張廣鵬，楊波，孫小楊，龐皓文，石翔翔，陳仁金，唐濤，吳敬波

西南醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院 腫瘤科，四川 瀘州 646000

引言

肺部腫瘤放療靶區(qū)受到呼吸運動的影響較大，不同的病人，不同的部位，靶區(qū)運動范圍存在差異[1-2]，所以內(nèi)靶區(qū)（Internal Target Volume，ITV）的確定應(yīng)該個體化實施。個體化的外擴可以減少不必要的照射范圍，從而使得肺等正常組織的受量減少。隨著放療技術(shù)的發(fā)展進步，不同的學(xué)者探索多種確定ITV的方法[3-7]；模擬定位機雖然能做到個體化測量ITV，但是由于圖像分辨率低于CT，所以外擴的數(shù)據(jù)存在較大誤差；目前，四維CT掃描靶區(qū)是一種直觀、可靠的個體化確定ITV辦法；但是四維CT設(shè)備昂貴，該設(shè)備也尚未普及。因此，本研究介紹一種利用普通定位CT機個體化測量ITV外擴的方法，以實現(xiàn)精準(zhǔn)的放射治療。

1 材料與方法

1.1 設(shè)備與CT影像

收集20例（13例男性和7例女性）自愿選擇放療的肺癌患者。中位年齡為55歲，年齡范圍為47～62歲。所有病人的腫瘤為實體腫瘤，位于中下肺。其中：下肺13例，中肺7例，左肺11例，右肺9例。首先采用體部熱塑模固定病人體位，訓(xùn)練患者在吸氣末憋氣和呼氣末憋氣，然后進行CT掃描（LightSpeed Plus 4, General Electric Company, USA），重復(fù)掃描3組圖像，掃描條件為：層厚為2.5 mm，120 kV，200 mA。3組CT掃描分別為：吸氣末憋氣掃描，呼氣末憋氣掃描和自由呼吸掃描。以自由呼吸掃描的CT圖像作為制作放療計劃的基礎(chǔ)圖像。分別獲取3組掃描CT圖像上腫瘤最大層面的圖像，定義為：T吸氣、T呼氣和T自由。并根據(jù)該3個圖像確定ITV范圍。

1.2 測量方法

吸氣時肺做擴張運動，呼氣時做收縮運動；實體腫瘤隨著肺的運動在吸氣時主要向Y-（足）方向運動，呼氣時主要向Y+（頭）方向運動。根據(jù)這一現(xiàn)象確定ITV不同方向的外擴距離。

（1）ITV的Y方向（頭足）邊界的確定：CT圖像上都包含層面在Y方向的位置信息，一般在左上角顯示為首字母I和S的數(shù)值，I和S所代表的方向為兩個相反的方向，I為Y－（足）方向，S為Y+（頭）方向。比如一個圖像為Ia，另一個圖像為Sb，那么兩個圖像的距離為：a+b。根據(jù)這一原理確定CTV在Y方向上的移動范圍。根據(jù)3個圖像T吸氣、T呼氣和 T自由，讀取T吸氣、T呼氣和T自由左上角的的層面位置信息分別為：Y吸氣、Y呼氣和Y自由。那么ITV在Y+（頭）方向外擴為：Y呼氣-Y自由；ITV在Y－（足）方向外擴為：Y呼氣-Y自由，見圖1。

（2）ITV在X方向（左右）邊界的確定：CT圖像上的坐標(biāo)標(biāo)尺指示為CT機旋轉(zhuǎn)掃描中心點的位置，這是一個獨立于人體之外的坐標(biāo)系統(tǒng)，不會因為人體移動、CT層面的不同而移動。在該坐標(biāo)系統(tǒng)種測量圖像上某一器官的移動距離，則是我們觀察到該器官的實際移動距離。假設(shè)實體腫瘤隨著肺的運動在吸氣時主要向X+（左）方向運動，呼氣時主要向X－（右）方向運動。因此，借助CT影像上顯示的坐標(biāo)系統(tǒng)標(biāo)尺，利用CT機自帶的距離測量工具測量CTV靶區(qū)最右側(cè)邊界相對于該坐標(biāo)標(biāo)尺的距離：X吸氣、X呼氣和X自由。那么ITV在X+（左）方向外擴為：X吸氣-X自由；ITV在X－（右）方向外擴為：X呼氣-X自由。

（3）假設(shè)實體腫瘤隨著肺的運動在吸氣時主要向Z－（后）方向運動，呼氣時主要向Z+（前）方向運動。ITV在Z方向（前后）邊界的確定：確定ITV在Z+（前）方向外擴為為：Z呼氣-Z自由；ITV在Z-（后）方向外擴為：Z吸氣-Z自由。

