肿瘤学杂志》 CSCD 北大核心 2020年第4期267-272,共6页
目的 研究利用生成对抗网络(GAN)建立头颈部肿瘤MRI图像与CT图像的映射模型,实现MRI引导放疗中伪CT (sCT)的预测生成。方法 收集45例鼻咽癌患者治疗前影像信息与IMRT计划信息。首先对MRI (T1)和CT图像进行刚性配准、裁剪、去背景、数据... 目的 研究利用生成对抗网络(GAN)建立头颈部肿瘤MRI图像与CT图像的映射模型,实现MRI引导放疗中伪CT (sCT)的预测生成。方法 收集45例鼻咽癌患者治疗前影像信息与IMRT计划信息。首先对MRI (T1)和CT图像进行刚性配准、裁剪、去背景、数据增强等预处理操作;其次对病例进行GAN训练,随机选取30例作为训练集放入网络进行建模学习,另15例用于测试。比较预测sCT与真实CT的图像质量,以及后续比较预测sCT进行重计算的剂量分布与真实计划的剂量分布。结果 测试集的预测sCT与实际CT图像质量比较显示,二者误差较小,体素平均绝对误差值为(79.15±11.37) HU,结构相似性系数值为0.83±0.03。sCT重计算的剂量分布与实际剂量较为接近,不同区域水平下的MAE值相对处方剂量均<1%。在2mm/2%、3mm/3%准则下,所有病例sCT重计算剂量分布的γ通过率均>92%、>98%。结论 提出并实现了使用GAN进行鼻咽癌患者sCT的生成,为MR-IGRT实施奠定了基础。图像质量与剂量学比较均显示了方法的可行性与准确性。 展开更多
关键词 鼻咽肿瘤/磁共振图像引导放疗 生成对抗网络 伪ct生成
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