Скачать электронную версию статьи (в свободном доступе).
На фантомах Catphan и CIRS 062M исследованы параметры КТ-изображений в геометрии конического
пучка (CBCT) на рентгеновской системе визуализации ускорителя TrueBeam и рентгеновском
симуляторе Simulix-HQ с приставкой для КТ. Измерены локальная и интегральная однородность
реконструируемого объекта, отношение контраст–шум, функция передачи модуляции
MTF, пространственное разрешение и значения рентгеновской плотности (КТ-единиц) в тест-объектах
из референсных материалов. Получены зависимости относительной электронной плотности основных
органов и тканей от рентгеновской плотности, выраженной в единицах Хаунсфилда.
Геометрические искажения на всех установках находились в пределах 0,25 мм.
При реконструкции изображения на симуляторе наблюдалось систематическое завышение плотности в центре
исследуемого объекта на 2%. Функции передачи модуляции MTF обеих установок при исследовании
грудной клетки были близки между собой; пространственное разрешение этих приборов,
определенное по уровню 50% MTF, составило около 0,35 пар линий/мм. При исследовании головы
на ускорителе TrueBeam кривые MTF были смещены в область более высоких частот, что приводило к возрастанию статистического шума.
Зависимость относительной электронной плотности органов и тканей фантома CIRS 062M от их
рентгеновской плотности для симулятора Simulix-HQ показала значительные отклонения от референсных
значений – до 500–800 HU. Отдельные сегменты кривой идут почти параллельно оси
электронной плотности, что делает невозможным ее применение при расчете дозы, а КТ-данные
симулятора – малопригодными для планирования лучевой терапии.
Аналогичная зависимость, полученная на ускорителе TrueBeam, существенно ближе к референсным данным.
Отклонение калибровочных значений для воды составляет в среднем 2,5%, отклонения для воздуха
и компактной кости находятся в пределах 55–130 HU и могут быть скорректированы при расчете дозы.
Это позволяет рассматривать рентгеновскую систему ускорителя
TrueBeam как перспективную с точки зрения использования полученных КТ-данных для планирования адаптивного облучения.
Ключевые слова: КТ, конический пучок, относительная электронная плотность, функция передачи модуляции, отношение контраст–шум, единицы Хаунсфилда, планирование лучевой терапии
Parameters of CBCT images obtained with a kilovoltage visualization system of the TrueBeam medical
accelerator and the Simulix-HQ X-ray simulator with CT option were investigated. The local and overall
uniformity of a reconstructed object, contrast to noise ratio, modulation transfer function (MTF), spatial
resolution and CT numbers of some reference materials were measured with the Catphan phantom.
The relative electron density of organ and tissue substitutes vs. Hounsfield units was estimated with
the CIRS 062M calibration phantom.
The geometric distortion was less than 0.25 mm for all devices. The Simulix-HQ data have demonstrated
worse overall uniformity and overestimated CT numbers at the center of the reconstructed object
about 2%. Modulation transfer functions of both devices were close each other for thorax examinations,
the spatial resolution was about 0.35 lp/mm. The MTFs for head examinations were slightly
shifted to high frequency region and resulted in some increase of the statistical noise.
The Simulix-HQ dependence of relative electron density vs. CT numbers demonstrated a significant
disagreement with reference values, up to 500–800 HU. Some segments of the curve were almost parallel
to the electron density axis that made difficult to correct determination of the electron density values.
As the result, the Simulix-HQ CBCT data was not appropriate as a base for dose calculation. On
the other hand, respective TrueBeam dependence was significantly closer to the reference data. Water
CT number difference was about 2.5%, air and compact bone differences were within 55–130 HU and
can be corrected for dose calculation.
Key words: CT, cone beam, relative electron density, modulation transfer function, contrast to noise ratio, Hounsfield units, planning of radiotherapy