Dose warping performance in deformable image registration in lung

題目:Dose warping performance in deformable image registration in lung

著者:Shunsuke Moriya, Hidenobu Tachibana, Nozomi Kitamura, Amit Sawant, Masanori Sato

掲載誌:Physica Medica ,Volume 37,May 2017, Pages16-23

背景

DIRの評価方法においてDSC, landmark、ハウスドルフ距離,TREなどが報告されているが,線量分布を直接評価した研究はほとんどなく,変形された線量分布に空間精度が影響する可能性があるかは不明である.この研究では,NiftyRegを使用した社内のDIRシステムと,市販されている2つのシステムであるMIM Maestro(MIM)およびVelocity AI(Velocity)とを比較するために,平均線量(Dmean),実効等価均一線量(gEUD)の2つの線量パラメータを使用した.

方法

19人の非小細胞肺癌患者について,3つのDIRシステムのそれぞれを使用して,ピーク吸気(0%)4DCT画像をピーク呼気(50%)の4DCT画像に変形し,変形ベクトル場(DVF)の計算を行った.次いで,0%総腫瘍体積(GTV)および0%線量分布もまた,DVFを用いて変形させた.GTVの線量分布の一致は,一般化等価均一線量(gEUD),平均線量(Dmean),および3Dγ指標(基準:3mm / 3%)を使用して評価を行った.さらに,ダイス類似度係数(DSC)を用いてGTV体積の類似度を測定した.

結果

DSCの結果はVelocityの3人の患者以外,閾値0.6を上回る値となった.DmeanとgEUDは,17人の患者で,元の線量分布と変形した線量分布との間で良好な一致を示した(差は一般に3%未満).また,DSCとDmean,DSCとgEUDの相関係数を算出したところ,それぞれ相関がみられた.3Dγ指標の比較では,社内のDIRとMIM,およびMIMとVelocityにおいて統計的な有意差を示した.

結語

この研究で用いられた線量パラメータである,Dmean及びgEUDは3つのDIRシステムにおいて,ほとんどの肺がん患者で高い精度を示した.しかし,市販のDIRツールを使用しても,Dmeanで5%,gEUDで30%を超える誤差が見つかったため,線量の変形精度の評価には注意が必要である.