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        4D-CT在肺轉(zhuǎn)移瘤個體化精準放療中的研究

        2021-02-17 12:48:06黃玉玲潘純國袁星星周繼民劉智華
        實用癌癥雜志 2021年12期
        關(guān)鍵詞:時相勾畫靶區(qū)

        黃玉玲 潘純國 袁星星 周繼民 劉智華 張 云

        放射治療已證實對肺癌患者,尤其是對早期肺癌或肺轉(zhuǎn)移瘤患者的局部腫瘤控制率和提高總生存率方面有顯著效果[1-2]。然而,患者的呼吸運動會造成腫瘤靶區(qū)產(chǎn)生形變和位移動[3-4],因此在臨床上如何保證肺癌靶區(qū)精準度是目前研究的重點。目前主要解決方式是采用呼吸門控技術(shù)[5],這種模式最大的好處是能足夠保證放療靶區(qū)的精準性,但會顯著延長患者的治療時間,降低放療設(shè)備的利用率和患者放療的舒適度,因此該種模式臨床上的普及率并不高。另一種模式是基于4D-CT進行腫瘤靶區(qū)和內(nèi)靶區(qū)創(chuàng)建[6-7],這雖然在一定程度上增加了靶區(qū)范圍,但它能確保在呼吸周期靶區(qū)不會脫靶。由于4D-CT涉及的圖像資料較多,采用何種模式確定內(nèi)靶區(qū)在臨床上一直存在爭論。本研究通過比較不同模式創(chuàng)建的內(nèi)靶區(qū),從而尋找高效和精準的內(nèi)靶區(qū)創(chuàng)建模式。

        1 材料與方法

        1.1 一般資料

        選取2016年10月至2020年6月在本院放療中心進行放療的肺轉(zhuǎn)移瘤患者20例,患者年齡40~77歲,中位年齡50歲。男性14例,女性患者6例。左肺上葉2例、中葉5例、下葉3例,右肺上葉2例,中葉4例、下葉4例。所有患者均能行自由呼吸。

        1.2 4D-CT模擬定位及圖像重建

        所有患者采用塑形墊與頭頸肩面罩或頸胸膜相結(jié)合的方式進行體位固定,利用西門子大孔徑CT模擬機(SOMATOM Definition AS)行CT圖像掃描,掃描時用瓦里安RPM進行呼吸波探測,探測反光盒放置在患者腹部位置。患者在自由呼吸狀態(tài)下行4D-CT掃描,圖像掃描后導入RPM探測的呼吸波,并分別基于不同方式(0-90時相、平均時相、最大密度投影)進行圖像重建,圖像完成重建后傳入瓦里安Eclipse 13.5計劃系統(tǒng)進行靶區(qū)勾畫。

        1.3 靶區(qū)勾畫及內(nèi)靶區(qū)的形成

        所有靶區(qū)的勾畫由一名具有豐富經(jīng)驗的高級職稱放療醫(yī)師完成。本研究僅僅關(guān)注肺部腫瘤靶區(qū),不涉及陽性淋巴結(jié)靶區(qū)。內(nèi)靶區(qū)按以下幾種模式產(chǎn)生,A方式:基于10個時相疊加形成的靶區(qū);B方式:基于最大密度投影圖像勾畫的靶區(qū);C方式:基于CT0(吸氣末)和CT50(呼氣末)時相疊加形成的靶區(qū);D方式:基于CT0、CT20和CT50相疊加形成的靶區(qū);E方式:基于CT0、CT20、CT50和CT70相疊加形成的靶區(qū);F方式:基于平均時相勾畫的靶區(qū)按前后左右各3 mm和頭腳方向5 mm方式外擴形成的靶區(qū)。

        1.4 靶區(qū)差異研究

        體積差異的絕對值越接近0,表明該方式的結(jié)果與參考靶區(qū)越接近;OR值位于0~1之間,越接近1表示與參考靶區(qū)重合性越好,反之則差異越大。DSC和J系數(shù)越接近1,表示與參考靶區(qū)形狀相似性越好,反之則差異越大。

        1.5 統(tǒng)計學方法

        2 結(jié)果

        2.1 20例不同時相靶區(qū)體積

        由表1可以看出呼吸運動對腫瘤靶區(qū)體積影響很大。

        表1 20例患者在不同呼吸狀態(tài)下的腫瘤靶區(qū)體積/cc

        2.2 6種ITV勾畫方式的體積及比較

        20例患者基于A、B、C、D、E、F方式創(chuàng)建的內(nèi)靶區(qū)體積范圍分別為2.0~64.0 cc,1.3~51.5 cc,1.2~56.8 cc,1.3~58.3 cc,1.4~59.6 cc,4.0~71.7 cc,體積大小分別為(15.7±17.1)cc,(13.3±14.5)cc,(13.1±15.1)cc,(13.8±15.8)cc,(14.2±16.0)cc,(21.3±19.5)cc,且B、C、E、F、G方式創(chuàng)建的內(nèi)靶區(qū)與參考靶區(qū)差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.05),但B與C方式、D方式和E方式創(chuàng)建的靶區(qū)體積差異沒有統(tǒng)計學意義(P=0.585、0.176、0.052)。

