Kalibracja liczb tomograficznych na potrzeby planowania leczenia w radioterapii

• Autorzy: Oborska-Kumaszyńska D. , Northover D.

Warianty tytułu

EN

A calibration of ct numbers for radiotherapy planning purposes

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Tomografia komputerowa (TK) stanowi źródło informacji obrazowej będącej podstawą współczesnego planowania leczenia w radioterapii. Celem planowania RT jest utworzenie rozkładu dawek, tak zapewnić jego homogenność w objętości tarczowej, przy jednoczesnym minimalizowaniu wpływu promieniowania na okoliczne narządy krytyczne. Jednym z podstawowych procesów przygotowania systemu planowania leczenia (SPL) do obliczania rozkładu dawek przy użyciu informacji obrazowej dla heterogennych ośrodków jest implementacja krzywej kalibracyjnej, wiążącej wartości HU z masową lub elektronową gęstościąmateriałów. Dane niezbędne do jej wyznaczenia zostały zebrane dla 6 protokołów skanowania/rekonstrukcji, dla zestawu materiałów z zakresu gęstości wynikających z anatomicznej budowy pacjenta oraz trzech materiałów o wysokiej gęstości dla implantów: aluminium, tytan, stal chirurgiczna, umieszczonych w fantomie CIRS. Pomiary wykonano dla dwóch tomografów, dla dwóch fantomów CIRS w celu walidacji uzyskanych wyników i porównano je dodatkowo z pomiarami z innego ośrodka. Po przeprowadzeniu oceny wpływu różnych parametrów skanowania i rekonstrukcji oraz położenia obiektów testowych na uzyskiwane wartości liczb tomograficznych, wyznaczono wartości średnie HU dla poszczególnych materiałów ze wszystkich układów pomiarowych. Związano je z gęstościami masowymi i wprowadzono krzywą kalibracyjną do SPL. Ostatnim etapem weryfikacji było przeprowadzenie testów end-to-end i potwierdzenie pomiarami dozymetrycznymi, że wprowadzone dane do SPL zapewniają właściwe obliczenia dawki. Wyniki potwierdziły słuszność przyjętego rozwiązania w zakresie tolerancji +/- 1.5% dla zmierzonej dawki względem obliczonej . W artykule przedstawiono proces kalibracji liczb tomograficznych vs gęstości masowe na potrzeby implementacji w SPL.

EN

Modern radiotherapy plannings based on CT image information. A purpose of RT planning is to calculate a dose distribution to ensure homogeneity of it in a target volume and minimize an impact of radiation on surrounding OARs. An one of a basic processes for a preparation of a treatment planning system (TPS) to calculate the dose distribution using the imaging information of heterogeneous objects/materials is an implementation of a calibration characteristic correlating HU with a mass or electron density of the materials. Data required to obtain this characteristic was collected for 6 clinical protocols/reconstructions. This was donefor a set of materials with densities represented human body tissues and three high density materials: aluminum, titanium, stainless steel. They were placed in a CIRS phantom. Measurements were made for two CTs, two CIRS phantoms to validate obtained results. They also were compared with measurements received from another centre. A calibration data (mass density) = f (HU) was implemented into the TPS after evaluation of an impact of the scan and reconstruction parameters, location of the test objects in the phantom in the CT image reconstructions. The end-to-end tests were done as the last step of a verification and confirmation of accuracy of the data entered to the TPS. The obtained results were in 1.5% accepted tolerance. The calibration process of CT numbers vs mass density has been described in the article.

Słowa kluczowe

PL

liczby tomograficzne; radioterapia; planowanie leczenia; tomografia komputerowa

EN

CT numbers; radiotherapy; RT planning system; computed tomography

• Wydawca: Indygo Zahir Media
• Czasopismo: Inżynier i Fizyk Medyczny
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 6, nr 3
• Strony: 133--142
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Oborska-Kumaszyńska D.

• The Royal Wolverhampton NHS Trust New Cross hospital Wednesfield, Wolverhampton WV10 0QP, United Kingdom

autor

Northover D.

• The Royal Wolverhampton NHS Trust New Cross hospital Wednesfield, Wolverhampton WV10 0QP, United Kingdom

Bibliografia

• 1. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4795414/
• 2. http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-6560/aa5293/ meta
• 3. https://www.researchgate.net/publication/12690636_Relative_electron_density_calibration_of_CT_scanners_for_radiotherapy_treatment_planning
• 4. http://empresa.rediris.es/pub/nj_bscw.cgi/d864947/Determination_of_CT-to-density_conversion_relationship_for_image-based_treatment_planning_systems.pdf
• 5. R.P. Parker, P.A. Hobday, K.J. Cassell: The direct use of CT numbers in radiotherapy dosage calculations for inhomogeneous media, Phys Med Biol, 24, 1979, 802-809.
• 6. E.C. McCullough, T.W. Holmes: Acceptance testing computerized radiation therapy treatment planning systems: direct utilization of CT data, Med Phys, 12, 1985, 237-242.
• 7. T. Knöös, M. Nilsson, L. Ahlgren: A method of conversion of Houns®eld numbers to electron density and prediction of macroscopic pair production cross sections, RadiotherOncol, 5 1986, 337-345.
• 8. C. Constantinou, J.C. Harrington, L.A. DeWerd: An electron density calibration phantom for CT-based treatment planning computers, Med Phys, 19, 1992, 325-328.
• 9. U. Schneider, E. Pedroni, A. Lomax: The calibration of CT Houns®eld units for radiotherapy treatment planning, Phys Med Biol, 41, 1996, 111-124.
• 10. D. Oborska-Kumaszynska: The ACS system of the CT scanner - a verification for radiation therapy purposes during commissioning of the Philips Brilliance system (ve.4.2.0.17057), Inżynier i Fizyk Medyczny, 6, 2017, 86-94.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).