Internal Motion Estimation by Internal-external Motion Modeling for Lung Cancer Radiotherapy.
Internal Motion Estimation by Internal-external Motion Modeling for Lung Cancer Radiotherapy.
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通过内部-外部运动模型估计肺癌放射治疗的内部运动
DOI：
10.1038/s41598-018-22023-3
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发表时间：
2018-02-27
影响因子：
4.6
通讯作者：
Gu X
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Chen H;Zhong Z;Yang Y;Chen J;Zhou L;Zhen X;Gu X
本研究的目的是建立一个用于肺癌放射治疗的内部运动估计的内外相关模型。通过一种新的局部拓扑保持的非刚性点匹配算法，分别对4DCT图像中的内脏网格和外表面网格进行配准，得到表征内部-外部运动的变形矢量场。通过将估计的内部相位DVF与外部相位和方向DVF组合来构建复合矩阵。然后对合成矩阵进行主成分分析，提取主运动特征，并生成模型参数，将内外部运动关联起来。建议的模型进行评估的4D基于NURBS的心脏躯干（NCAT）的合成体模和4DCT图像从五个肺癌患者。对于肿瘤跟踪，在分次内/分次间跟踪中，跟踪肿瘤的质心误差对于合成数据分别为0.8（±0.5）mm/0.8（±0.4）mm，对于患者数据分别为1.3（±1.0）mm/1.2（±1.2）mm。对于肺部跟踪，在分次内/分次间跟踪中，跟踪轮廓的误差百分比对于合成数据分别为0.06（±0.02）/0.07（±0.03），对于患者数据分别为0.06（±0.02）/0.06（±0.02）。大量的实验验证了该模型在肺癌放疗中对肿瘤和肺部运动跟踪的有效性和可靠性。
The aim of this study is to develop an internal-external correlation model for internal motion estimation for lung cancer radiotherapy. Deformation vector fields that characterize the internal-external motion are obtained by respectively registering the internal organ meshes and external surface meshes from the 4DCT images via a recently developed local topology preserved non-rigid point matching algorithm. A composite matrix is constructed by combing the estimated internal phasic DVFs with external phasic and directional DVFs. Principle component analysis is then applied to the composite matrix to extract principal motion characteristics, and generate model parameters to correlate the internal-external motion. The proposed model is evaluated on a 4D NURBS-based cardiac-torso (NCAT) synthetic phantom and 4DCT images from five lung cancer patients. For tumor tracking, the center of mass errors of the tracked tumor are 0.8(±0.5)mm/0.8(±0.4)mm for synthetic data, and 1.3(±1.0)mm/1.2(±1.2)mm for patient data in the intra-fraction/inter-fraction tracking, respectively. For lung tracking, the percent errors of the tracked contours are 0.06(±0.02)/0.07(±0.03) for synthetic data, and 0.06(±0.02)/0.06(±0.02) for patient data in the intra-fraction/inter-fraction tracking, respectively. The extensive validations have demonstrated the effectiveness and reliability of the proposed model in motion tracking for both the tumor and the lung in lung cancer radiotherapy.
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影响因子：
3.8
作者：
Fayad, Hadi;Pan, Tinsu;Visvikis, Dimitris
通讯作者：
Visvikis, Dimitris
DOI：
10.1016/j.ijrobp.2003.09.077
发表时间：
2004-04-01
影响因子：
7
作者：
Gierga, DP;Chen, GTY;Willett, CG
通讯作者：
Willett, CG
影响因子：
5.7
作者：
Depuydt, Tom;Verellen, Dirk;De Ridder, Mark
通讯作者：
De Ridder, Mark
影响因子：
1.2
作者：
Jin, Jian-Yue;Yin, Fang-Fang;Solberg, Timothy D.
通讯作者：
Solberg, Timothy D.
影响因子：
5.7
作者：
Depuydt, Tom;Poels, Kenneth;De Ridder, Mark
通讯作者：
De Ridder, Mark