基于膈肌视差分析的肝脏肿瘤放射治疗无基准标记追踪方法 第二部分：临床数据验证研究

摘要： 治疗肝脏肿瘤时必须考虑运动管理。一种有效方法是实时肿瘤追踪，可通过射波刀?机器人放射外科系统借助同步呼吸追踪系统实现。该系统利用千伏级影像、LED标记点、红外摄像头及手术植入的基准标记物来追踪呼吸影响下的肿瘤位置。但采用侵入性手术植入基准标记物可能导致并发症。我们先前的模拟研究已证明，在规律呼吸运动下使用数字模体验证无基准标记追踪技术的可行性。本研究旨在通过不规则呼吸周期的数字模体数据及射波刀环境下的临床数据，进一步验证这一创新方法。 方法沿用先前模拟研究流程：获取数字模体与四位患者单次呼吸周期的腹部四维CT数据集，为每个呼吸相位生成对应角度（+45°或-45°）的数字重建放射影像（DRR）。通过边缘检测算法识别各DRR图像的肺-膈肌边界轮廓，MATLAB程序测定每个呼吸相位的靶区重心作为验证基准。采用人工神经网络建立模型（模体4组/患者6组），关联膈肌位置与靶区三维坐标。通过留一法交叉验证，以均方根误差（RMSE）评估模型精度。 结果模体数据平均RMSE为1.05±1.14毫米；患者数据中+45°投影平均RMSE为2.13±1.79毫米，-45°投影为2.26±2.40毫米。验证显示RMSE值与四维CT重建误差及肺-膈肌边界至靶区的距离密切相关。 结论本研究提出并验证了无基准标记的呼吸运动实时追踪方法。结果表明：通过现有千伏级影像获取的肺-膈肌边界信息，无需金标即可准确预测肿瘤位置。这种基于膈肌差异分析的方法经临床可接受误差验证，具备替代基准标记物的临床应用潜力。