质子与光子治疗系统机载CBCT成像质量与剂量对比研究

摘要

目的：对比分析瓦里安ProBeam质子治疗系统与Vitalbeam直线加速器所配机载千伏级锥形束CT(kV-CBCT)的影像性能及成像剂量差异，探究差异成因并提出质子治疗系统机载CBCT的改进方向。方法：采用CatPhan504模体及CT电离室剂量仪，在标准头部和标准盆腔模式下进行CBCT扫描，系统评估两种系统的CT值准确性、图像均匀性、空间几何形变、空间分辨率、低对比度、噪声及加权CT剂量指数（CTDIw）。结果：瓦里安Vitalbeam直线加速器机载CBCT在两种扫描模式下的CT值准确性和图像均匀性方面均优于ProBeam质子治疗系统系统机载CBCT。空间几何形变均在±0.3 mm以内，且二者无显著差异。空间分辨率、低对比度和噪声方面，光子系统机载CBCT均表现出优于质子系统的结果。光子系统在成像剂量方面要大于质子系统，两种扫描模式下的CTDIw分别为3.59 mGy vs. 1.38 mGy（头部模式）和40.03 mGy vs. 9.96 mGy（盆腔模式）。结论：瓦里安ProBeam质子治疗系统机载CBCT在影像性能方面整体劣于Vitalbeam直线加速器机载CBCT，而在成像剂量方面光子系统机载CBCT相对较高。差异来源主要是由于质子治疗系统采用更大的SID设计，导致探测到的散射光子数量减少，成像性能相比光子机载CBCT降低，可以考虑通过改变CBCT系统结构设计和硬件的提升及算法的优化来进一步改善质子治疗系统机载CBCT的影像质量。

关键词

图像引导 / 锥形束CT / 质子治疗系统 / 影像性能 / 成像剂量