1.3 統(tǒng)計學(xué)分析

所有值取絕對值后計算平均值，在SPSS統(tǒng)計軟件中采用t檢驗，檢驗同一坐標(biāo)正負(fù)兩個方向數(shù)據(jù)差異和不同坐標(biāo)的數(shù)據(jù)差異，以P＜0.05為具有統(tǒng)計差異。

圖1 不同呼吸狀態(tài)時最大腫瘤層面的CT圖像

2 結(jié)果

在同一坐標(biāo)正負(fù)兩個方向數(shù)據(jù)無統(tǒng)計學(xué)差異（P＞0.05），不同坐標(biāo)的數(shù)據(jù)具有統(tǒng)計學(xué)差異（P＜0.05），數(shù)據(jù)見表1。

3 討論

文獻報道中確定ITV的方法主要有以下3種：第一，分別掃描呼氣和吸氣圖像，傳輸至計劃系統(tǒng)中勾畫CTV，再將兩個圖像融合后比較兩個CTV中心點位置差別來確定ITV需要的外擴范圍[5]，但該方法操作步驟較多，花費時間較長；第二，利用模擬機直接觀察腫瘤運動范圍，該方法的優(yōu)點是可以直接觀察測量，缺點是CTV在模擬機上的辨識度較低，可能產(chǎn)生較大的測量誤差[3,8]；第三，利用4D-CT掃描一組完整的呼吸運動圖像，將該組圖像融合之后，可以直接觀察CTV的運動范圍和運動軌跡[4,9-11]，該方法觀察直觀，結(jié)果可靠，是一種可靠的個體化確定ITV的方法，但存在放大ITV的可能[12]，掃面時間較長，設(shè)備昂貴尚未在我國（尤其在中西部地區(qū)）普及應(yīng)用。

表1 腫瘤最大層面的CT圖像上X、Y和Z方向的距離值（mm）

CTV外擴為ITV的數(shù)據(jù)報道中，數(shù)據(jù)形式都是上下、左右和前后3組數(shù)據(jù)，臨床應(yīng)用中可以理解為在上下、左右和前后同擴這一數(shù)據(jù)[1,13-17]。如果制作計劃所依據(jù)的CT圖像為自由呼吸狀態(tài)下CT掃描采集，由于不能確定掃描時病人的具體呼吸相位，那么同擴的方法在理論上，可能使得CTV運動在某一極端位置時（呼氣末或吸氣末），外擴ITV范圍不足或過多，從而造成CTV的漏照或正常組織不必要的損傷[8,18]，見圖2[8]。本研究的數(shù)據(jù)結(jié)果表明，在頭足方向上的移動距離最大，并與前后、左右兩個方向具有統(tǒng)計學(xué)差異；這一結(jié)果與高文超等[19]報道的相符。同時，我們發(fā)現(xiàn)在左右和前后方向的運動中，腫瘤的位置不同可能隨肺呼吸運動的方向與我們假設(shè)方向不一致；由于這兩個方向運動幅度較小，CT掃描層厚（2.5 mm）以及測量的誤差可以在較大程度上影響了我們測量結(jié)果；所以，在這兩個方向上可以考慮采用同擴的方法。但是，在頭足方向，有必要采用分別外擴的方法，尤其位于肺下部靠近膈肌的腫瘤，ITV同擴方法的危害應(yīng)該引起重視。

圖2 腫瘤的位置與外放ITV關(guān)系示意圖

需要指出的是該方法具有選擇性，需要訓(xùn)練病人呼吸，其中有3例病人因為無法完成訓(xùn)練要求，掃描得到3個序列的CT圖像無法進行測量而未入選。同時，也有研究指出，由于自由呼吸時同一序列掃描中每一層CT圖像不是同一時間采集，利用該序列多層的圖像信息勾畫靶區(qū)會與實際靶區(qū)位置有偏差[20]。為了避免這一偏差，我們只針對腫瘤出現(xiàn)的最大CT層面進行比較。即便如此，由于容積效應(yīng)和腫瘤在自由呼吸狀態(tài)下進行CT掃描，重復(fù)掃描仍可能使得3個CT掃描序列中獲取腫瘤最大CT層面并不是實際腫瘤的同一位置斷層面；這種不一致代表了在Y方向上的位置差別。由于容積效應(yīng)，3個CT掃描序列中獲取腫瘤最大CT層面應(yīng)該包含腫瘤實際最大斷層面信息，所以這個位置差別應(yīng)該小于一個層厚。對于掃描層厚的選擇會如何影響該方法測量數(shù)據(jù)的精度，這還需要進一步研究?？傊摲椒ê啽?，設(shè)備要求低，普通放療定位CT機即可實現(xiàn)，可作為一種中下段肺部實體腫瘤放療個體化確定ITV的方法。

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