梁巨宏，王殊軼，胡忞仁，楊雙燕，孫雨萱，付小妮

（1.上海理工大學(xué) 健康科學(xué)與工程學(xué)院，上海 200093；2.同濟(jì)大學(xué)附屬上海市肺科醫(yī)院 放療中心，上海 200443）

0 引言

放射治療（以下簡(jiǎn)稱放療）是臨床治療腫瘤的三大主要手段之一［1］，其目的是最大程度地殺滅腫瘤細(xì)胞，而使周圍的正常組織和器官免受或少受射線照射。研究表明，因患者擺位誤差導(dǎo)致放療劑量不準(zhǔn)確會(huì)影響放療效果［2］，因此位置驗(yàn)證是精準(zhǔn)放療不可或缺的保障措施［3-4］。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，放療精度得到大幅度提高。可視化技術(shù)是保障精準(zhǔn)放療的重要手段，其中混合現(xiàn)實(shí)（Mixed Reality，MR）是繼虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，VR）和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality，AR）技術(shù)后出現(xiàn)的新興數(shù)字全息成像技術(shù)，打破了數(shù)字虛擬世界與物理現(xiàn)實(shí)世界的界限［5］。1994 年，Milgram 等［6］提出真實(shí)—虛擬連續(xù)統(tǒng)一體的概念，首次闡述了MR、AR、VR 三者之間的關(guān)系。在可視化醫(yī)學(xué)手術(shù)導(dǎo)航領(lǐng)域中，MR 具有以下基本特點(diǎn)：①現(xiàn)實(shí)與虛擬世界相結(jié)合；②虛擬對(duì)象與現(xiàn)實(shí)世界精準(zhǔn)匹配；③現(xiàn)實(shí)世界與虛擬對(duì)象實(shí)時(shí)交互［7］；④多用戶共同操作同一個(gè)虛擬對(duì)象［8］。

傳統(tǒng)擺位中，放療技師在醫(yī)用直線加速器外置激光擺位系統(tǒng)的引導(dǎo)下，通過使激光十字線與畫在患者體表的十字線重合完成擺位［9］，擺位過程中患者的體位應(yīng)盡可能與CT 模擬定位時(shí)的體位一致，但該種擺位方法準(zhǔn)確度有待提高。目前，AR/MR 技術(shù)被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，但在放療領(lǐng)域的應(yīng)用研究并不多。例如，Talbot 等［10-11］研發(fā)出一種外照射治療模式下的患者擺位系統(tǒng)，首次提出通過CT 數(shù)據(jù)獲得患者外輪廓的三維模型，并利用AR 跟蹤軟件將輪廓疊加到正確治療位置的視頻圖像上，醫(yī)師通過觀察監(jiān)視器將患者實(shí)際外輪廓與虛擬輪廓對(duì)齊，以實(shí)現(xiàn)精確擺位；Cosentino 等［12］基于HoloLens MR 頭戴式顯示器開發(fā)AR 軟件以輔助放療擺位，對(duì)患者CT 影像中的病灶和體表輪廓進(jìn)行三維重建后將其呈現(xiàn)在HoloLens 中，擺位時(shí)根據(jù)虛擬影像的引導(dǎo)移動(dòng)治療床和調(diào)整患者體位；Stanley 等［13］使用表面引導(dǎo)放射治療（Surface Guided Radiation Therapy，SGRT），即通過光學(xué)投影獲得患者體表信息，并與CT 影像進(jìn)行匹配，可顯著降低乳腺癌治療中心的輻射劑量，有效保護(hù)心臟；Li 等［14］設(shè)計(jì)了一種移動(dòng)端AR 視覺圖像引導(dǎo)放療擺位的裝置，通過AR 對(duì)象識(shí)別技術(shù)將虛擬模型的治療中心定位到加速器中心處，利用移動(dòng)監(jiān)視器的攝像頭獲取患者實(shí)時(shí)體表信息，使其與虛擬模型外輪廓吻合，進(jìn)而完成精準(zhǔn)擺位。

以上基于視頻的AR 放療擺位方法具有良好的實(shí)時(shí)性，在一定程度上降低了人體呼吸運(yùn)動(dòng)引起的擺位誤差，但其需基于單個(gè)或多個(gè)平面監(jiān)視器進(jìn)行，限制了技師的操作范圍，擺位時(shí)還需要校準(zhǔn)攝像頭，設(shè)備之間連線繁瑣。HoloLens2 頭戴式顯示器具有佩戴方便、運(yùn)行獨(dú)立、三維可視化的特性?；诖?，本文開發(fā)適用于HoloLens2 的MR 軟件，研究體表無標(biāo)記的MR 可視化技術(shù)引導(dǎo)放療擺位，不僅可以還原患者定位時(shí)的體位，而且方便技師操作，不受線材和網(wǎng)絡(luò)限制。

