基于计划目标剂量的锥形线束CT图像配准方法研究

目的探究一种以剂量体积直方图参数为优化变量,使用多目标优化算法的剂量优化配准算法,以提高锥形线束CT(CBCT)图像验证匹配的准确性。方法回顾性分析哈尔滨医科大学附属肿瘤医院2022年收治的6例肺癌和5例宫颈癌患者的28套CBCT图像。以骨性配准的结果为剂量配准算法的初始点,在其周围的三维空间内计算各位移点的通量加权灰度均方差,并使用无监督k均值聚类方法筛选候选位移点。使用有限尺寸笔形束算法计算各候选位移点的三维剂量分布,并提取直方图剂量指标作为多目标优化算法的优化变量。使用多目标遗传算法求解Pareto最优解集后,根据预设的目标权重方案求解最优唯一解。结果采用剂量优化配准后,肺癌病例计划靶区(PTV)的D_(90%)、D_(95%)、D_(98%)、D_(mean)、适形度(CI)指标,较常规配准策略分别平均提高0.23Gy、0.49Gy、1.05Gy、0.15Gy、0.03,危及器官的剂量差异无统计学意义。宫颈癌病例PTV的D_(90%)、D_(95%)、D_(98%)、D_(mean)、CI指标,较常规配准策略分别平均提高0.72Gy、1.15Gy、2.53Gy、0.24Gy、0.05,部分危及器官评估指标降低1.06~1.81Gy。结论剂量优化配准方法可有效提高靶区覆盖度并降低危及器官剂量,减少刚性配准算法的残余误差,可作为自适应放疗技术的流程之一。