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PET/CT在肿瘤放射治疗中的应用
本文简要介绍了PET/CT在临床放射治疗计划设计中的应用,PET/CT是临床放射治疗生物靶区的重要工具,为放射治疗从物理调强到生物调强奠定了基础,现将PET/CT在临床模拟定位的应用作一介绍.
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当前正电子显像热点简述
本文从PET/CT的设备进展、正电子药物研发及应用、肿瘤放射治疗生物靶区研究及小动物PET几个热点方面简要论述了目前PET/CT的进展情况,对拟引进PET/CT的单位和希望了解PET/CT概况的个人有一定参考价值.
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前列腺癌的放射治疗进展
前列腺癌局部根治性放射治疗包括外照射、内照射放疗等.近几年,三维适形放疗(3-dimentional conformal radiotherapy)、调强放疗(intensity modulated radiotherapy)、运用质子的调强放疗(intensity modulated proton therapy)、超声引导的经会阴粒子植入等治疗技术在临床逐渐取代传统放疗;新的影像引导的放射治疗(image guide radiotherapy)以及生物靶区等概念已在临床开始应用.我们综述了前列腺癌体内、外照射技术的发展,着重介绍调强放疗.
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21世纪放射肿瘤物理学的展望
当今物理学的主要成就之一是进一步加深了对物理世界构成的认识,即由原先的物理世界是由物质与能量构成的理论发展为是由物质、能量及信息三者构成的理论.正如体细胞中的核糖体在ATP→ADP的转化过程中释放能量一样,如果没有细胞核中DNA所携带的信息就无法完成任何蛋白质的合成.类似地,一个世纪以来物理学的进展告诉我们,信息在物理系统和物理过程中起着关键作用.同样,在放射物理领域,对治疗对象的各种信息的采集和利用已经越来越受到重视.随着影像学、肿瘤分子生物学以及计算机科学的快速发展,随着多维适形治疗、生物靶区[1,2]、自适应放疗[3-5]等新概念的提出,放疗正在由适形放疗、适形调强放疗到四维放疗即图像引导的自适应放疗发展.笔者将对与此发展相关的一些放射物理学问题做一些探讨.
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生物影像研究进展及问题
自1895年伦琴发现X射线以来,放射影像对疾病诊断与指导治疗一直起着非常重要作用.随着正电子发射断层显像(positron emission tomography,PET)和单光子发射计算机断层显像(single photon emission computed tomography,SPECT)的研制成功,使放射影像从传统的解剖结构影像进入了生物影像阶段.与传统主要提供解剖学信息的放射影像相比,生物影像期望显示代谢的、功能的、生理和基因表型信息以及无创的三维放射生物学信息,即在放疗计划中除肿瘤靶区、临床靶区和计划靶区之外,还应显示生物靶区.这些研究进展为临床开展图像引导放疗(image guided radio-therapy,IGRT)提供了广阔前景.
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山东省肿瘤医院非小细胞肺癌放疗靶区勾画的研究
随着精确放疗技术在非小细胞肺癌(NSCLC)中的广泛临床应用,靶区的精确勾画和精确投照已成为影响放疗进展的瓶颈.ICRU 50号和62号报告明确规定了GTV、CTV、ITV和PTV的概念.这些概念在放疗计划特别是3DCRT及IM-RT中得到了广泛认可和应用.2000年美国纪念癌症中心Ling教授又提出生物靶区(BTV)概念.针对NSCLC放疗靶区勾画问题,结合笔者医院研究工作和相关文献归结如下.
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18F-氟脱氧胸苷正电子发射体层显像应用及指导生物靶区勾划的展望
18F-氟脱氧葡萄糖(18F-FDG,以下简称FDG)正电子发射体层显像(PET)或PET-CT为肿瘤诊断和放疗靶区勾划提供了重要依据.FDG作为肿瘤代谢显像剂已得到广泛的认可和应用,但其诊断肿瘤的特异性存在一定不足,会产生部分假阳性结果.18F-氟脱氧胸苷(18F-FLT,以下简称FLT)是胸腺嘧啶的类似物,能间接反映细胞DNA合成,是肿瘤增殖显像剂,在肿瘤与炎症和肉芽肿的鉴别中具有一定优势,对个体化放射治疗具有更重要的指导作用.
