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基于4DCT探讨金属夹、血清肿及两者结合勾画靶区对EB-PBI剂量学参数影响
目的 基于4DCT扫描探讨金属夹、血清肿及两者结合勾画靶区对部分乳腺外照射(EB-PBI)的剂量学参数影响.方法 选取2009-2013年间接受保乳手术并符合EB-PBI条件的20例患者入组.在4DCT 10个时相上,分别基于金属夹、血清肿及两者结合勾画GTVC、GTVS、GTVC+S,并将10个时相图像上GTV分别融合得到IGTVC、IGTVS、IGTVC+S,边界外扩15 mm作为PTVC、PTVS、PTVC+S.由同一物理师在吸气末时相图像上分别基于PTVC、PTVS、PTVC+S制定3DCRT计划,比较3组间靶体积、HI、CI及OAR剂量体积差异.结果 3个组间IGTV、PTV及PTV与患乳体积比差异均有统计学意义(P均＜0.05),血清肿组＜金属夹组＜金属夹结合血清肿组,血清肿组患侧正常乳腺、患侧肺受量小于金属夹组及金属夹结合血清肿组(P均＜0.05),3个组间HI、CI差异均无统计学意义(P均＞0.05).结论 在4DCT图像上基于不同参照物构建靶区导致的体积差异对靶区剂量分布无明显影响,但对患侧乳腺及患侧肺受量却有明显影响.
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自由呼吸状态下X线平片和CBCT在EB-PBI摆位误差测定与校正的比较研究
目的 对比研究EB-PBI患者自由呼吸状态下正交X线平片和CBCT测得的摆位误差、摆位残差的差异.方法 选择保乳术后EB-PBI患者19例,基于校正前后CBCT图像、正交X线平片分别获取三维方向摆位误差及校正后摆位残差.Wilcoxon符号秩和检验两种方法差异.结果 CBCT、正交X线平片的分次间摆位误差的系统误差仅前后方向不同(-1.2、2.0 mm,P=0.005),随机误差在三维方向均相近(P=0.948、0.376、0.314).与正交X线平片相比CBCT降低了前后方向摆位残差(系统误差-0.2、0.5 mm,P=0.008,随机误差0.5、1.3 mm,P=0.002).校正前后CBCT的摆位误差在前后方向均明显小于X线平片(系统误差-1.4、5.6 mm,P=0.003,随机误差0.0、3.2mm,P=0.003).结论 与CBCT相比,正交X线平片增加了发现前后方向摆位误差的能力,但CBCT的摆位残差降低更明显.对EB-PBI患者X线平片获取时间短、辐射量低且摆位验证精度可信,适用于IGRT或摆位误差分析.
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保乳术后基于4DCT的0％时相及50％时相配准方式比较
目的 探讨基于4DCT的0%时相(CT0)及50%时相(CT50)刚性配准(RIR)与形变配准(DIR)所构建的保乳术后瘤床体积及位置的差异.方法 纳入44例保乳术后行4DCT定位扫描的乳腺癌患者,由同1名放疗科医师分别基于CT0及CT50图像勾画GTV及金属夹.CT0及CT50分别运行RIR与DIR,在CT0上勾画的GTV及金属夹分别通过DIR与RIR映射到CT50.以相似度指数(DSC)、三维空间方向上靶区中心点的位移等指标评估DIR在靶区位置和形态上是否能有效改善CT0及CT50的匹配度.结果RIR与DIR的平均DSC分别为0.86±0.04、0.87±0.04(P=0.000).RIR在三维空间靶区中心点的位移明显大于DIR(1.22 mm : 1.10 mm,P=0.000).在前后方向上GTV及金属夹位移通过RIR的范围明显大于DIR(P=0.000),但在左右及上下方向 RIR与 DIR的 GTV及金属夹位移范围相近(P 均>0.05).结论 DIR可以改善4DCT的CT0及CT50配准时靶区的重合度.基于DIR测量呼吸运动所致的GTV及金属夹在前后方向上的位移明显优于RIR.
