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A phantom study of the accuracy of CT, MR and PET image registrations with a block matching-based algorithm - 18/12/08

Doi : 10.1016/j.canrad.2008.04.009 
A. Isambert a, , G. Bonniaud a, F. Lavielle a, G. Malandain b, D. Lefkopoulos a
a Service de physique médicale, institut Gustave-Roussy, 39, rue Camille-Desmoulins, 94805 Villejuif, France 
b Asclépios, institut national de recherche en informatique et automatique, 2004, route des Lucioles, 06902 Sophia-Antipolis, France 

Corresponding author.

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Abstract

Purpose

The aim of the present study was to quantitatively assess the performance of a block matching-based automatic registration algorithm integrated within the commercial treatment planning system designated ISOgray™ from Dosisoft. The accuracy of the process was evaluated by a phantom study on computed tomography (CT), magnetic resonance (MR) and positron emission tomography (PET) images.

Materials and methods

Two phantoms were used to carry out this study: the cylindrical Jaszczak® phantom and the anthropomorphic Liqui-Phil™ Head Phantom (the Phantom Laboratory), containing fillable spheres. External fiducial markers were used to quantify the accuracy of 41 CT/CT, MR/CT and PET/CT automatic registrations with images of the rotated and tilted phantoms.

Results

The study first showed that a cylindrical phantom was not adapted for the evaluation of the performance of a block matching-based registration software. Secondly, the Liqui-Phil™ Head Phantom study showed that the algorithm was able to perform automatic registrations of CT/CT and MR/CT images with differences of up to 40° in phantom rotation and of up to 20–30° for PET/CT with accuracy below the image voxel size.

Conclusion

The study showed that the block matching-based automatic registration software under investigation was robust, reliable and yielded very satisfactory results. This phantom-based test can be integrated into a periodical quality assurance process and used for any commissioning of image registration software for radiation therapy.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Résumé

Objectif de l’étude

Évaluer quantitativement, à l’aide de fantômes, la précision d’un algorithme de recalage automatique par blocs, intégré dans le système de planification de traitement ISOgray™ (Dosisoft), pour des images acquises par tomodensitométrie (TDM), résonance magnétique (IRM) et tomographie à émission de positons (TEP).

Matériel et méthodes

Deux fantômes contenant des sphères remplissables ont été utilisés au cours de cette étude : le fantôme cylindrique de Jaszczak® et le fantôme anthropomorphique Liqui-Phil™ Head (the Phantom Laboratory). Des repères externes ont permis de quantifier la précision du recalage automatique d’images TDM/TDM, IRM/TDM, TEP/TDM pour 41 configurations, avec les fantômes tournés ou inclinés par rapport à une position de référence.

Résultats

La première étude a montré qu’un fantôme cylindrique n’était pas adapté pour évaluer les performances d’un algorithme de recalage par blocs. Deuxièmement, l’étude menée à l’aide du fantôme Liqui-Phil™ Head a montré que la précision des recalages était inférieure aux dimensions des voxels des images utilisées, pour des différences en rotation allant jusqu’à 40° pour les recalages TDM/TDM et IRM/TDM et d’un maximum de 20 à 30° pour les recalages TEP/TDM.

Conclusion

L’étude a montré que l’algorithme de recalage automatique d’images fondé sur le recalage par blocs était robuste, fiable et donnait des résultats très satisfaisants sur fantôme. Les tests proposés dans cette étude peuvent être intégrés dans un processus de contrôle qualité périodique et utilisés à la réception de tous nouveaux logiciels de recalage d’images pour la radiothérapie.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Multimodality image registration, Radiation therapy, Quality assurance, Block matching, Phantom study

Mots clés : Recalage d’images multimodalités, Radiothérapie, Assurance qualité, Recalage par blocs, Étude sur fantôme


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Vol 12 - N° 8

P. 800-808 - décembre 2008 Retour au numéro
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