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生物靶区与生物适形放疗研究进展
各种影像学方法在肿瘤的诊断和治疗过程中发挥着重要作用.X线、CT 、MRI等主要反映解剖形态变化,属解剖学影像范畴,而单光子发射计算机断层显像(single photon emission computed tomography, SPECT)、正电子发射断层显像(positron emission tomography, PET)等可以提供组织和细胞的代谢、增殖、乏氧状态,乃至基因表型的影像,属功能影像或生物学影像范畴,为更全面地了解肿瘤和正常组织的功能状态提供了有力手段.
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头颈部肿瘤分子生物纹理分析与生物靶区自适应勾画研究
目的：探讨头颈部肿瘤分子生物纹理分析与生物靶区自适应的勾画方法。方法从肿瘤 PET 图像的共生矩阵中提取肿瘤分子生物方差纹理特征，然后结合肿瘤生物方差纹理特征，对之前的两个阶段自适应三维体生长方法进行改进，对头颈部肿瘤自适应生物靶区进行自适应勾画。结果联合鼻咽癌VAR纹理特征、PET SUV进行两级区域生长计算，一级区域生长阈值0.65，分割结果显示，分割轮廓性较强，所有区域均联通，经临床专家视觉评估，认定该分割结果合理、正确。结论改进后的生物靶区自适应勾画方法，可有效提高头颈部肿瘤生物靶区勾画的精确度。
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功能影像和生物靶区:实验与临床研究进展
功能影像已经逐渐应用于靶区勾画,并导致了生物靶区及生物适形调强放疗等概念的产生.本文对生物靶区和生物适形调强放疗的研究进展进行了综述,着重介绍了葡萄糖显像、氨基酸显像、核酸显像、乏氧显像、基因显像及分子影像的现状,探讨和展望了功能影像和生物适形调强放疗的发展方向.
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肿瘤放射治疗生物靶区轮廓确定的影响因素
目的利用体外模型实验,确定PET/CT图像中生物靶区边界的阈值及不同PET图像采集条件下对阈值的可能影响,为放射治疗计划中应用生物靶区奠定方法学基础.方法利用Flanged Jaszczak Ect Phantom及等比稀释法建立不同直径与靶本比浓度的热区模型,应用Profile曲线软件,将在CT图像上显示的热区边界准确复制到PET图像中,通过大阈值法计算勾画生物靶区体积的阈值;并研究在不同总计数率、靶本比浓度、直径大小和采集模式下对热区边界阈值变化的影响.结果靶本比对PET图像中靶区边界阈值大小的确定存在明显差异,当靶本比分别为2:1和≥4:1时,其阈值分别为0.54±0.10和0.41±0.09(P＜0.05).热区直径、总计数率及采集模式对靶区边界阈值的计算没有明显差异.结论使用PET/CT图像确定生物靶区体积时,应当根据图像中靶本比大小选择合适的阈值进行勾画,可近似准确地计算靶区体积;总计数率、直径大小与采集模式对靶区边界的确定没有明显影响.
