Vrednotenje sintetičnih računalniškotomografskih slik za načrtovanje radioterapije glave in vratu z izključno uporabo magnetne resonance

Izhodišča: Koncept radioterapije z izključno uporabo magnetne resonance (MR) temelji na opustitvi računalniškotomografskih (CT) slik in njihovem nadomeščanju s sintetičnimi CT (sCT) slikami. V tem članku predstavljamo ustvarjanje sCT slik na podlagi MR slik glave in vratu ter pripadajočo geometrijsko in dozimetrično analizo segmentacij kritičnih organov v CT in sCT slikah. Metode: Z algoritmom globokega učenja, ki temelji na difuzijskem procesu, smo ustvarili model na 42 parih ter ga nato uporabili na 12 parih CT in MR slik za ustvarjanje pripadajočih sCT slik iz naključne slike šuma ter s pogojevanjem z MR sliko. V CT in sCT slikah smo nato z modelom globokega učenja avtomatsko segmentirali 12 različnih kritičnih organov ter opravili geometrijsko (računanje prostorskega ujemanja pridobljenih segmentacij v slikah) in dozimetrično (računanje prejetih odmerkov obsevanja pridobljenih segmentacij iz pripadajočih načrtov porazdelitve obsevalnih odmerkov) vrednotenje. Rezultati: Ustvarjene sCT slike so po kakovosti primerljive z obstoječimi metodami: srednja absolutna napaka 43,4 HU, vršno razmerje signal-šum 30,6 dB in indeks strukturne podobnosti 91,2 %. Geometrijska analiza segmentacij kritičnih organov je pokazala visoko ujemanje med CT in sCT slikami: koeficient podobnosti Dice 87,9 % in 95. percentil Hausdorffove razdalje 2,2 mm. Ravno tako je dozimetrična analiza pokazala majhne razlike med obsevalnimi odmerki za CT in sCT slike: relativna razlika povprečnega odmerka je 2,3 % oz. največjega odmerka 1,9 %. Zaključek: Ustvarjanje sCT slik na podlagi predstavljene metodologije daje spodbudne rezultate, ki kažejo, da so sCT slike ustrezna alternativa originalnim CT slikam z vidika geometrijske in dozimetrične analize pripadajočih segmentacij kritičnih organov.