1 系統(tǒng)操作流程

基于MR 的放療擺位系統(tǒng)操作流程如圖1 所示（彩圖掃OSID 碼可見，下同），具體為：①患者CT 模擬定位；②定位CT圖像數(shù)據(jù)以DICOM 格式［15］導(dǎo)出至Eclipse 放射治療計(jì)劃系統(tǒng)；③臨床醫(yī)生勾畫靶區(qū)和危及器官，醫(yī)學(xué)物理劑量師依據(jù)臨床醫(yī)生開具的申請(qǐng)單制定放療計(jì)劃；④包含放療計(jì)劃信息的數(shù)據(jù)以DICOM 的格式導(dǎo)出；⑤使用3D Slicer 進(jìn)行三維重建，以STL 格式導(dǎo)出；⑥將STL 格式轉(zhuǎn)換為FBX 格式，導(dǎo)入U(xiǎn)nity 軟件計(jì)算虛擬模型的空間位置，打包程序，將其部署至HoloLens2；⑦M(jìn)R 引導(dǎo)放療擺位，使虛擬體表標(biāo)記對(duì)齊激光輔助擺位（Laser Assisted Positioning，LAP）系統(tǒng)；⑧采用錐形束CT（Cone Beam CT，CBCT）進(jìn)行位置驗(yàn)證。

Fig.1 Operation process of MR-based radiotherapy set-up system圖1 基于MR 的放療擺位系統(tǒng)操作流程

2 系統(tǒng)核心技術(shù)

2.1 系統(tǒng)主要組成

本文系統(tǒng)主要由3D Slicer、Unity 軟件、HoloLens2 設(shè)備組成。其中，3D Slicer 軟件是由哈佛大學(xué)和麻省理工學(xué)院聯(lián)合開發(fā)的一個(gè)免費(fèi)開源圖像分析處理平臺(tái)，操作相對(duì)簡(jiǎn)單，而且支持功能擴(kuò)展和改進(jìn)。其包含的Slicer RT 插件可以完整讀取并解析DICOM 中的放療計(jì)劃信息，根據(jù)重建模型準(zhǔn)確測(cè)量腫瘤體積、相對(duì)位置，增強(qiáng)技師操作的真實(shí)感和精確性。

Unity 軟件是一款跨平臺(tái)虛擬開發(fā)引擎，廣泛應(yīng)用于移動(dòng)端、電腦端游戲，以及AR、VR、MR 相關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)。Unity 為虛擬項(xiàng)目的開發(fā)提供了通用框架以及燈光渲染、場(chǎng)景編輯、物理仿真等強(qiáng)大功能，通過其開發(fā)的場(chǎng)景交互十分便捷。Unity 為VR 和MR 相關(guān)平臺(tái)提供了技術(shù)支持，使得在HoloLens 中建立一套MR 手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)成為可能。

HoloLens2 是微軟發(fā)布的一款可穿戴式混合顯示設(shè)備，允許操作者頭部自由移動(dòng)且不會(huì)損失空間定位的準(zhǔn)確性。其擁有獨(dú)立計(jì)算和處理數(shù)據(jù)的能力，不受空間限制和線材束縛，佩戴者能透過屏幕看到真實(shí)世界和全息三維模型。目前，HoloLens2 已被應(yīng)用于醫(yī)學(xué)教學(xué)、手術(shù)導(dǎo)航等領(lǐng)域，可以輔助解決許多醫(yī)學(xué)難題。

2.2 三維注冊(cè)跟蹤技術(shù)