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PET-CT显像在头颈部肿瘤精确放疗中的应用
现代医学研究发现影响肿瘤放射治疗疗效的三大主要因素为肿瘤细胞乏氧、肿瘤细胞增殖和肿瘤细胞内在的放射抵抗性［1］，肿瘤本身内在的生物因素在很大程度上决定了放射治疗的效果和转归，因此在高精度放疗时代，从肿瘤的解剖靶区向生物靶区发展过度至关重要。头颈部肿瘤的治疗比较特殊，往往涉及到很多重要的神经结构，在头颈部肿瘤放射治疗中应用PET-CT定位，提供与CT、MRI解剖成像互补的功能成像信息是一个极具吸引力的选择。 PET-CT乏氧示踪剂、增殖示踪剂、氨基酸示踪剂通过反映肿瘤细胞的代谢、乏氧、增殖、核酸合成等生物学特征提供非侵袭性生物断层成像，可为头颈部肿瘤精确放疗生物靶区的构建提供重要参考。现对相关内容的研究进展作一综述。
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PET/CT显像在构建肿瘤放疗生物靶区中的作用
在调强放疗的常规分割研究中,肿瘤靶区内放射敏感性不同的区域所需要的放疗剂量也应该不尽相同.对于放疗中肿瘤局部或全部达到CR的靶区是否有残留的肿瘤细胞是实施放疗补量的重要前提.这使以CT解剖影像学为基础的放疗靶区研究成为瓶颈.对此,通过PET/CT功能性成像研究实施的、以反映与肿瘤细胞放射敏感性和细胞增殖有关的细胞代谢、乏氧和细胞周期各时相DNA动态变化的生物靶区构建研究,将成为重要的研究领域.
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生物靶区定位在胶质瘤术后放射治疗的临床价值研究
目的 探讨生物靶区定位在胶质瘤术后放射治疗的临床价值.方法 选取术后行放射治疗的脑胶质瘤患者80例,全部经开颅手术或立体活检确诊.将采用11C-蛋氨酸(11C-Met)-PET/MRI融合图像进行放射靶区勾画的44例患者纳入观察组,将仅采用MRI图像勾画放射靶区的36例患者纳入对照组.对比两组患者放疗后的近期疗效,不良反应和远期疗效.结果 两组患者LCR差异无统计学意义(P＞0.05).两组患者的CR、PR和PD比较无显著差异(P＞0.05),在SD方面差异显著(P＜0.05).观察组患的治疗过程中不良反应发生率低于对照组(P＜0.05).两组患者1、2、3年OS分别为63.6％、43.2％、34.1％和58.3％、36.1％、27.8％,差异有统计学意义(P＜0.05).生存曲线表明观察组的预后优于对照组.结论 生物靶区定位用于胶质瘤术后放射治疗不良反应发生率低,可以明显提高患者的预后,值得临床推广使用.
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高能X射线肿瘤照射靶区的生物剂量验证的可行性研究
目的:研究MM50加速器高能X射线放疗患者时光核反应产生的正电子发射核在PET/CT的显象技术及显象信息,探讨用该信息对照射的肿瘤靶区准确度和剂量分布进行活体的生物学验证.材料与方法:当用高能光子线照射肿瘤时,其与人体的主要组成元素碳C、氧O、氮N等进行光核反应,在照射区会产生可发射正电子的~(11)C,~(15)O,~(13)N等核素,用正电子发射断层扫描仪PET/CT立即扫描照射后的病人,~(11)C,~(15)O,~(13)N等发射的正电子即可在功能影像或分子生物学影像设备PET/CT上显像.根据显像的位置和强度便可分析推断和验证肿瘤照射的生物学位置和生物学剂量,从而真正意义上实现精确的生物适形放疗和验证.用与人体组成类似的有机玻璃头模实验,按常规放射治疗程序,先在PET/CT进行肿瘤的CT定位,之后用治疗计划系统TPS设计三野照射计划,按计划在MM50加速器上用三组不同能量(10 MV,25 MV,50 MV)和剂量为1 Gy-10 Gy的X射线进行照射.由于碳C、氧O是人体主要的组成元素,所以我们只研究~(11)C,~(15)O等核素的显像.对~(11)C和~(15)O,PET/CT上分别扫描20 min或2 min～5 min获取正电子核素显像及显像位置、强度分布等信息.MM50是IBA公司医用跑道式电子回旋加速器,束流能量范围10MeV～50MeV,三维治疗计划设计系统是核通公司的3D治疗计划系统TPP 3.2,美国GE公司的Discovery LSⅡ PET/CT,用于肿瘤定位和核医学图像扫描及数据处理.结果:10MVX射线,放疗后不能产生光核反应;25MVX射线可产生光核反应,但需要较大的照射剂量,方能获得有意义的信息.对50MVX射线,2Gy～4Gy的常规放疗剂量即可获得~(11)C,~(15)O的正电子显像图及强度分布等信息,10Gy的剂量即可清楚获得~(15)O和~(11)C的正电子显像图及强度分布等信息.结论:MM50加速器50MVX射线放疗病人时光核反应产生正电子发射核可在PET/CT上显像,显像的位置和强度分布可用来对射线照射肿瘤靶区的准确度和照射剂量进行生物学验证,但要获得定量关系还需做大量工作.
