基于硬件散射线抑制的质子治疗CBCT软组织对比度与CT值准确性提升：前瞻性试验结果

目的：使用锥形束CT（CBCT）的自适应质子治疗需要准确的CT值进行剂量计算，并需要足够的软组织可见性以可靠勾画靶区和危及器官。然而，传统CBCT中的散射线导致显著的CT值不准确和软组织对比度差，限制了其在自适应工作流程中的应用。为解决这一问题，本研究为质子机架安装式CBCT系统开发了一种新型二维抗散射栅格（2D ASG）原型和原始数据校正算法。本前瞻性研究评估了它们对人体受试者CBCT图像质量的影响。方法：10例接受前列腺癌质子治疗的患者纳入了一项经机构审查委员会批准的影像学研究。每位参与者在一个机架安装式质子治疗CBCT系统上接受两次CBCT扫描：（1）使用基于软件的散射线校正的标准CBCT和（2）使用2D ASG的CBCT。采集参数和成像剂量相同。计算了定量图像质量指标，包括相对于计划CT的CT值误差和伪影幅度、脂肪-软组织对比度、对比噪声比（CNR）、峰值信噪比（pSNR）和结构相似性指数（SSIM）。使用Wilcoxon符号秩检验评估不同配置之间的差异。结果：与散射线校正的临床CBCT相比，2D ASG将中位[最小值-最大值]软组织CT值误差从169 [150-185] HU降低至38 [26-54] HU（p = 0.002），表明散射线所致伪影减少。中位软组织对比度从62 [42-74] HU增加至125 [97-144] HU（p = 0.002），CNR从0.99 [0.37-1.38]改善至1.57 [1.28-1.75]（p = 0.002）。相对于计划CT的SSIM从0.53 [0.38-0.67]增加至0.87 [0.85-0.93]（p = 0.002）。pSNR和伪影幅度也观察到类似改善。结论：这项针对质子治疗用原型2D ASG-equipped CBCT系统的首次前瞻性评估表明，CT值准确性和软组织可视化得到显著改善，支持其在自适应质子治疗工作流程中的潜在作用。