在AR/MR 中，用戶改變自身位置和觀察角度時(shí)，被觀察的虛擬物體需實(shí)時(shí)融洽地與現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景保持一致，因此必須聲明觀察者和虛擬物體在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的準(zhǔn)確位姿。虛擬物體在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的位姿一般由設(shè)計(jì)者決定，因此只要獲得了觀察者的位姿，便可以根據(jù)觀察者的實(shí)時(shí)視角重建坐標(biāo)系，計(jì)算出虛擬物體的顯示姿態(tài)，實(shí)現(xiàn)交互對(duì)象的虛實(shí)融合，這個(gè)過程就是三維注冊(cè)，反映的是真實(shí)與虛擬空間的坐標(biāo)映射關(guān)系［16］。一個(gè)優(yōu)秀的三維注冊(cè)關(guān)系能使虛擬物體準(zhǔn)確無誤地疊加在真實(shí)場(chǎng)景中，其實(shí)現(xiàn)方法一般包括基于傳感器的注冊(cè)技術(shù)、基于視覺的注冊(cè)技術(shù)和混合注冊(cè)技術(shù)3 種［17］。Vuforia Engine 是高通公司推出的針對(duì)移動(dòng)設(shè)備AR/MR 應(yīng)用的軟件開發(fā)工具包，擁有全面的AR/MR 功能，可對(duì)虛擬與真實(shí)場(chǎng)景中的模型進(jìn)行識(shí)別與追蹤［18］。本系統(tǒng)使用Vuforia Engine 進(jìn)行圖片識(shí)別。

2.3 空間坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換

三維注冊(cè)過程中涉及多種坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換，包括虛擬世界坐標(biāo)系、世界坐標(biāo)系、HoloLens2 坐標(biāo)系、圖像坐標(biāo)系、像素坐標(biāo)系等。為確保虛擬模型能夠準(zhǔn)確地與真實(shí)環(huán)境相疊加，需要獲取虛擬空間坐標(biāo)系與投影坐標(biāo)系（像素坐標(biāo)系）之間的變換關(guān)系，具體如圖2 所示。

Fig.2 Coordinate system transformation圖2 坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換

三維注冊(cè)一般需要進(jìn)行以下幾種坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)。

2.3.1 虛擬世界坐標(biāo)系→世界坐標(biāo)系

世界坐標(biāo)系（OWXWYWZW）是現(xiàn)實(shí)世界中的坐標(biāo)系，反映了客觀物體在現(xiàn)實(shí)世界坐標(biāo)中的位置，通?？梢匀我庵付?。虛擬世界坐標(biāo)系（OVXVYVZV）是描繪虛擬物體的坐標(biāo)系，其到世界坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換是為了確定虛擬物體在世界坐標(biāo)系中的位姿。設(shè)OVXVYVZV中的點(diǎn)P(xV,yV,zV)為目標(biāo)點(diǎn)，對(duì)應(yīng)OWXWYWZW中的坐標(biāo)為P(xW,yW,zW)，其轉(zhuǎn)換關(guān)系表示為：

式中，B表示虛擬世界坐標(biāo)系到世界坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換矩陣。一般來說，虛擬世界坐標(biāo)系與世界坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系在設(shè)計(jì)AR/MR 時(shí)便已確定，因此矩陣B是已知的。

2.3.2 世界坐標(biāo)系→HoloLens2 坐標(biāo)系

HoloLens2 坐標(biāo)系（OCXCYCZC）以HoloLens2 攝像機(jī)為中心，從OWXWYWZW到OCXCYCZC需要經(jīng)過剛體變換，即旋轉(zhuǎn)、平移變換。目標(biāo)點(diǎn)P(xV,yV,zV)在OCXCYCZC中對(duì)應(yīng)的點(diǎn)為P(xC,yC,zC)，其轉(zhuǎn)換關(guān)系表示為：

經(jīng)齊次變換得出：

式中，T為平移矩陣，R為旋轉(zhuǎn)矩陣。

2.3.3 相機(jī)坐標(biāo)系→圖像坐標(biāo)系

圖像坐標(biāo)系（OPXPYP）是圖像的物理坐標(biāo)系，從OCXCYC?ZC到OPXPYP需要經(jīng)過投影變換。點(diǎn)P(xC,yC,zC)經(jīng)過小孔成像投射到OPXPYP中的點(diǎn)為P(x,y)，其轉(zhuǎn)換關(guān)系表示為：

式中，f為HoloLens2 攝像機(jī)的焦距。

2.3.4 圖像坐標(biāo)系→像素坐標(biāo)系

像素坐標(biāo)系（OPUV）表示的是像素點(diǎn)在圖像中的位置，以像素為坐標(biāo)單位，從OPXPYP到OPUV需要經(jīng)過二次變換。假設(shè)圖像坐標(biāo)系的原點(diǎn)為O1，其在像素坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為(u0,v0)。點(diǎn)P(x,y)對(duì)應(yīng)OPUV中的像素坐標(biāo)為P(u,v)，其轉(zhuǎn)換關(guān)系表示為：

