Image-guided radiation therapy (IGRT) is a process of incorporating imaging techniques such as computed tomography (CT), magnetic resonance imaging (MRI), Positron emission tomography (PET), and ultrasound (US) during radiation therapy (RT) to improve treatment accuracy. It allows real-time or near real-time visualization of anatomical information to ensure that the target is in its position as planned. In addition, changes in tumor volume and location due to organ motion during treatment can be also compensated. IGRT has been gaining popularity and acceptance rapidly in RT over the past 10 years, and many published data have been reported on prostate, bladder, head and neck, and gastrointestinal cancers. However, the role of IGRT in lymphoma management is not well defined as there are only very limited published data currently available. The scope of this paper is to review the current use of IGRT in the management of lymphoma. The technical and clinical aspects of IGRT, lymphoma imaging studies, the current role of IGRT in lymphoma management and future directions will be discussed.
Ui-Jung Hwang;Byong Jun Min;Meyoung Kim;Ki-Hwan Kim
Progress in Medical Physics
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v.33
no.4
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pp.37-52
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2022
Over the past decades, radiation therapy combined with imaging modalities that ensure optimal image guidance has revolutionized cancer treatment. The two major purposes of using imaging modalities in radiotherapy are to clearly delineate the target prior to treatment and set up the patient during radiation delivery. Image guidance secures target position prior to and during the treatment. High quality images provide an accurate definition of the treatment target and the possibility to reduce the treatment margin of the target volume, further lowering radiation toxicity and improving the quality of life of cancer patients. In this review, the various types of image guidance modalities used in radiation therapy are distinguished into ionized (kilovoltage and megavoltage image) and nonionized imaging (magnetic resonance image, ultrasound, surface imaging, and radiofrequency). The functional aspects, advantages, and limitation of imaging using these modalities are described as a subsection of each category. This review only focuses on the technological viewpoint of these modalities and any clinical aspects are omitted. Image guidance is essential, and its importance is rapidly increasing in modern radiotherapy. The most important aspect of using image guidance in clinical settings is to monitor the performance of image quality, which must be checked during the periodic quality assurance process.
Recent developments of image guided radiation therapy (IGRT), especially the On Board Imaging (OBI) system and the cone beam CT (CBCT), enable the radiation treatment more accurate and reliable. IGRT is widely used in the radiation therapy as a standard of care. Use of IGRT is even expected to increase in the near future. IGRT is only beneficial to patients when it is used with proper considerations of safety and appropriateness of the techniques. Institutional procedure should be developed based on the clinical need and the deep understanding of the system before applying the new technique to the clinic. Comprehensive QA program should be established before to the clinic and imaging dose should be considered when preparing the departmental practice guidelines for IGRT.
Radiation therapy is an important part of cancer treatment in which cancer patients are treated using high-energy radiation such as x-rays, gamma rays, electrons, protons, and neutrons. Currently, about half of all cancer patients receive radiation treatment during their whole cancer care process. The goal of radiation therapy is to deliver the necessary radiation dose to cancer cells while minimizing dose to surrounding normal tissues. Success of radiation therapy highly relies on how accurately 1) identifies the target and 2) aim radiation beam to the target. Both tasks are strongly dependent of imaging technology and many imaging modalities have been applied for radiation therapy such as CT (Computed Tomography), MRI (Magnetic Resonant Image), and PET (Positron Emission Tomogaphy). Recently, many researchers have given significant amount of effort to develop and improve imaging techniques for radiation therapy to enhance the overall quality of patient care. For example, advances in medical imaging technology have initiated the development of the state of the art radiation therapy techniques such as intensity modulated radiation therapy (IMRT), gated radiation therapy, tomotherapy, and image guided radiation therapy (IGRT). Capability of determining the local tumor volume and location of the tumor has been significantly improved by applying single or multi-modality imaging fur static or dynamic target. The use of multi-modality imaging provides a more reliable tumor volume, eventually leading to a better definitive local control. Image registration technique is essential to fuse two different image modalities and has been In significant improvement. Imaging equipments and their common applications that are in active use and/or under development in radiation therapy are reviewed.
