《Journal of Radiation Research and Applied Sciences》：HyperSight CBCT simulation workflow on the Varian Ethos platform and dose verification for pelvic cases: A feasibility study
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背景：HyperSight锥形束CT（CBCT）提供的亨氏单位（HU）准确性足以进行可靠的剂量计算。在专用CT模拟器使用受限或额外成像可能导致延迟的情况下，直接在Ethos平台上进行模拟和治疗的能力具有显著优势。该方法可提高排程效率、增加临床灵活性，并减少开始
背景：HyperSight锥形束CT（CBCT）提供的亨氏单位（HU）准确性足以进行可靠的剂量计算。在专用CT模拟器使用受限或额外成像可能导致延迟的情况下，直接在Ethos平台上进行模拟和治疗的能力具有显著优势。该方法可提高排程效率、增加临床灵活性，并减少开始治疗的总时间。目的：建立HyperSight CBCT模拟工作流程，并研究在Varian Ethos v2.0平台上生成的HyperSight CBCT图像用于放射治疗计划的可行性。方法：研究人员开发了一个自定义应用程序（EthosSimHelper），以编程方式生成占位图像和具有必要轮廓的结构集，从而实现基于Ethos的CBCT模拟和自动DICOM导出至Varian Eclipse。研究人员使用SNC Advanced Electron Density和QUART体模，在Varian Ethos HyperSight CBCT系统和Siemens X.ceed CT模拟器上进行了扫描。利用Eclipse with Acuros XB算法进行了定量图像评估和剂量学治疗计划分析。研究人员在常规CT图像上使用相同的容积旋转调强（VMAT）协议对体模和回顾性患者数据集（前列腺和盆腔）进行计划，然后在HyperSight CBCT图像上不经重新优化进行重新计算。结果：EthosSimHelper成功部署，有效提供了Ethos系统内的CBCT模拟接口。对于大多数组织/材料，CBCT与CT图像之间的HU差异在50 HU以内，高密度材料中最大差异小于120 HU。体模研究显示剂量差异低于2.5%。患者研究（n = 2）显示靶区和危及器官（OAR）剂量差异分别小于1.5%和3.5%。结论：使用现有模拟治疗计划的自动化模拟工作流程，在Varian Ethos上基于HyperSight CBCT的模拟是可行的。与标准CT模拟相比，HyperSight CBCT可在临床可接受容差内生成高质量的治疗计划图像，支持在Varian Ethos平台上使用HyperSight CBCT进行模拟。
研究背景：传统CT模拟是放射治疗（RT）计划的金标准，可提供从亨氏单位（HU）推导的电子密度和物理密度信息，用于现代剂量计算算法。然而，专用CT模拟器可及性有限，或额外成像可能引入延迟，导致治疗启动时间延长。锥形束CT（CBCT）虽广泛用于日常图像引导，但常规CBCT系统图像质量较差，噪声高、散射伪影多、HU准确性低，通常无法用于治疗计划剂量计算。近年来，CBCT硬件和重建算法的改进，如Varian HyperSight CBCT系统，提供了更好的HU稳定性、软组织对比度、更大的视野覆盖和快速容积采集，使CBCT有望用于自适应放疗（ART）和剂量重新计算，甚至用于治疗计划。本研究旨在建立基于Varian Ethos v2.0平台的HyperSight CBCT模拟工作流程，并验证其用于盆腔放疗计划的可行性。论文发表在《Journal of Radiation Research and Applied Sciences》。
主要技术方法：研究人员开发了自定义应用程序EthosSimHelper，在Microsoft Visual Studio中使用C#和.NET框架，通过应用程序编程接口（API）从ARIA系统获取患者信息，自动生成占位CT图像和结构集，并实现DICOM自动导出至Eclipse。使用CIRS体模进行HU校准，建立电子密度和物理密度校准曲线。扫描SNC Advanced Electron Density和QUART体模（来源：Varian Ethos HyperSight CBCT和Siemens X.ceed CT模拟器），采用Eclipse with Acuros XB算法进行剂量计算。回顾性患者数据集（n=2，盆腔病例，机构IRB批准协议#s18-00659）使用相同容积旋转调强（VMAT）协议在常规CT上计划，在HyperSight CBCT上重新计算。使用Pydicom等工具进行图像和剂量学分析。
研究结果：1. HyperSight CBCT模拟工作流程实施：EthosSimHelper应用程序成功测试和验证，将手动步骤（约10分钟）简化为2步程序（<1分钟），自动生成占位图像和结构集，实现CBCT模拟接口。2. HU校准曲线：使用CIRS体模生成HU-物理密度校准曲线，符合Varian要求（严格递增，特定HU限值，空气密度约束等）。3. HU分析——体模研究：SNC体模中，HyperSight CBCT与规划CT的HU差异：高密度插入物（如皮质骨）最大差异118.7 HU，大多数材料差异<50 HU（如肝组织14.0 HU，脂肪6.0 HU）。4. 剂量学分析——体模研究：SNC体模中，PTV D98%差异1.84%，平均剂量差异0.84%，OAR差异<1.38%；QUART体模中，PTV D98%差异0.81%，OAR差异<2.81%。等剂量分布几乎一致。5. 剂量学分析——患者研究：患者1中，PTV HU差异40.3，直肠HU差异39.2，膀胱HU差异16.9，骨盆骨HU差异55.2；靶区剂量差异<1.5%，OAR剂量差异<3.5%。患者2中，PTV HU差异12.9，直肠HU差异96.2，膀胱HU差异5.2，股骨HU差异38.5；剂量差异同样微小。DVH和等剂量线比较显示无临床意义差异。6. 剂量验证与图像剂量：使用ArcCheck进行剂量验证，所有计划满足机构标准（3%/2mm伽马通过率>90%）。HyperSight CBCT的加权CTDI为13.6 mGy，专用CT模拟器为9.6 mGy。
讨论与结论：本研究展示了在Varian Ethos v2.0上使用HyperSight CBCT进行规划模拟的工作流程开发和验证。EthosSimHelper软件大幅提高了效率。剂量学比较显示HyperSight CBCT与Siemens CT计划之间高度一致（OAR剂量差异<2%，靶区差异约1-2%），HU差异在可接受范围内（高密度材料除外）。这些发现与先前报告一致，表明现代CBCT系统可达到足够的HU保真度。研究局限性包括：患者摆位差异引入配准误差、轮廓转移不确定性、解剖变异（如膀胱充盈、直肠气体）、小样本量（2个体模和2个患者）限制了普适性。尽管如此，剂量学一致性支持HyperSight CBCT在盆腔直接治疗计划中的应用。未来工作将关注HyperSight特异性伪影的表征和缓解，以及向其他治疗部位（如胸廓、上腹部）的扩展。研究结论：研究人员建立了一个与Varian Ethos 2.0兼容的HyperSight CBCT模拟工作流程，并确认了在Ethos平台上使用HyperSight CBCT图像进行盆腔放疗治疗的可行性。
