《Practical Radiation Oncology》：A universal multimodal female pelvic phantom with brachytherapy applications
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婦科近距離放射治療低成本多模態仿真體研發及驗證。該仿真體通過瓊脂組織模擬和3D打印模具復現女性骨盆解剖結構，兼容CT、MRI、平面及三維超聲等成像模態，并驗證了聲速、CT值和組織電子密度等關鍵參數與臨床參考值的符合性，證實其可用于放療計劃驗證和培訓。
蒂安娜·特魯姆普爾（Tiana Trumpour）| 杰西卡·R·羅杰斯（Jessica R. Rodgers）| 賈米埃爾·納賽爾（Jamiel Nasser）| 雷切爾·德里迪格（Rachael Driediger）| 葉英真（Ye Young Shin）| 拉里薩·朱（Larissa Zhu）| 凱瑟琳·薩里（Kathleen Surry）| 亞倫·芬斯特（Aaron Fenster）
加拿大倫敦西部大學醫學生物物理學系
摘要
目的
在婦科近距離放射治療中，需要使用仿人模型來支持培訓、工作流程驗證和成像研究，尤其是在商業模型獲取受限的情況下。本研究描述了一種低成本的多模態女性盆腔模型的設計與驗證，該模型能夠模擬與近距離放射治療相關的盆腔解剖結構和組織特性。
方法與材料
使用模擬瓊脂組織的材料以及根據患者輪廓制作的3D打印模具，構建了一個包含子宮、宮頸、膀胱、直腸/乙狀結腸和腫瘤結構的定制模型。該模型兼容計算機斷層掃描（CT）、磁共振成像（MRI）、平面超聲（US）以及3D經腹和經直腸超聲，并能夠容納標準的腔內和間質施用器。測量了包括聲速（SoS）、亨斯菲爾德單位（HU）和電子密度（ED）在內的成像參數，并將其與臨床參考值進行了比較。三名經過培訓的評估者對所有成像模式進行了多次分割測試，以評估分割性能和變異性。
結果
該模型在所有成像模式下都能清晰顯示內部結構，并且在反復使用和施用器插入過程中保持了結構完整性。測得的聲速值與1540 m/s的參考值相差不到2.6%，其中最大的偏差為軸向測量不確定度1.3 mm。亨斯菲爾德單位（HU）的值介于31.7至53.4之間，電子密度（ED）的值與機構標準相差不到0.5%。使用MRI進行的分割結果最為一致，而在3D經直腸超聲中，小結構的分割變異性最大。制作該模型的總材料成本約為150加元。
結論
所開發的模型能夠支持真實的近距離放射治療施用器放置、多模態成像和圖像分割，并具有未來整合到劑量規劃研究中的潛力。
部分摘錄
引言
仿人模型在醫學成像和治療系統的開發中得到廣泛應用，旨在模擬醫學圖像中的人體解剖結構和組織特征。這些模型具有多種用途，包括程序培訓、工作流程優化、資格認證以及成像和劑量學研究的組織相互作用模擬。在放射治療的背景下，它們對于劑量驗證、患者定位等至關重要
模型開發
構建了一個定制的聚碳酸酯模型盒，用于容納與婦科近距離放射治療相關的女性盆腔模擬解剖結構9。該模型盒的尺寸為13厘米（內外徑）× 24厘米（上下徑）× 31厘米（前后徑），具有可拆卸的側面以便于成像，并且腹部區域可擴展，以適應用于模擬不同體型的人造瓊脂板（圖1）10。模型中包含了子宮、宮頸等相關內部器官的模型
資金聲明
作者感謝安大略癌癥研究所（OICR）、加拿大衛生研究院（CIHR）和瓦里安醫療系統（Varian Medical Systems）的資助。T. Trumpour的研究得到了加拿大自然科學與工程研究委員會（NSERC）的支持。
數據共享聲明
研究數據存儲在機構數據庫中，可根據請求提供給相應作者。致謝
作者感謝K. Barker在模型盒和內部模具的設計與開發方面的貢獻，L. Gardi在3D超聲成像軟件開發方面的支持，D. Tessier在實驗協助方面的幫助，以及S. McManus和B. Sinclair在成像技術方面的專業知識。