The results of CBCT was obtained using image guided radiation therapy for radiation therapy in 5 prostate cancer patients. Using these results, we compared and evaluated the dose changes according to the treatment plan depending on the volume and position of bladder, rectum, and prostate. The 28 images of CBCT were acquired using On-Board Imaging device before radiotherapy. After the outline of bladder, rectum, and PTV, pCT images and CBCT images for radiotherapy were treated respectively. The volume of the bladder was increased by 105.6% and decreased by 45.2%. The volume of the rectum was increased by 30.5% and decreased by 20.3%. Prostate volume was increased by 6.3% and decreased by 12.3%. The mean dose of the rectum was higher in the CBCT than in the pCT, and V40 (equivalent to 40 Gy) of the bladder showed a reduction in all treatment regimens in the CBCT than in the pCT. Conformity treatment and homogeneity index of PTV showed better results in all treatment regimens using pCT than CBCT. It was found that the dose distribution of the pelvic internal organs varied greatly according to the patient 's condition and pretreatment.
Background: Magnetic resonance (MR) image guided radiation therapy system, enables real time MR guided radiotherapy (RT) without additional radiation exposure to patients during treatment. However, MR image lacks electron density information required for dose calculation. Image fusion algorithm with deformable registration between MR and computed tomography (CT) was developed to solve this issue. However, delivered dose may be different due to volumetric changes during image registration process. In this respect, synthetic CT generated from the MR image would provide more accurate information required for the real time RT. Materials and Methods: We analyzed 1,209 MR images from 16 patients who underwent MR guided RT. Structures were divided into five tissue types, air, lung, fat, soft tissue and bone, according to the Hounsfield unit of deformed CT. Using the deep learning model (U-NET model), synthetic CT images were generated from the MR images acquired during RT. This synthetic CT images were compared to deformed CT generated using the deformable registration. Pixel-to-pixel match was conducted to compare the synthetic and deformed CT images. Results and Discussion: In two test image sets, average pixel match rate per section was more than 70% (67.9 to 80.3% and 60.1 to 79%; synthetic CT pixel/deformed planning CT pixel) and the average pixel match rate in the entire patient image set was 69.8%. Conclusion: The synthetic CT generated from the MR images were comparable to deformed CT, suggesting possible use for real time RT. Deep learning model may further improve match rate of synthetic CT with larger MR imaging data.
The Journal of Korean Society for Radiation Therapy
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v.17
no.2
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pp.95-103
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2005
Purpose : In the radiosurgery, to obtain CT image to find more accurate tumor position during respiration, and using them, to increase the accuracy of radiation treatment by applying image guided. Materials and Methods : Using the self-made vacuum cushion for the body SRS, CT images were obtained three for each patient during respiration (shallow, inhalation, exhalation). They were transformed to the RTP computer and then were fused. Global GTVs were delineated on the fused images and more appropriated treatment planning was established. Results : We can find the tumor position is moving toward cranio-caudal with max 10 mm margin and volume is transformed. As a result from the comparision of DVH (pre & post radio surgery), we observed about 100% dose to tumor. Conclusion : BSRS was skeptical due to the tumor movement during respiration. More accurate by the combination of the development of immobilization devices and BSRS based on Image Guide, it will be applied to more cases for BSRS.
Kim, Jong-Min;Kim, Dae-Sup;Back, Geum-Mun;Kang, Tae-Yeong;Hong, Dong-Ki;Yun, Hwa-Yong;Kwon, Kyeong-Tae
The Journal of Korean Society for Radiation Therapy
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v.22
no.1
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pp.1-10
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2010
Purpose: The effect of artifact was analyzed, which occurs from fiducial marker during the liver Image Guided Radiation Therapy (IGRT) using the fiducial marker. Materials and Methods: The size of artifact of fixed fiducial marker and length of mobile fiducial marker locus were measured using the On-Board Imager system (OBI) and CT simulator, and 2D-2D matching and 3D-3D matching were carried out, respectively, and at this time, the coordinates transition value of couch was analyzed. Results: The measurement of fixed fiducial marker artifact size indicated CT 4.90, 8.10, 12.90, 19.70 mm and OBI 5.60, 10.60, 14.70, 29.40 mm based on the reference CT slice thickness of 1.25, 2.50, 5.00, and 10.00 mm. Meanwhile, the measurement of mobile fiducial marker locus length indicated CT 42.00, 43.10, 46.50 mm, and OBI 43.40, 46.00, 49.30 mm. The coordinates transition of 1.00, 2.00, and 8.00 mm occurred between 2D-2D matching and 3D-3D matching. Conclusion: It was confirmed that the therapy error increased during IGRT due to the influence of artifact when CT slice thickness increased. Thus, it may be desirable to acquire the image less than 2.50 mm in slice thickness when IGRT is implemented using the fiducial marker.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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