CT值-电子密度转换表差异对低密度区域剂量计算的影响：多中心CT扫描仪比较研究

本研究针对放射治疗计划中低密度区域剂量计算的不确定性，通过评估8台CT扫描仪的CT值-电子密度(ED)转换表差异，揭示了不同设备校准对剂量计算的影响。研究团队采用异质虚拟体模，结合AAA和AXB算法，系统分析了LN-300肺模体与-900 HU区域的百分深度剂量(PDD)差异。结果显示，在未知材料的低密度区域，设备间剂量差异可达5%，尤其在小照射野(2×2 cm2)和AXB算法条件下更为显著。该研究为提升肺癌SBRT治疗精度提供了关键数据支持。

　　

在精准放射治疗时代，肺癌立体定向体部放射治疗(SBRT)的剂量误差控制始终是临床难题。尤其当治疗涉及充满气体的肺组织等低密度区域时，CT值-电子密度(ED)转换的微小差异可能导致显著的剂量计算偏差。这种不确定性源于不同CT设备对未知材料的校准差异，而现有国际标准仅要求肺组织CT值偏差在±50 HU内——这在实际治疗中可能引发超过1%的剂量变化。

针对这一关键问题，冈山大学医学部放射技术系的Mia Nomura团队在《Physical and Engineering Sciences in Medicine》发表了一项开创性研究。研究人员创新性地采用8台不同CT扫描仪（包括GE Lightspeed RT16和佳能Aquilion系列），通过构建含LN-300肺模体（ED=0.29）和-900 HU区域的异质虚拟体模，系统评估了AAA与AXB算法下PDD的差异。研究特别关注了5种能量（含6/10 MV FFF）和两种照射野（2×2/5×5 cm²）的组合条件。

关键技术方法包括：1) 使用Gammex CT-ED模体建立8套转换曲线；2) 构建三层立方体虚拟体模（外层15 cm³水、中层9 cm³肺组织、中心2 cm³水）；3) 在Eclipse RTPS(v16.01.00)中计算PDD，重点分析4.25/10.75 cm深度差异；4) 采用线性近似方程量化CT值差异与剂量偏差的关系。

主要研究发现：
CT值校准差异
LN-300肺模体在8台CT间最大差异达51 HU（ED=0.29），而外推至ED=0.05时差异仍有8.8 HU。值得注意的是，固体水的CT值波动达17 HU（表1），印证了常规校准的固有波动性。

算法依赖性差异
使用AXB算法时，-900 HU区域在2×2 cm²照射野下PDD最大差异>10%（图6），而AAA算法下差异<1%。这种差异在6 MV FFF条件下尤为显著，说明算法对低能成分的敏感性不同。

能量与野尺寸效应
小照射野（2×2 cm²）在4.25 cm深度呈现最大差异（AXB达4.2%），而大野（5×5 cm²）在10.75 cm深度差异更显著（10 MV时达4.0%）。研究首次揭示：CT值差异>20 HU可导致AXB算法下>1%的剂量偏差（图7）。

临床意义

1. 剂量不确定性管理：证实低密度区域剂量计算存在设备依赖性差异，尤其对于AXB算法和小照射野组合；
2. 治疗计划优化：建议避免将处方等中心置于超低密度区域（如ED<0.05）；
3. 标准改进方向：呼吁在CT-ED转换表中增加低密度标准物质，以提升外推精度。

该研究为理解放射治疗中的剂量计算变异提供了量化依据，其揭示的算法-设备-参数交互效应，对肺癌SBRT等精准放疗方案的制定具有重要指导价值。未来研究可进一步探索蒙特卡洛模拟在此类场景中的验证作用，以及新型低密度校准材料的开发应用。