PuSH - Publikationsserver des Helmholtz Zentrums München: Interobserver variability of patient positioning using four different CT datasets for image registration in lung stereotactic body radiotherapy.

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Oechsner, M.* ; Chizzali, B.* ; Devecka, M.* ; Münch, S.* ; Combs, S.E. ; Wilkens, J.J. ; Duma, M.N.

Interobserver variability of patient positioning using four different CT datasets for image registration in lung stereotactic body radiotherapy.

nterobserver-Variabilität in der Patientenpositionierung unter Verwendung vier unterschiedlicher CT-Datensätze für die Bildregistrierung in der Lungenstereotaxie.

Strahlenther. Onkol. 193, 831–839 (2017)

DOI

Open Access Green möglich sobald Postprint bei der ZB eingereicht worden ist.

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Purpose: To assess the impact of different reference CT datasets on manual image registration with free-breathing three-dimensional (3D) cone beam CTs (FB-CBCT) for patient positioning by several observers. Methods: For 48 patients with lung lesions, manual image registration with FB-CBCTs was performed by four observers. A slow planning CT (PCT), average intensity projection (AIP), maximum intensity projection (MIP), and midventilation CT (MidV) were used as reference images. Couch shift differences between the four reference CT datasets for each observer as well as shift differences between the observers for the same reference CT dataset were determined. Statistical analyses were performed and correlations between the registration differences and the 3D tumor motion and the CBCT score were calculated. Results: The mean 3D shift difference between different reference CT datasets was the smallest for AIPvsMIP (range 1.1–2.2 mm) and the largest for MidVvsPCT (2.8–3.5 mm) with differences > 10 mm. The 3D shifts showed partially significant correlations to 3D tumor motion and CBCT score. The interobserver comparison for the same reference CTs resulted in the smallest ∆3D mean differences and mean ∆3D standard deviation for ∆AIP (1.5 ± 0.7 mm, 0.7 ± 0.4 mm). The maximal 3D shift difference between observers was 10.4 mm (∆MidV). Both 3D tumor motion and mean CBCT score correlated with the shift differences (R s = 0.336–0.740). Conclusion: The applied reference CT dataset impacts image registration and causes interobserver variabilities. The 3D tumor motion and CBCT quality affect shift differences. The smallest differences wer e found for AIP which might be the most appropriate CT dataset for image registration with FB-CBCT.

Zielsetzung Untersuchung des Einflusses verschiedener Referenz-CT-Datensätze auf die manuelle Bildregistrierung mit dreidimensionaler (3D) ConeBeam-Computertomographie in freier Atmung (FB-CBCT) zur Patientenpositionierung durch verschiedene Observer. Methoden Bei 48 Patienten mit Lungenläsionen wurde eine manuelle Bildregistrierung mit FB-CBCT von vier Observern durchgeführt. Ein langsames Planungs-CT (PCT), eine mittlere Intensitätsprojektion (AIP), eine maximale Intensitätsprojektion (MIP) und ein „mid-ventilation“-CT (MidV) wurden als Referenz-CT verwendet. Ausgewertet wurden Verschiebedifferenzen zwischen den vier Referenz-CT-Datensätzen für jeden Observer sowie Differenzen zwischen den Observern für das gleiche Referenz-CT. Statistische Analysen wurden durchgeführt und Korrelationen zwischen Verschiebedifferenzen und 3D-Tumorbewegung oder CBCT-Bewertung berechnet. Ergebnisse Die mittlere 3D-Verschiebedifferenz zwischen Referenz-CT-Datensätzen war für AIPvsMIP (Spanne 1,1–2,2 mm) am geringsten und für MidVvsPCT (Spanne 2,8–3,5 mm) am größten, mit Differenzen >10 mm. Die 3D-Verschiebungen zeigten zum Teil signifikante Korrelationen zur 3D-Tumorbewegung und CBCT-Bewertung. Der Interobserververgleich für gleiche Referenz-CT-Datensätze ergab die kleinsten mittleren ∆3D-Differenzen und mittlere ∆3D-Standardabweichungen für ∆AIP (1,5 ± 0,7 mm; 0,7 ± 0,4 mm). Die maximale 3D-Verschiebedifferenz zwischen den Observern betrug 10,4 mm (∆MidV). 3D-Tumorbewegung und mittlere CBCT-Bewertung korrelierten mit den Verschiebedifferenzen (R_s = 0,336–0,740). Schlussfolgerung Das verwendete Referenz-CT beeinflusst die Bildregistrierung und bedingt Interobserver-Variabilitäten. 3D-Tumorbewegung und CBCT-Bildqualität beeinflussen die Verschiebedifferenzen. Da für AIP die kleinsten Unterschiede berechnet wurden, scheint es für die Bildregistrierung mit FB-CBCT am besten geeignet.

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