可轉(zhuǎn)化為齊次方程，表示為：

2.4 識(shí)別圖尺寸與位置選擇

識(shí)別圖的尺寸和位置與識(shí)別的精度和穩(wěn)定性息息相關(guān)，設(shè)計(jì)如圖3（a）所示。識(shí)別圖自然特征點(diǎn)越多，識(shí)別越穩(wěn)定、精準(zhǔn)，具體如圖3（b）所示。參照Pérezpachón 等［19］對(duì)識(shí)別圖位置和大小的研究，使用Vuforia Engine 對(duì)8cm×8cm的識(shí)別圖進(jìn)行識(shí)別并完成虛實(shí)環(huán)境中的配準(zhǔn)和追蹤功能。如圖4 所示，將識(shí)別圖分別貼于治療床右上角、加速器機(jī)頭兩個(gè)位置并進(jìn)行對(duì)比測(cè)試。經(jīng)測(cè)量，以識(shí)別圖中心為參考坐標(biāo)系的中心，將識(shí)別圖貼在治療床右上角時(shí)，肺模體定位中心點(diǎn)的空間坐標(biāo)為（21.00，15.70，-23.50）cm；將識(shí)別圖貼在加速器機(jī)頭上時(shí)，肺模體定位中心點(diǎn)的空間坐標(biāo)為（11.65，43.48，-7.38）cm。

Fig.3 Design of recognition image圖3 識(shí)別圖設(shè)計(jì)

Fig.4 Location of recognition image圖4 識(shí)別圖位置

2.5 MR 交互功能設(shè)計(jì)

MR 中人機(jī)交互的目的是使用戶盡可能高效自然地與虛實(shí)混合的內(nèi)容進(jìn)行交互。手勢(shì)識(shí)別技術(shù)能使用戶直接用手操作MR 環(huán)境中的3D 物體，是目前使用最廣泛的MR交互方式之一［20］，也有些研究者利用語音識(shí)別作為交互手段［21］。3D 交互技術(shù)支持用戶使用3D 輸入手段操作3D 物體及內(nèi)容，是MR 中人機(jī)交互的主要組成部分，能在虛實(shí)環(huán)境下提供高效自然的交互方式。如圖5 所示，本文設(shè)計(jì)了適用于MR 的3D 人機(jī)交互界面，用于實(shí)現(xiàn)物體位置的實(shí)時(shí)調(diào)整、材質(zhì)屬性調(diào)整，以及拍照、重新識(shí)別等基本功能，手勢(shì)、語音、3D 交互可同時(shí)使用。

Fig.5 3D user interface圖5 3D 人機(jī)交互界面

3 系統(tǒng)測(cè)試

3.1 測(cè)試環(huán)境

測(cè)試環(huán)境如圖6 所示。地點(diǎn)：上海市肺科醫(yī)院放療中心；設(shè)備：Varian TureBeam 醫(yī)用直線加速器，LAP 激光擺位系統(tǒng)，HoloLens2；測(cè)試對(duì)象：肺模體。

Fig.6 Testing environment圖6 測(cè)試環(huán)境

3.2 測(cè)試方法

3.2.1 測(cè)試準(zhǔn)備

對(duì)肺模體進(jìn)行CT 模擬定位，CT 掃描厚度為5mm，在Eclipse 上制定放療計(jì)劃并以DICOM 格式導(dǎo)入3D Slicer 軟件中，讀取DICOM 包含的放療計(jì)劃信息，三維重建后以STL 格式導(dǎo)出，然后將格式轉(zhuǎn)化為FBX 導(dǎo)入U(xiǎn)nity 中進(jìn)行模型渲染和空間位置計(jì)算，打包程序并將其部署到HoloLens2中。

3.2.2 對(duì)照組

將傳統(tǒng)三點(diǎn)式激光手動(dòng)擺位作為對(duì)照組，記為Manu?al。擺位時(shí)，通過移動(dòng)治療床使CT 模擬定位時(shí)所做的體表物理標(biāo)記（身體兩側(cè)和體表十字標(biāo)記線）分別對(duì)齊LAP 激光，完成擺位后進(jìn)行CBCT 位置驗(yàn)證，并做好數(shù)據(jù)記錄。

3.2.3 測(cè)試組

將識(shí)別圖貼在治療床右上角進(jìn)行MR 引導(dǎo)擺位，記為MR.A；貼在加速器機(jī)頭進(jìn)行MR 引導(dǎo)擺位，記為MR.B。擺位時(shí)，技師佩戴HoloLens2，運(yùn)行MR 軟件，進(jìn)行MR 引導(dǎo)放療擺位，擺位完成后進(jìn)行CBCT 位置驗(yàn)證，并做好數(shù)據(jù)記錄。

