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利用普通放疗定位CT机个体化确定肺部肿瘤内靶区的方法
目的 探索一种在普通放疗CT机上利用CT自身的坐标系统测量确定内靶区(ITV)的方法.方法 针对20例肺中下部肿瘤体网固定患者,分别采集吸气末、呼气末和自由呼吸3组CT图像,并根据3组CT图像中大肿瘤层面图像的肿瘤位置信息确定ITV的范围.利用CT层面信息确定Y方向(头足)外放范围;利用CT图像上的坐标系统,分别测量X方向(左右)和Z方向(前后)的外放范围.结果 左右方向X+和X-的距离值分别为:(0.68±0.53)mm和(0.71±0.55)mm (P>0.05);头足方向Y+和Y-的距离值分别为:(4.14±4.11)mm和(4.32±4.53)mm(P>0.05);前后方向Z+和Z-的距离值分别为:(1.14±1.11)mm和(1.32±1.27)mm(P>0.05).Y方向和X、Z方向的距离值数据有统计差异(P<0.05).结论 针对肺中下部肿瘤,该方法借助普通放疗定位CT机,可以作为一种确定ITV的个体化方法.
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应用普通CT-sim勾画立体定向消融放疗的肺肿瘤内靶区?
在肺肿瘤的放射治疗中,病灶会随着呼吸而运动,从而给内靶区(internal target volume,ITV)勾画带来不确定性,既往的自由呼吸CT扫描并不足以涵盖整个病灶运动信息[1-4].而4DCT(四维CT模拟机)虽为较佳解决方案.但在我国目前拥有的1 353余台模拟定位CT中,很多并不具备4DCT功能[5-8].本研究目的是给不具备4DCT定位条件的放疗单位提供如何运用传统的CT-Sim精准勾画肺肿瘤的内靶区(ITV).
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基于四维CT的食管癌整体与分层测量内边界外扩距离的比较研究
目的 比较自由呼吸状态下根据四维CT (4DCT)勾画的食管癌整体与各椎体水平食管癌层面靶区外扩范围的差异.方法 13例食管癌患者接受4DCT模拟定位扫描,以呼气末TO时相为基准由同一位放疗医生在计划系统中勾画10个呼吸时相食管癌原发肿瘤体积,分别记录各时相靶区中心坐标.然后根据食管癌毗邻的同水平椎体(上下缘和中心层面)勾画10个呼吸时相CT横断面靶区,获得中心坐标(x,y)和左右、前后方向大径.参考同一椎体平面食管癌靶区中心坐标和直径变化计算内靶区左右、前后方向外扩距离,然后筛选出10组数据中的同方向大值,比较三维方向呼吸运动位移、相关性以及食管癌整体与分层面内靶区外扩距离差异.结果食管癌整体左右、前后、上下方向的运动范围分别为1.32、1.09、2.92 mm,其中左右与前后方向相似(t=1.21,P=0.251),左右与上下方向不同(t=-3.38,P=0.005),前后与上下方向也不同(t=-4.02,P=0.002);r值分别为0.597、0.662、0.723,P值分别为0.040、0.019、0.008.食管癌整体左、右、前、后方向平均位移分别为-0.38、0.94、-0.62、0.47 mm,按照椎体水平食管癌各分层大位移平均值分别为-1.83、2.21、-1.85、2.02 mm,各方向比较均不同(t=5.15、-4.58、3.50、-7.56,P=0.000、0.001、0.004、0.000).结论 食管癌在三维方向位移有显著相关性,根据食管癌整体测量的内靶区外扩距离显著小于分层面测量所需的大外扩距离.
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基于3D-CT、4D-CT和锥形束CT定义的非小细胞肺癌内靶区比较
目的 比较基于三维CT(3D-CT)、四维CT(4D-CT)和锥形束CT(CBCT)图像定义的非小细胞肺癌(NSCLC)内靶区(ITV)位置和体积差异.方法 31例周围型NSCLC患者,完成胸部3D-CT和4D-CT定位扫描,放疗首次拍摄CBCT.在3D-CT、4D-CT大密度投影(MIP)、CBCT图像上勾画大体肿瘤靶区(GTV),定义GTV到临床靶区(CTV)的外扩边界为7 mm,获得CTV3D、ITVMIp 和ITVCBCT.基于CTV3D在左右、前后方向外扩5 mm,头脚方向外扩5 mm得到ITV5mm、外扩10 mm得到ITV10mm.比较靶区间位置、体积、相似度和相互包含关系差异.结果 肺上叶组中,ITV10mm、ITV5mm、ITVMIP和ITVCBCT的中位比值分别为2.33、1.88和1.03,中下叶组的分别为2.13、1.76和1.10,两组间差异均无统计学意义.全组ITVMIP与ITVCBCT间相似度的中位数为0.83,大于ITV10mm与ITVcBCT间(0.60)和ITV5mm与ITVCBCT间的相似度(0.66)(Z=-4.86、-4.86,P＜0.05).全组ITVCBCT未被ITV10mm、ITV5mm、ITVMIP包含比例的中位数分别为0.10％、1.63％和15.21％,而ITV10mm、ITV5mm、ITVMIP未被ITVCBCT包含的比例分别为57.08％、48.89％和20.04％.肺上叶组和中下叶组ITVCBCT未被ITV5mm包含比例的中位数为1.24％和5.8％,两组差异无统计学意义.结论 基于4D-CT定义的个体化ITV不能有效地包含基于CBCT定义的在线ITV,利用源于4D-CT的ITV制定放疗计划,可能导致脱靶.基于常规3D-CT均匀外扩定义的ITV能够较好包含源于CBCT的ITV,但体积远远大于后者.
