馬廣棟，洪莉，洪莎莎，劉成

武漢大學人民醫(yī)院 婦產(chǎn)科，湖北 武漢430060

錐形束CT在宮頸癌放療中的應用

馬廣棟，洪莉，洪莎莎，劉成

武漢大學人民醫(yī)院 婦產(chǎn)科，湖北 武漢430060

0 前言

圖像引導放射治療（Image-guided Radiotherapy，IGRT）的應用提高了腫瘤放射治療的精確性，不僅可以分析患者治療中的擺位誤差和器官或靶區(qū)的移動度，為靶區(qū)外擴范圍的確定提供依據(jù)[1]，還可以監(jiān)測靶區(qū)的退縮并計算其發(fā)生的位移，從而為放療計劃修改提供幫助[2]。電子射野影像系統(tǒng)（Electronic Portal Imaging Device，EPID）作為一種快速的二維劑量檢測系統(tǒng)，在常規(guī)質量控制、患者劑量監(jiān)測等方面具有廣闊的應用前景[3]。而千伏級錐形束CT（ConeBeam Computed Tomography，CBCT）除了可分析患者的擺位誤差外，還可獲取三維圖像，在分析和監(jiān)測器官和靶區(qū)方面較二維圖像更具優(yōu)勢[4]。本研究旨在探討CBCT在宮頸癌放療中的應用價值，報道如下。

1 材料和方法

1.1 臨床資料

選取2013年2～12月于我院進行手術治療的10例宮頸癌患者，年齡45～67歲，中位年齡54歲。病理證實均為鱗癌，其中Ⅱb期4例，Ⅲa期3例，Ⅲb期3例。

1.2 模擬定位

選擇GE Bright Speed CT進行掃描以獲取定位CT圖像。掃描前囑患者保持膀胱充盈狀態(tài)（自然憋尿）?；颊呷⊙雠P位，真空墊固定。掃描參數(shù)為：管電壓120 kV，管電流100 mA，層厚5 mm，層間距3 mm，掃描時間3 min，掃描延遲時間70 s。對比劑注射70 mL（碘海醇），流速為2.5 mL/s。掃描范圍：膈頂至恥骨聯(lián)合下5 cm。

1.3 CBCT圖像的獲取

放射治療前行CBCT掃描，儀器及患者膀胱準備同上。采取標準盆腔模式，掃描機架旋轉360°，半扇束掃描。掃描參數(shù)為：管電壓120 kV，管電流80 mA，層厚2.5 mm，掃描時間1 min。共進行68次CBCT掃描，平均6.8次/患者。CBCT圖像重建：圖像寬度為18 cm，直徑為24 cm，圖像分辨率為512×512，重建層厚為3 mm。

1.4 基于CT和CBCT圖像勾畫膀胱和宮頸靶區(qū)

為了保證圖像質量：① 所有患者在進行CBCT掃描前，均選取相同的曝光條件，并使用濾線器遮擋散射線；② 掃描前囑患者移除衣物中的金屬物品，掃描時囑患者平靜呼吸、勿動，盡量減少金屬偽影和運動偽影對圖像質量的影響。在相同窗寬和窗位下：窗寬30～50 HU，窗位200～400 HU，由同一名經(jīng)驗豐富的放療醫(yī)師分別在模擬定位CT和CBCT圖像上勾畫膀胱和宮頸靶區(qū)。由Varian治療計劃系統(tǒng)計算膀胱和宮頸體積。

1.5 統(tǒng)計學方法

將模擬定位CT圖像中的膀胱和宮頸靶區(qū)體積分別表示為Vb-ct和Vc-ct，將CBCT圖像中的膀胱和宮頸靶區(qū)體積分別表示為Vb-cbct和Vc-cbct。選擇SPSS 13.0軟件進行分析，統(tǒng)計平均值及標準差。

2 結果

膀胱為一體積多變的囊性器官，其體積大小存在一定的不確定性。雖然每次CBCT掃描前患者均保持膀胱充盈狀態(tài)，但每次掃描后獲得的膀胱體積和宮頸靶區(qū)體積也會有所差別。本研究中，膀胱體積最大增加16.24%，最大減少35.15%；宮頸靶區(qū)體積最大增加21.26%，最大減少76%?；贑BCT圖像勾畫的膀胱體積和宮頸靶區(qū)體積，見表1。因此，應用CBCT可以及時地監(jiān)測膀胱的充盈狀態(tài)和放療宮頸靶區(qū)的體積變化，以便及時對放療計劃進行調整。

