PROPÓSITO:
La plataforma de investigación de radiación de pequeños animales (SARRP) guiada por tomografía computarizada de haz cónico (CBCT) se ha desarrollado para la irradiación focal de tumores, lo que permite a los investigadores de laboratorio probar hipótesis biológicas básicas que pueden modificar los resultados de la radioterapia de formas que antes no eran factibles. CBCT proporciona un excelente contraste de hueso a tejido blando, pero es incapaz de diferenciar los tumores del tejido blando circundante. La tomografía de bioluminiscencia (BLT), por el contrario, permite la visualización directa de tumores incluso subpalpables y la evaluación cuantitativa de la respuesta tumoral. La integración de BLT con CBCT ofrece información de imagen complementaria, con CBCT delineando estructuras anatómicas y BLT diferenciando tumores luminiscentes. Este estudio tiene como objetivo desarrollar un método sistemático para calibrar un sistema integrado de imágenes CBCT y BLT que se puede adoptar a bordo del SARRP para guiar la irradiación tumoral focal.
MÉTODOS:
El sistema de imágenes integrado consta de CBCT, tomografía óptica difusa (DOT) y BLT. La anatomía adquirida de CBCT y las propiedades ópticas adquiridas de DOT sirven como información a priori para la posterior reconstrucción de BLT. Se diseñaron fantasmas y se desarrollaron procedimientos para calibrar CBCT, DOT / BLT y todo el sistema integrado. Se realizó una calibración geométrica para calibrar el sistema CBCT. Se realizó una corrección de campo plano para corregir la respuesta no uniforme del sistema de imágenes ópticas. Se realizó una calibración de emitancia absoluta para convertir la lectura de la cámara en la emitancia en el fantasma o la superficie del animal, lo que permitió la reconstrucción directa de la fuerza de la fuente de bioluminiscencia. Se realizaron imágenes de ratones y fantasmas para validar la calibración.
RESULTADOS:
Todos los procedimientos de calibración se realizaron con éxito. Tanto el CBCT de un cable delgado como el de un ratón sacrificado no revelaron ningún artefacto espacial, lo que valida la precisión de la calibración CBCT. La calibración de emitancia absoluta se validó con una fuente láser de 650 nm, lo que dio como resultado una diferencia del 3.0% entre la señal simulada y la medida. La calibración de todo el sistema se confirmó mediante la reconstrucción CBCT y BLT de una fuente de bioluminiscencia colocada dentro de un maniquí óptico de simulación de tejido. Usando una restricción de región espacial, la posición de la fuente se reconstruyó con un error de menos de 1 mm y la fuerza de la fuente se reconstruyó con un error de menos del 24%.
CONCLUSIONES:
Se ha desarrollado un método práctico y sistemático para calibrar un sistema integrado de imágenes de tomografía óptica y de rayos X, incluida la calibración del sistema de tomografía óptica y CBCT respectiva y la calibración geométrica de todo el sistema. El método puede modificarse y adoptarse para calibrar CBCT y sistemas de tomografía óptica que funcionan de forma independiente o sistemas híbridos de imágenes de rayos X y tomografía óptica.
Yidong Yang, Ken Kang-Hsin Wang, Sohrab Eslami, Iulian I. Iordachita, Michael S. Patterson y John W. Wong.
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