共測(cè)試15 組，每組測(cè)試順序?yàn)镸R.A、MR.B、Manual。

3.3 測(cè)試結(jié)果

如圖7 所示，臨床上將左右方向定義為L(zhǎng)at，上下方向?yàn)閂rt，頭腳方向?yàn)長(zhǎng)ng，分別對(duì)應(yīng)Unity 中的X、Y、Z，Pitch、Rtn、Roll 分別為繞Lat、Vrt、Lng 方向旋轉(zhuǎn)。以CBCT 作為擺位驗(yàn)證的金標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)試結(jié)果如圖8 所示。誤差用-x±s表示，結(jié)果如表1 所示。

Fig.7 Direction of set-up圖7 擺位方向

Fig.8 Set-up errors test result圖8 擺位誤差測(cè)試結(jié)果

由表1 可知，MR.B 在Lng、Lat 平移方向及Rtn 旋轉(zhuǎn)方向上的誤差均低于MR.A 和Manual，在Roll 旋轉(zhuǎn)方向上的誤差高于MR.A，但低于Manual。MR.B 在Vrt 平移方向和Pitch 旋轉(zhuǎn)方向上的誤差均高于MR.A 和Manual。結(jié)合圖8可知，在Vrt、Lng、Lat 平移方向及Rtn、Pitch、Roll 旋轉(zhuǎn)方向上，MR.B（藍(lán)色）相較于MR.A（灰色）和Manual（橙色）曲線波動(dòng)幅度更小、更穩(wěn)定，即將識(shí)別圖貼在加速器機(jī)頭上的MR 引導(dǎo)放療擺位系統(tǒng)更穩(wěn)定。

3.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

為進(jìn)一步驗(yàn)證MR 引導(dǎo)放療擺位的有效性，選擇Vrt、Lng、Lat 及Rtn、Pitch、Roll 方向的擺位誤差進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。將MR.A、MR.B 分別與Manual 進(jìn)行配對(duì)樣本t 檢驗(yàn)，首先經(jīng)過Kolmogorov-Smirnov 正態(tài)分布檢驗(yàn)，Manual、MR.A和MR.B 在Vrt、Lng、Lat、Pitch、Rtn 和Roll 方向上的數(shù)據(jù)均符合正態(tài)分布；其次分別將MR.A、MR.B 與Manual 進(jìn)行配對(duì)樣本t檢驗(yàn)，記為MR.A-Manual 和MR.B-Manual，配對(duì)樣本t檢驗(yàn)的結(jié)果如表2 所示。

Table 1 Average set-up errors表1 擺位誤差平均值

Table 2 Paired samplest test results表2 配對(duì)樣本t 檢驗(yàn)結(jié)果

由表2 可知，識(shí)別圖貼在治療床右上角的MR 引導(dǎo)放療擺位與傳統(tǒng)擺位在Vrt 平移方向上無顯著性差異（t=0.021，P>0.05），在Lng 平移方向上無顯著性差異（t=-1.276，P>0.05），在Lat 平移方向上無顯著性差異（t=-0.218，P>0.05），在Pitch 旋轉(zhuǎn)方向上無顯著性差異（t=-1.848，P>0.05），在Rtn 旋轉(zhuǎn)方向上無顯著性差異（t=-0.718，P>0.05），在Roll旋轉(zhuǎn)方向上有顯著性差異（t=-2.779，P<0.05）。

識(shí)別圖貼在加速器機(jī)頭的MR 引導(dǎo)放療擺位與傳統(tǒng)擺位在Vrt 平移方向上有顯著性差異（t=3.878，P<0.05），在Lng 平移方向上有顯著性差異（t=-3.983，P<0.05），在Lat 平移方向上有顯著性差異（t=-6.377，P<0.05），在Pitch 旋轉(zhuǎn)方向上有顯著性差異（t=7.209，P<0.05），在Rtn 旋轉(zhuǎn)方向上無顯著性差異（t=-2.413，P>0.05），在Roll 旋轉(zhuǎn)方向上無顯著性差異（t=-0.292，P>0.05）。