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利用四维锥形束CT指导肺癌内靶区的勾画
目的 研究四维锥形束CT(4D-CBCT)指导肺癌内靶区勾画的可行性.方法 简单随机法选取本院24例肺癌患者.平静呼吸下CT模拟定位获得CT图像,首次治疗前4D-CBCT扫描获得4D-CBCT中位图像,将4D图像重建算法更改为3D,获得3D-CBCT图像.图像融合算法取骨配准,分别在定位CT、4D-CBCT中位图像、3D-CBCT图像上勾画大体肿瘤靶区(GTV),定义GTV到临床靶区(CTV)的外扩边界为7 mm,获得CTVCT、ITV4D和ITV3D,基于CTVCT在三维方向上外扩5 mm得到ITVCT.比较靶区间中心点位置、体积、相似度和相互包含关系的差异.结果 ITVCT与ITV3D在中下叶组的头脚方向上,靶区中心点位置差异有统计学意义(Z=-2.027,P＜0.05).在靶区体积方面,ITVCT大,与ITV3D相比差异有统计学意义(Z=-2.941,P＜0.05),ITV4D小,但与ITV3D相比差异无统计学意义(P＞0.05).ITVCT与ITV3D相似度均数＜75％,ITV4D与ITV3D相似度均数＞90％(Z=-2.940、-2.975,P＜0.05).ITVCT、ITV4D未被ITV3D包含的比例均数为40％和5％(Z=-2.952、-3.185,P＜0.05).结论 4D-CBCT的中位图像可以缩小内靶区的勾画范围,为肺癌的自适应放疗提供选择.
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四维CT确定肝癌放疗内靶区的临床应用
目的：探讨四维CT（four-dimensional computed tomography ，4DCT）扫描的勾画方法，以及其在快速确定肝脏肿瘤内靶区（internal target volume ，ITV）中的作用。方法：2011年1月至2013年8月，便利抽样选择复旦大学附属肿瘤医院接受放疗的17例肝癌患者为研究对象，对其进行4DCT扫描。采用5种方法确定内靶区，即ITVAlPhase、ITV2Phase、ITVMIP、ITVMinIP和ITV2M 。将ITVAlPhase作为参考标准计算靶区，其他4种方法生成的 ITV与之比较，得出体积的百分比、适形指数（matching index ，MI）、低估的体积百分比。同时评估了肿瘤大小／呼吸幅度比值对4种ITVs的影响。结果：肿瘤的呼吸运动幅度在上下方向显著，为（8．4±3．5） mm。ITV2M的体积大小接近参考体积（ITVAlPhase），其次是ITV2Phase ，差的是ITVMinIP和ITVMIP。ITV2M的MI为（0．93 ± 0．03）；其次是ITV2Phase ，为（0．89 ± 0．05）；差的为ITVMinIP和ITVMIP ，分别为（0．81 ± 0．10）和（0．82 ± 0．10）。经过分析ITV2Phase的MI和肿瘤大小与呼吸幅度的比例正相关，（r＝0．524，P＝0．031）。ITV2M与参考体积（ITVAlPhase ）低估的体积百分比小，为（0．07 ± 0．03）；其次是ITV2Phase ，为（0．12 ± 0．06）；差的是ITVMinIP和ITVMIP ，分别为（0．18 ± 0．10）和（0．18 ± 0．12）。肿瘤大小与呼吸幅度的比例与ITV2M的低估值无相关性（r＝-0．34，P＝0．18）；但与ITV2Phase的低估值负相关（r＝-0．539，P＝0．024）。结论：ITV2M法可以可靠快速地确定肝癌内靶区，值得推广。
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胸中下段食管癌肿瘤靶区内扩边范围的初步研究