        2.3 5種ITV勾畫方式與A方式的靶區(qū)差異比較

        B、C、D、E和F方式創(chuàng)建的內(nèi)靶區(qū)與參考靶區(qū)的體積差異、重合度差異、形狀相似性差異見表2和圖1。其中E方式創(chuàng)建的內(nèi)靶區(qū)體積差異(-12.4±7.6)和形狀相似性DSC系數(shù)(0.93±0.05),J系數(shù)(0.86±0.08)要優(yōu)于其他方式。雖然F方式靶區(qū)重合性最好(0.93±0.07),但其體積差異、形狀相似性最差。B與C方式創(chuàng)建的內(nèi)靶區(qū)DSC和J系數(shù)差異沒有統(tǒng)計學意義(P=0.486,0.803),以及B與D方式的體積差異沒有統(tǒng)計學意義(P=0.377)。

        表2 5種ITV勾畫方式與A方式的靶區(qū)差異

        圖1 5種內(nèi)靶區(qū)創(chuàng)建方式與參考靶區(qū)差異箱形圖

        3 討論

        由于呼吸運動的存在,三維CT可能造成肺轉(zhuǎn)移瘤靶區(qū)漏掃或重復掃描,因此其圖像無法真實地反映腫瘤靶區(qū)的位置和形態(tài),臨床上為了降低此部分的影響,往往會在腫瘤靶區(qū)的基礎(chǔ)上外擴一定范圍生成內(nèi)靶區(qū)以降低呼吸運動的影響。研究表明4D-CT圖像上腫瘤運動的偽影較少[10],因此基于4D-CT圖像勾畫能夠有效降低呼吸運動的影響。目前勾畫10個時相CT圖像的GTV疊加生成的內(nèi)靶區(qū)是生成個體化內(nèi)靶區(qū)的金標準,該方式幾乎能完全消除呼吸運動的影響,實現(xiàn)精準確定個體化的內(nèi)靶區(qū),從而保證腫瘤能夠得到充足的照射劑量,同時最大限度降低正常組織的照射劑量[11]。但由于臨床上所勾畫的圖像數(shù)量較多,嚴重影響臨床醫(yī)生勾畫效率。

        本研究系統(tǒng)地比較了基于MIP、極限呼吸狀態(tài)、極限呼吸結(jié)合中間狀態(tài)和平均時相外擴的方式形成內(nèi)靶區(qū)與金標準形成的內(nèi)靶區(qū)的差異,從而尋找臨床上最合適的內(nèi)靶區(qū)產(chǎn)生模式。本文的研究結(jié)果表明基于MIP勾畫與基于極限呼吸時相的內(nèi)靶區(qū)重合度(0.81±0.08 Vs 0.80±0.10)、形狀相似性結(jié)果(0.88±0.05 Vs 0.88±0.06)相當,但前者內(nèi)靶區(qū)體積更接近基于10個時相勾畫的結(jié)果[(-16.5±7.9)% Vs(-20.2±9.7)%]。這與早期其他研究小組的研究結(jié)果一致[12-13]。有學者用4D-CT研究早期肺癌發(fā)現(xiàn)基于MIP勾畫與極限呼吸狀態(tài)勾畫靶區(qū)占10個時相勾畫靶區(qū)的比值 為0.86±0.077和0.848±0.074(P>0.05)[12]。MIP在圖像重建時保留了所有相位中同一空間位置的最大CT值,因此MIP圖像所見的器官是其運動包絡組成,所以MIP圖像可以較好地反映腫瘤個體化的運動范圍,依據(jù)MIP勾畫的腫瘤靶區(qū)能較好的匹配參考靶區(qū),故有研究小組建議使用基于MIP勾畫來代替10個時相的勾畫疊加的方式[14-15]。本研究發(fā)現(xiàn)在極限呼吸時相上增加勾畫CT20或CT20和CT70,其內(nèi)靶區(qū)的體積重合度(0.85±0.08,0.88±0.08)、形狀相似性(0.92±0.05,0.93±0.05)能得到顯著提高,且與基于最大密度投影方式勾畫差異具有統(tǒng)計學意義。研究結(jié)果表明基于平均時相勾畫常規(guī)外擴增加了靶區(qū)的體積和重合度,但體積差異和形狀相似性最差,也就是說該方式雖然會避免靶區(qū)漏照,但會明顯增加非靶區(qū)不必要的照射,這對個體化精準放療是極其不利的。

        肺轉(zhuǎn)移瘤的局部放射治療是尤為重要的,但往往會配合采用化療、靶區(qū)或免疫治療等,因此該部分的患者精準確定靶區(qū)對降低正常組織肺照射劑量顯得尤為重要。通過4D-CT掃描,然后基于極限呼吸和CT20或CT20及CT70相結(jié)合的方式能夠替代10個呼吸時相疊加方式形成內(nèi)靶區(qū),這樣可以在大幅度減輕放療醫(yī)師勾畫工作量的同時保證靶區(qū)勾畫的精準和質(zhì)量。

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