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PET-CT图像融合在生物靶区定义中的应用
目的：本研究探讨PET-CT图像融合对生物靶区（BTV）定义的影响。方法：采集行PET-CT图像融合患者3例。放疗前均行18F-FDG PET-CT检查，均在VARIAN治疗计划系统融合成PET-CT图像。由4名有经验的放疗医师分别基于单纯CT和融合图像在第1天和第8天定义GTVCT和GTVPET-CT，比较组内和组间差异；数据处理采用SPSS17．0统计软件，检验水准α＝0．05。结果：PET-CT图像融合前后不同时间分别定义GTV，多数医师单纯CT下定义GTVCT差异有统计学意义（P＜0．05）。多组比较方差分析结果显示，单纯CT下勾画GTVCT差异有统计学意义（F＝66．529，P＝0．000；F＝18．762，P＝0．000；F＝6．681，P＝0．000）。两两比较LSD-t检验结果显示，不同医师定义GTVCT多组间差异有统计学意义（P ＜0．05）。图像融合后4位医师勾画GTVPET-CT比单纯CT下勾画GTVCT的变异系数（CV）减小。结论：PET-CT图像融合可以提高靶区勾画的准确性，减小观察者间和观察者本身的变异。
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影像学与病理学在非小细胞肺癌靶区勾画的相关性研究
肺癌是常见的恶性肿瘤之一,其发病率及死亡率在我国已居首位,但其5年生存率一直徘徊在10%左右.常规放疗治疗肺癌特别是非小细胞肺癌(NSCLC)的疗效并不显著,5年生存率只有5%～10%.根据Fletcher的理论要杀灭NSCLC肿瘤的剂量可能要100Gy左右,不但正常组织不能耐受,而且常规放疗技术是不可能实现的.随着三维适形放疗(3D-CRT)、调强适形放疗(IMRT)等技术得到广泛运用,靶区勾画是适形放疗的"精确诊断"、"精确定位"、"精确计划"、"精确治疗"中重要和基础的步骤之一.
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"生物靶区"对肿瘤放射治疗带来的新希望与挑战
传统的放射治疗学,从诊断、分期、治疗计划、监测和预后评估均建立在X线、CT、MRI、B超等影像检查基础之上.
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生物靶区在肿瘤调强放射治疗中应用的研究进展
现代计算机技术和放射治疗计划系统的飞速发展,相继出现了三维放射治疗(Three-dimensenal Radiotherapy,3D-CRT)和调强放射治疗(Intensity Modulated Radiotherapy,IMRT).3D-CRT的目的是使放射治疗的三维高剂量分布与靶区的三维形状一致,以保护靶区周围的正常组织.
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功能显像确定食管癌生物靶区的可行性研究
目的 探讨应用功能显像确定食管癌生物靶区的可行性.方法 20例初治食管癌进行BIMRT计划设计.定义2个靶区:GTV-HL91为需要加量照射的原发灶乏氧阳性靶区,给予69 Gy(2.3 GyX30次);GTV-T和 GTV-N给予66 Gy (2.2 GyX30次)的剂量.结果 所有患者均在6周内完成治疗计划,治疗中仅1例发生3级放射性气管炎,3级以上急性放射性食管炎仅2例,占10%(2/20).近期疗效评价CR率85%(17/20),PR率15%(3/20),CR+PR率为100%.结论 乏氧功能显像结果指导食管癌食管癌生物靶区调强放疗近期治疗效果满意,急性放射反应可耐受,具有一定临床应用价值.