MR.A-Manual配對(duì)t檢驗(yàn)時(shí)，除Roll方向P值＜0.05，有顯著性差異外，其余方向的P值均＞0.05，無顯著性差異。而MR.B-Manual 配對(duì)檢驗(yàn)時(shí)，Vrt、Lng、Lat、Picth 方向的P值均＜0.05，有顯著性差異，Rtn、Roll 方向的P值均＞0.05，無顯著性差異。表明這兩種MR 引導(dǎo)擺位方法均具有良好的適用性，可以輔助放療精準(zhǔn)擺位。

4 討論

在肺模體實(shí)驗(yàn)中，將識(shí)別圖貼在治療床上進(jìn)行MR 引導(dǎo)擺位時(shí)，首先需微調(diào)虛擬模型的空間位置，使其與模體匹配；然后通過平移治療床使加速器外置激光燈對(duì)齊虛擬模型的體表標(biāo)記。當(dāng)識(shí)別圖貼在治療床上時(shí)，虛擬模型在空間中的坐標(biāo)位置是參照識(shí)別圖中心建立的空間坐標(biāo)，因此隨著治療床的移動(dòng)，虛擬模型在空間中的位置也會(huì)發(fā)生改變。擺位過程中要時(shí)刻保持識(shí)別圖在HoloLens2 視野范圍內(nèi)，操作繁瑣，限制了技師的操作范圍。將識(shí)別圖貼在加速器機(jī)頭上進(jìn)行MR 引導(dǎo)擺位時(shí)，由于模體的定位點(diǎn)與加速器等中心重合，其空間坐標(biāo)位置可由LAP 激光系統(tǒng)確定，又由于加速器的等中心位置是固定不變的，因此只需通過識(shí)別圖便可確定現(xiàn)實(shí)空間相對(duì)于加速器等中心虛擬模型的空間位置，然后再通過移動(dòng)治療床和調(diào)整患者體位將患者與虛擬模型進(jìn)行匹配即可。該過程耗時(shí)短、操作簡(jiǎn)單，因此將識(shí)別圖貼在加速器機(jī)頭上的MR 引導(dǎo)放療擺位更具優(yōu)勢(shì)。

然而，在實(shí)際治療過程中，放療周期一般較長(zhǎng)，患者體型極易發(fā)生變化，實(shí)際治療體位與計(jì)劃體位存在不同程度的差異［22］。此外，胸肺部腫瘤患者在放療中的體位常受到呼吸運(yùn)動(dòng)、膈肌運(yùn)動(dòng)、食管蠕動(dòng)、心臟搏動(dòng)等因素的影響，可能會(huì)造成較大的擺位誤差［23-24］。本文實(shí)驗(yàn)對(duì)象為肺模體，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是基于剛性模體的剛性配準(zhǔn)獲得。實(shí)際患者的腫瘤和正常組織存在分次間和分次內(nèi)的運(yùn)動(dòng)，會(huì)導(dǎo)致不確定的隨機(jī)擺位誤差。在后期研究中，可通過4D-CT 分時(shí)相進(jìn)行重建，生成一個(gè)呼吸運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)連續(xù)的MR 全息動(dòng)畫。技師通過觀察，在MR 全息動(dòng)畫頻率與患者呼吸頻率保持一致時(shí)再進(jìn)行MR 引導(dǎo)擺位，可降低由呼吸運(yùn)動(dòng)造成的擺位誤差。

5 結(jié)語

為解決傳統(tǒng)放療擺位過程中需要在患者體表進(jìn)行物理標(biāo)記以及擺位時(shí)無法準(zhǔn)確還原患者在CT 模擬機(jī)定位的姿態(tài)等問題，本文利用MR圖像識(shí)別技術(shù)可視化引導(dǎo)放療擺位，還原患者在定位時(shí)的姿態(tài)，降低了重復(fù)擺位次數(shù)，提高了放療精度，改善了患者在治療過程中的舒適性。考慮到放療機(jī)房的特殊性，本文開發(fā)了便于床旁操作的MR 軟件，免受線材和網(wǎng)絡(luò)的影響。對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，將識(shí)別圖貼在加速器機(jī)頭上操作更簡(jiǎn)單，更適合輔助放療擺位。在推進(jìn)臨床應(yīng)用方面，在提高三維注冊(cè)精度的同時(shí)，還應(yīng)重點(diǎn)研究如何改善實(shí)時(shí)檢測(cè)擺位過程中虛實(shí)配準(zhǔn)的精度和呼吸運(yùn)動(dòng)造成的擺位誤差問題，以實(shí)現(xiàn)精確擺位、精準(zhǔn)放療。