vol. 5 4/2016 Inżynier i Fizyk Medyczny
204
radioterapia
\
radiotherapy
artykuł naukowy
\
scientific paper
Wprowadzenie
Wprowadzenie radioterapii IGRT zmieniło pojęcie dokładności
dostarczania dawki promieniowania do obszarów tarczowych,
przy jednoczesnym utrzymaniu jej limitów dla organów krytycz-
nych. To utorowało drogę do implementacji technik, które umoż-
liwiają zwiększanie dawki i hypofrakcjonowanie przy utrzymaniu
wymaganego reżimu dawek dla tkanek/organów zdrowych.
Idea oraz wymagania technik radioterapii IGRT zdeterminowały
rozwój i zastosowanie do użytku klinicznego obrazowania wo-
lumetrycznego 3D i 4D. System obrazowania XVI (
X-ray volume
imaging
) pozwala na rekonstrukcję anatomii pacjenta w obszarze
terapeutycznym (przede wszystkim z możliwością prezentacji
tkanek miękkich) w projekcji 2D oraz obrazowaniu 3D i 4D. Sta-
nowi to podstawę do weryfikacji i/lub korekcji pozycji pacjenta,
a w zasadzie obszarów tarczowych i organów krytycznych przed
rozpoczęciem leczenia. Akwizycja i prezentacja obrazów powinna
odbywać się w jak najbardziej optymalnych warunkach, zarówno
z punktu widzenia parametrów technicznych systemu (mA, ms,
kV, moc dawki, liczba ramek na projekcje), algorytmów rekon-
strukcji i obróbki obrazów (algorytm, siatka rekonstrukcji, korek-
cja ze względu na rozproszenie, filtry rekonstrukcyjne), kalibracji
systemu (
gains, bad pixel, flexmap
), jak i warunków oceny obrazów
(kalibracja/parametry monitora, oświetlenie pomieszczenia).
Prawie wszystkie z tych parametrów mogą być zarządzane przez
użytkownika systemu w celu zoptymalizowania jakości uzyskiwa-
nych obrazów. Niniejszy artykuł przedstawia metodologię uzy-
skania jak najlepszej jakości obrazów dla protokołów klinicznych,
wprowadzonych dla systemu XVI, uwzględniając zarówno para-
metry tych obrazów (SNR, CNR, jednorodność, kontrast, rozdziel-
czość przestrzenna, artefakty), dostarczaną dawkę, jak i obszar
kliniczny oraz wymiary geometryczne pacjenta.
System XVI
Podczas akwizycji 3D
VolumeView™
zbieranych jest około 660 ob-
razów projekcyjnych dla pełnego obrotu gantry 360°. XVI zapisuje
każdą projekcję 2D oraz kąt gantry, dla którego ta projekcja zo-
stała wykonana. Ten zestaw danych jest podstawą do tworzenia
obrazu wolumetrycznego. Obrazy wolumetryczne CBCT są pod-
dawane fuzji z referencyjnymi skanami tomograficznymi, użytymi
do planowania leczenia i którym nadano koordynaty stanowiące
podstawę do oceny i/lub korekty położenia pacjenta.
Jakość obrazu
Jakość obrazu CBCT użytego do fuzji 3D i weryfikacji pozycji pa-
cjenta nie jest tak krytyczna, jak wymagana do celów diagnostycz-
nych i planowania leczenia. Celem jest uzyskanie obrazu IGRT przy
zastosowaniu najniższej możliwie dawki, przy jednoczesnym za-
chowaniu niezbędnego poziomu jakości obrazu. Jest to szczegól-
nie istotne, jeśli jest wymagana codzienna akwizycja obrazu i/lub
gdy nowotwór jest położony bardzo blisko struktur krytycznych.
W zależności od wymagań protokołu klinicznego, obszaru anato-
micznego oraz reżimównależy dobrać wartości parametrów/usta-
wienia systemu XVI determinujące wskaźniki jakościowe obrazu.
Obrazowanie prostaty, na przykład, wymaga wyższego kontrastu,
aby odróżnić poszczególne organy, zbudowane z tkanek mięk-
kich, niż w przypadku głowy-szyi (obecność wysokokontrasto-
wych struktur kostnych). Wbudowane narzędzia rekonstrukcyjne
i korekcyjne XVI (w tym na rozproszenie) umożliwiają uzyskanie
zoptymalizowanego SNR przy bardzo niskich dawkach obrazowa-
nia. Również większa liczba „ramek” na projekcję poprawia jakość
obrazowania, ale również zwiększa dostarczaną dawkę.
„Presety” –
akwizycja i rekonstrukcja obrazów
System XVI ma wprowadzony zestaw ustawień domyślnych, które
zgodnie z [1] zostały określone w ścisłej współpracy z partnerami
klinicznymi firmy Elekta. Według tej referencji „presety” XVI zostały
zoptymalizowane wykorzystaniem rzeczywistych danych klinicz-
nych i wprowadzone z uwzględnieniem obszarów anatomicznych
(głowa-szyja, klatka piersiowa, jama brzuszna i obszar miednicy).
Ustawienia te zawierają określone parametry, które determinują,
w jakisposóbsystemXVI„zbiera” irekonstruujeobrazykV.Przyopra-
cowywaniu tych ustawień priorytetowym parametrem był kontrast
w stosunku do rozdzielczości przestrzennej, zewzględu na istotność
oceny położenia tkanki miękkiej i dopasowania anatomii do rejestra-
cji. Zmiana zadanych parametrów rekonstrukcji zmienia sposób pre-
zentacji obrazów, natomiast jakość danych surowych/pierwotnych
pozostaje taka sama. SystemXVI pozwala na dostosowanie lub two-
rzenie dodatkowych ustawień/protokołów klinicznych, w zależności
odpotrzeb i preferencji użytkownika. Finalnie każde z ustawieńmusi
być zweryfikowane pod kątem ich przydatności przed użyciem [1].
„Presety”
VolumeView™
są zapisane w pliku volume.ini. Najle-
piej jest zmieniać parametry ustawień na skopiowanych plikach,
tak aby oryginalne dalej pozostawały zapisane w systemie. Ze
względu na różny poziom uprawnień, najlepiej je pozostawić,
zmieniając tylko ustawienia z
Clinical
na
Service
, wtedy standar-
dowy użytkownik w modzie klinicznym nie będzie ich miał wy-
świetlonych na liście dostępnych protokołów. Gdy nowy „preset”
jest zdefiniowany, musi być on poddany weryfikacji w warunkach
zbliżonych do klinicznych i przy użyciu różnych fantomów, po-
zwalających na symulacje różnych warunków akwizycji, różnych
wymiarów rekonstruowanych obszarów etc. Ponadto system
XVI, w ramach wewnętrznie wbudowanych narzędzi, waliduje
poprawność zapisów w „presetach”. Oprócz tego w ramach bez-
pieczeństwa pracy systemu wartości parametrów akwizycji (mA,
ms, kV) mają ustawione serwisowo maksymalne i minimalne limi-
ty, aby ich zmiany pozostawały w dopuszczalnych wartościach [1].
Parametry akwizycji obrazu
Parametr kV stanowi o energii promieniowania rentgenowskie-
go używanego podczas akwizycji obrazów. Dobór energii kV