表1 基于CT圖像和CBCT圖像勾畫的膀胱體積及宮頸靶區(qū)體積（cm3）

將相對體積大小定義為基于CBCT勾畫的器官體積與基于CT勾畫的器官體積之比。宮頸靶區(qū)相對體積大小與放療周次的關系，見表2。由表2可知，宮頸靶區(qū)相對體積最大為1.2，最小為0.24，均值為0.76。第一周宮頸靶區(qū)相對體積均值為0.99，第二周均值為0.91，第三周均值為0.78，第四周均值為0.62，第五周均值為0.50。隨放療次數(shù)的增加，宮頸靶區(qū)體積逐漸縮小，呈下降趨勢，見圖1。

圖1 宮頸靶區(qū)相對體積與CBCT掃描次數(shù)的散點圖

膀胱相對體積整體波動不是很大，約在相對體積為1的直線上下波動，見圖2。膀胱相對體積最大為1.5，最小為0.65，均值為0.96。

圖2 膀胱相對體積與CBCT掃描次數(shù)的散點圖

表2 宮頸靶區(qū)相對體積大小與放療周次的關系

3 討論

CT的成像原理是利用X線束對人體進行掃描，由探測器接收透過該層面的X線，轉化成可見光后，由光電轉換器轉變?yōu)殡娦盘?，再?jīng)數(shù)模轉換器轉換為數(shù)字信號，輸入計算機處理。而CBCT的成像原理是利用錐形束X線圍繞患者做環(huán)形數(shù)字投影，然后將二維投影數(shù)據(jù)在計算機中進行三維圖像重建。由于成像原理和成像條件不同，造成了CT圖像和CBCT圖像的質量有所不同。影響CBCT圖像質量的因素主要有噪音、散射線和器官的運動等[5]，其中散射線的存在是影響CBCT圖像質量的主要因素。由于受到散射線的影響，CBCT圖像的質量沒有CT圖像的質量好，尤其是軟組織的成像。對于器官和靶區(qū)的勾畫主要是組織邊界的勾畫，要想得到與CT相同的圖像質量，需要進行邊緣像素的差值處理[6]。選擇合適的曝光條件并應用半扇束濾線器，對提高圖像質量有一定的幫助，在實際應用中需要定期對CBCT系統(tǒng)進行維護和保養(yǎng)，確保獲取的CBCT圖像可以滿足臨床要求。另外，在半扇束掃描模式下CBCT的最大掃描長度只有16 cm，而在全扇束掃描模式下CBCT的最大掃描長度為18 cm，因此對于大靶區(qū)范圍的患者來說，掃描長度限制了CBCT的應用。

在宮頸癌放療中，影響放射治療靶區(qū)精確性和導致放療副作用的因素主要有固定裝置、治療體位、擺位誤差、靶區(qū)腫塊的退縮等，而膀胱為一體積多變的囊性器官，膀胱的充盈程度會引起相鄰靶區(qū)和器官的變化，進而影響周圍組織器官的劑量變化。Buchali等[7]研究發(fā)現(xiàn)，50%的膀胱充盈時受照劑量較排空時減少7%，66%的膀胱充盈時受照劑量較排空時減少17%。趙品婷等[8]研究了一種改進方法，使患者定時定量口服50%的葡萄糖20 mL以及呋塞米片20 mg，結果明顯縮短了患者的膀胱準備時間。本研究中嚴格的自然憋尿法可以滿足臨床需要，但是即使嚴格按照憋尿方法進行憋尿，患者在每次放療過程中膀胱的充盈程度也無法保持一致。洪超善等[9]采用人工干預憋尿的方法，即通過導管向膀胱注入250 mL 0.9%的NaCl溶液，從而使膀胱達到充盈狀態(tài)。結果發(fā)現(xiàn)，人工干預憋尿法與自然憋尿法可以達到相似的效果，而人工干預法對插置導管要求嚴格，必須進行嚴格的消毒以預防膀胱尿道炎的發(fā)生，而每次置管需要一定的準備時間，增加了患者放療的準備時間，因此對于患者多的放療科不適用。

由于宮頸癌靶區(qū)為凹形，膀胱的解剖結構正處于凹形區(qū)域內，因此膀胱體積的變化會使宮頸癌靶區(qū)產(chǎn)生一定的位移。Kim等[10]研究報道，充盈的膀胱與排空的膀胱相比，接受50%和90%受照劑量的小腸體積分別減少了71%和82%。這說明充盈的膀胱能很好地保護小腸，減少劑量照射，減少腸道并發(fā)癥的發(fā)生，因此膀胱的充盈準備工作是宮頸癌放療前的常規(guī)準備工作。

