The road to accurate metal implant imaging for proton therapy: a comparison between photon counting CT , dual energy CT and conventional CT

Abstract

Radiotherapie (RT) is essentieel bij kankerbehandeling. Protontherapie (PT) is een vorm van RT waarbij energie aan het einde van de protonenbundel wordt afgezet, waardoor gezond weefsel gespaard wordt. Een uitdaging bij RT zijn patiënten met metalen implantaten, die artefacten veroorzaken op CT-scans. Dit bemoeilijkt de aflijning van het implantaat en omliggend weefsel, wat leidt tot onnauwkeurige dosisberekeningen. Deze studie onderzoekt het potentieel van photon counting computed tomography (PC-CT) in het verminderen van metalen artefacten in het hoofd- en halsgebied. PC-CT wordt vergeleken met dual energy CT (DECT) en conventionele CT (CCT) met post-processing technieken. Daarvoor is een titaniumlegering metalen object met bekende dichtheid en afmetingen ontworpen en in beeld grebacht op PC-CT, DECT en CCT. Beelden met/zonder iMAR, mono-/poly-energetische beelden, en ((non) extended CT scale of HU (EXTHU) worden vergeleken en beoordeeld op aflijning van het metalen object en omringende artefacten. Metingen van lengtes, diameters en HU-waarde worden gedaan met regions of interest (ROI). PC-CT met iMAR vermindert metalen artefacten en verbetert de aflijning van het metalen object, en is een aantrekkelijk alternatief voor DECT en CCT, die beperkingen hebben op het gebied van ruimtelijke resolutie voor het aflijnen van fijne structuren. Mono-energetische technieken zijn gunstig bij het verminderen van metalen artefacten. Verder onderzoek met patiënten, andere materialen van implantaten en impact op dosimetrie wordt aanbevolen.