利用RGB-D相机结合受试者体型特征进行个体化剂量估算：一项模体研究

《Radiography》：Patient-specific dose estimation considering subject thickness with an RGB-D camera: A phantom study

患者特异性辐射剂量管理在腹部 radiography 中至关重要。本研究采用 RGB-D 相机实时测量不同厚度（20-40 cm）人体模型的厚度，并与 caliper 测量对比。结果显示中心位置误差≤±0.3 cm，边缘位置误差≤±1.2 cm，ESD 计算误差≤0.4 mGy（±0.7%）。证实 RGB-D 技术可非侵入式实现患者厚度测量，为个性化剂量估算提供新方法。

　　在现代医学影像领域，辐射剂量管理已成为保障患者安全和提升诊断质量的关键环节。尤其是在放射学中，如何在确保图像清晰度的同时，减少患者的辐射暴露，是临床实践中的重要课题。传统的剂量管理方法通常依赖于标准化的成像协议或经验判断，然而这些方法在面对非标准体型的患者时，往往难以提供准确的剂量评估。例如，肥胖或儿童患者由于身体结构的差异，即使在相同的成像条件下，其接受的辐射剂量可能显著不同。因此，开发一种能够根据个体体型进行精准剂量估算的非侵入式方法，显得尤为必要。

近年来，随着技术的进步，RGB-D相机作为一种新型工具，因其能够同时获取RGB图像和深度信息，被越来越多地应用于医学领域。RGB-D相机利用红外光进行实时深度测量，相较于传统的成像技术，它具有快速、非侵入和高精度的特点。在腹部放射学中，由于患者体型差异较大，准确测量其身体厚度对于估算进入表面剂量（ESD）至关重要。目前，大多数研究集中在CT等三维成像技术上，而二维成像技术如传统X线摄影在厚度测量方面存在挑战。因此，探索RGB-D相机在二维成像中的应用，对于实现个体化的剂量管理具有重要意义。

本研究旨在评估RGB-D相机在腹部放射学中进行实时身体厚度测量及个体化ESD估算的可行性与准确性。通过构建一个具有不同厚度的腹部人体模型，研究人员使用RGB-D相机（Intel RealSense D435i）在检测器中心和四个偏移位置（向上、向下、向左、向右各5 cm）进行深度测量。测量结果与卡尺测量进行对比，以验证其准确性。此外，研究还通过两种方法（RGB-D和卡尺）计算ESD，并利用Levene检验评估不同位置对测量变异性的影响。

研究结果显示，RGB-D相机在检测器中心测量的身体厚度与实际值的偏差不超过±0.3 cm，而在偏移位置测量时，偏差则有所增加，最高可达±1.2 cm。这表明，尽管RGB-D相机在中心位置提供了较高的测量精度，但在偏移位置仍需进一步优化。此外，在20 cm厚度的情况下，横向位置的测量误差显著高于其他位置，统计学上具有显著性差异（p < 0.05）。这可能与检测器位置的光线分布和模型的结构有关，提示在实际应用中需要考虑这些因素对测量结果的影响。

在ESD估算方面，RGB-D相机测量得到的剂量与卡尺方法之间的差异不超过0.4 mGy，百分比差异控制在±0.7%以内。这表明，RGB-D相机在估算个体化剂量方面具有较高的可靠性。然而，研究也指出，虽然RGB-D相机在厚度测量和剂量估算方面表现出色，但在临床应用中仍需进一步验证其稳定性与一致性，尤其是在不同体型和不同成像条件下。

总体而言，本研究证明了基于RGB-D相机的身体厚度测量方法在腹部放射学中具有可行性与准确性。相较于传统的测量方法，这种技术不仅能够实现非侵入式测量，还能提供实时数据，从而支持个体化的剂量控制。此外，该方法减少了对放射技术员主观判断的依赖，使得剂量管理更加客观和系统化。从实际应用的角度来看，这种方法可以显著提升放射学的效率和安全性，特别是在需要对患者进行个性化剂量调整的场景中。

本研究的成果为未来的临床实践提供了重要的参考。通过使用RGB-D相机进行实时测量，可以实现对患者个体化剂量的前瞻性评估，从而在成像前就对剂量进行优化，降低不必要的辐射暴露。这种技术的应用不仅有助于提高患者的安全性，还能增强诊断的准确性，减少因剂量不当导致的健康风险。此外，由于RGB-D相机的测量过程相对简单，且不需要复杂的设备，因此在实际医疗环境中具有较高的推广价值。

研究的局限性在于，目前的测试主要基于物理模型，尚未在真实患者中进行验证。尽管如此，这些结果为未来的研究提供了基础，同时也提示在实际应用中需要进一步探索如何将这种方法应用于不同体型和不同成像条件下。此外，虽然RGB-D相机在中心位置提供了较高的测量精度，但在偏移位置的误差仍需进一步减少，以确保在所有检测位置都能获得可靠的测量结果。

在医学影像领域，辐射剂量管理不仅关系到患者的健康，还影响到医疗机构的运营效率和成本控制。因此，开发一种既精准又经济的测量方法，对于提升医疗服务质量具有重要意义。RGB-D相机作为一种新兴技术，为实现这一目标提供了新的思路。未来的研究可以进一步探索如何将这种方法应用于其他部位的放射学，以及如何在实际操作中优化其性能。

此外，本研究的伦理审查表明，由于实验使用的是物理模型，未涉及任何人类参与者或可识别的个人数据，因此无需进行伦理审批。这一方面降低了研究的伦理负担，同时也使得实验结果更加可靠。研究数据的可用性方面，作者表示愿意在合理请求下提供相关数据，这为其他研究人员的进一步验证和应用提供了便利。

从技术发展的角度来看，RGB-D相机在医学影像中的应用仍处于探索阶段。虽然它在厚度测量和剂量估算方面表现出良好的潜力，但在实际应用中仍需克服一些挑战，如测量精度的提升、设备的便携性以及成本的控制。此外，还需要进一步研究如何将这种方法与现有的成像系统进行整合，以实现更高效的操作流程。

总的来说，本研究为基于RGB-D相机的个体化剂量管理提供了重要的实证支持。随着技术的不断进步和应用的深入，这种方法有望在未来成为放射学中剂量管理的重要工具。通过实时测量和个体化评估，不仅可以提升诊断的准确性，还能显著降低患者的辐射暴露，从而实现更安全、更高效的医疗实践。