本實驗證實，宮頸靶區(qū)體積大小隨放療次數(shù)的增加而逐漸減小，尤以第四和第五周較為明顯。Van等[11]在放療期間對患者行磁共振掃描，結果發(fā)現(xiàn)，治療期間會有1%的宮頸靶區(qū)退縮。Tyagi等[12]于分次放療前對患者行CBCT掃描，并且在獲得的CBCT圖像上勾畫宮頸靶區(qū)，發(fā)現(xiàn)宮頸靶區(qū)體積平均退縮19.1%。宮頸靶區(qū)的退縮勢必會影響照射的劑量，對臨床靶區(qū)-計劃靶區(qū)增加一個合適的外擴范圍可以解決靶區(qū)退縮的影響，但靶區(qū)的退縮是個連續(xù)的過程，因此外擴的范圍不是一成不變的，這一方面也值得研究。

綜上所述，通過對患者分次治療前行CBCT掃描，可以觀察每次患者膀胱體積和腫瘤體積的變化，進而建立個體化的膀胱和靶區(qū)位移模型，從而為宮頸癌的個體化放療和自適應放療提供依據(jù)。

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Application of Cone Beam CT in Radiotherapy for Cervical Cancers

MA Guang-dong, HONG Li, HONG Sha-sha, LIU Cheng
Department of Gynaecology and Obstetrics, Renmin Hospital of Wuhan University, Wuhan Hubei 430060, China

目的 探討錐形束CT（CBCT）在宮頸癌圖像引導放療中監(jiān)測膀胱和宮頸靶區(qū)體積變化的可行性。方法 選取10例宮頸癌患者，要求患者膀胱自主充盈，在相同窗寬和窗位下，于模擬定位CT和CBCT圖像上勾畫膀胱和宮頸靶區(qū)，利用Varian治療計劃系統(tǒng)計算膀胱和宮頸靶區(qū)的體積，比較各體積隨放療次數(shù)的變化趨勢，并比較膀胱和宮頸靶區(qū)的相對體積（基于CBCT勾畫的器官體積與基于CT勾畫的器官體積之比）變化。結果 每例患者每次進行CBCT掃描后獲得的膀胱體積和宮頸靶區(qū)體積均有所不同，膀胱體積最大增加16.24%，最大減少35.15%；宮頸靶區(qū)體積最大增加21.26%，最大減少76%。膀胱相對體積最大為1.5，最小為0.65，均值為0.96。隨放療次數(shù)增加，基于CBCT勾畫的宮頸靶區(qū)體積逐漸縮小，呈下降趨勢，第四和第五周體積明顯減小。結論 錐形束CT可以監(jiān)測宮頸癌放療中膀胱和宮頸靶區(qū)的體積變化，為放療計劃修改提供依據(jù)。

錐形束CT；宮頸癌；膀胱體積；宮頸靶區(qū)體積；相對體積

Objective To discuss the feasibility of CBCT (Cone Beam Computerized Tomography) in detecting the volume change of the bladder and cervical target in image-guided radiotherapy for cervical cancers. Methods Ten cervical cancer patients were selected and asked to keep their bladders full. Then, the outline of bladders and cervical targets was made in the CT simulation and CBCT images which were obtained in the same window width and position. The volume of the bladder and cervical targets was calculated by the Varian Planning System so as to compare the volume changes in each radiation as well as the relative volume changes (the proportion of the contoured organ volume in CBCT to that in CT) in bladders and cervical targets. Results The volume of the bladder and cervical targets acquired by CBCT in all the patients varied from time to time and from patient to patient. The volume changes of bladders were between -35.15% and +16.24%; while the volume changes of cervical targets ranged from +21.26% to -76%. The maximum, minimum and mean relative volume of bladders was 1.5, 0.65 and 0.96 respectively. With the increase in the radiotherapy, the volume of cervical targets obtained by CBCT reduced, especially in the 4th and 5th weeks. Conclusion Cone beam CT can be used to detect the volume changes of bladders and cervical targets in radiotherapy for cervical cancers, which provided a basis for clinicians to modify the radiotherapy plan.

cone beam computerized tomography; cervical cancer; volume of bladders; volume of cervical targets; relative volume

R737.33；R814.4

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2015.02.012

1674-1633(2015)02-0049-04

2014-08-19

2014-11-03

洪莉，醫(yī)學博士，教授。

作者郵箱：mgd120@163．com