[目的]通过测量平静状态下吸气末与呼气末间胸段食管癌肿瘤靶区的位移,为临床提供胸段食管肿瘤靶区内扩边界的参考范围.[方法]以22例不能手术的胸中、下段食管癌患者为研究对象.16排螺旋CT在相同的条件下进行扫描,获取平静呼吸状态下吸气末及呼气末两个时相的CT图像,图像由计算机软件重建后,分别将图像传至核通OTP靶区勾画系统.根据人体在CT的坐标系统所形成的坐标获得食管肿瘤靶区位移、GTV的体积变化,并分析此变化与潮气量、肿瘤位置和肿瘤长度是否相关.根据肿瘤靶区位移的95％百分位数,作为食管胸中下段肿瘤靶区内扩边的参考范围.[结果]平均潮气量为463.6ml.GTV的平均体积:吸气末是33.3ml,呼气末是33.5ml,两组比较差异无统计学意义(t=-0.034,P＞0.05).食管中下段肿瘤靶区内扩边范围分别为:(X轴方向)左界2.79mm、右界2.00mm,(y轴方向)上界即朝头方向8.70mm、下界即朝脚方向11.21mm,(Z轴方向)前界4.47mm、后界2.15mm.Pearson相关分析得出食管肿瘤靶区运动与患者的潮气量呈正相关(r=0.6,P＜0.05),与肿瘤位置、肿瘤长度无明显相关性(r=0.09和0.29,P=0.71和0.21).但胸中下段食管肿瘤靶区位移在头、脚方向明显,尤其是朝脚的方向.[结论]因呼吸运动及周围器官运动可造成食管肿瘤靶区(GTV)在各个方向存在不同的位移.所以,建议临床上食管癌放疗计划靶区(PTV)的扩边应考虑每次放疗中呼吸运动及周围器官运动所致的位移.
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肺部肿瘤基于大密度投影图像和四维CT勾画的内靶区差异性分析
目的:基于不同部位的肺部肿瘤患者四维CT(4DCT)图像,比较大密度投影图像(MIP)与4DCT图像勾画肺部肿瘤的体积和形状差异.方法:选择肿瘤分别位于肺部中央、靠近胸壁胸椎、紧邻血管、肝脏与心脏或者淋巴结转移并伴随肺不张患者共12例,在平静呼吸状态扫描得到4DCT图像.MIM软件对4DCT图像进行处理得到MIP图像和平均密度投影图像(AIP).由同一位医生在4DCT的10个呼吸时相图像依次勾画靶区GTV0％、GTV10％、……GTV90％,再合成内靶区(ITV4D);同时分别在MIP图像和AIP图像勾画ITVMIP和GTVAIP.读取ITVMIP与ITV4D的体积及质心坐标,计算ITVMIP与ITV4D的相似性系数(Dice)以及豪斯多夫距离(Hausdorff)大值.结果:靶区在肺中央或者靠近胸壁的7位患者,靶区体积比(VMIP/V4D)与Dice系数均大于或约等于0.9,两者差值的平均值为0.06.Hausdorff距离大值、质心位移平均值分别为3.2和0.65 mm.靶区紧邻血管、心脏瓣膜、肝脏或者伴随淋巴结转移及肺不张的5位患者,靶区体积比与Dice系数平均值分别为0.85和0.80,两者差值的平均值为0.13.Hausdorff距离大值、质心位移平均值分别为9.4和3.0 mm.结论:对于边界清晰的肺部肿瘤,MIP图像和4DCT勾画的ITV相近.肿瘤周围有等密度组织时,MIP图像和4DCT图像勾画靶区差异较大.
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呼吸运动对锥形束CT确定靶区的影响
肺部肿瘤会随着人的呼吸运动而运动,为研究肿瘤运动周期内运动时段的不同对锥形束CT(CBCT)确定肿瘤靶区的影响,应用CIRS008胸部运动模体,取直径分别为1 cm和3 cm的球形靶模拟肺部肿瘤的正弦运动,然后在振幅不变的情况下改变靶运动在近呼气端与近吸气端时间的比值(E/I)进行CBCT扫描.提取靶运动方向中心线上每个像素的CT值分析图像中靶区对比度的变化,应用区域生长的方法自动勾画靶区,并与根据小球运动轨迹计算的运动体积进行比较.结果显示随着E/I的增大,近呼气端对比度升高而近吸气端对比度降低.勾画的靶区体积随着E/I的增大而减小,当E/I一4,振幅A=1 cm时,直径分别为1 cm和3 cm的小球,体积分别减小了48.2％和22.7％;研究表明E/I增大时CBCT不能完整的反映靶的运动范围,CBCT可能会低估肺部肿瘤的内靶区.