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千伏X线平片测定自主呼吸控制和自由呼吸状态下保乳术后术腔中银夹位移的比较研究
目的 探讨适度深吸气呼吸控制(mDIBH)与自由呼吸(FB)两种状态下千伏(KV)X线平片测得术腔中选定银夹位移的差异及其两种呼吸状态下临床靶体积(CTV)外扩到计划靶体积(PTV)边界的差异.方法 比较mDIBH和FB状态下,同一选定银夹不同方向上位移的差异,不同选定银夹在同一方向上位移的差异,左右、头脚、前后各方向上CTV→PTVSb扩边界的差异性.结果 FB状态下,左右、头脚、前后方向上层银夹与下层银夹的位移不同[9.7mm与10.6mm(Z=-2.12,P=0.037)、7.3 mm与8.3mm(Z=-2.31,P=0.041)、15.5 mm与16.1 mm(Z=-2.32,P=0.041)],而近胸壁层银夹与外侧银夹位移相似[8.6 mm与10.6mm(Z=-0.27,P=0.754)、8.4 mm与8.3 mm(Z=-0.24,P=0.814)、15.7mm与16.5mm(Z=-0.26,P=0.856)];mDIBH状态下,每个银夹不同方向位移不同[5.0 mm与7.8 nun(Z=-2.31,P=0.036)、5.0 mm与9.3 mill(Z=-2.21,P=0.021)、7.8 nun与9.3 mm(Z=-2.11,P=0.041)].FB状态下,不同银夹在左右方向上的位移相似[10.6 mm与10.6 mm(Z=-0.24,P=0.815)],在头脚、前后方向上的位移不同[7.3 mill与8.4 mm(Z=-2.45,P=0.021)、15.5 mm与16.5 mm(Z=-2.41,P=0.043)];mDIBH状态下,不同银夹在左右方向上的位移不同[4.4mm与5.4 mm(Z=-2.31,P=0.031)],而在头脚、前后方向上的位移相似[8.6 mm与8.6 nlnl(Z=-0.21,P=0.815)、10.5 mm与10.8 mm(Z=-0.27,P=0.754)].FB与mDIBH状态间各银夹CTV→PTV外扩边界差异在左右、前后方向均不同[9.7 mm与5.0 mm(Z=-2.34,P=0.029)、15.5 mm与9.3 mm(Z=-2.31,P=0.021)],而在头脚方向上则相似[7.3 mm与7.8 mm(Z=-0.29,P=0.770)].结论 部分乳腺外照射的CTV→PTV靶区边界外扩应依据呼吸状态、边界位置及边界方向区别对待.
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部分乳腺外照射不同呼吸状态银夹构成几何体中心位移比较
目的 探讨自主呼吸控制(ABC)部分乳腺外照射(EB-PBI)不同呼吸状态选定银夹位移对术腔中全部银夹所构成几何体中心位移的影响.方法 对本院行保乳术后ABC辅助EB-PBI的27例患者行适度深吸气呼吸控制(mDIBH)、深呼气呼吸控制(DEBH)、自由呼吸(FB)状态CT模拟定位扫描,并分别获得图像各2套.基于每套CT图像勾画术腔中全部银夹并形成以银夹为顶点的不规则几何体.图像间在自动配准基础上基于选定银夹手动配准,获得自动加手动配准时几何体中心三维方向上位移.用Kruskal- Wallis H 及 Kolmagorov-Smirnov Z 检验位移差异.结果 mDIBH与mDIBH、FB与FB、DEBH与DEBH状态间几何体中心三维方向位移相似(H=0.00～1.76,P=0.184～0.954),而mDIBH与DEBH状态间则不同(Z=11.31～23.00,P=0.000～0.001).mDIBH与mDIBH和mDIBH与DEBH间、FB与FB和mDIBH与DEBH间、DEBH与DEBH和mDIBH与DEBH间,4个选定银夹配准所对应的几何体中心位移在前后、头脚方向差异均不同(Z=4.76～25.54,P=0.000～0.029).结论 ABC辅助EB-PBI放疗分次内同一呼吸状态间银夹构成几何休各方向位移均相似,而两种极端呼吸状态间前后方向及头脚方向位移均不同.
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自由呼吸状态下三维CT和四维CT极限时相部分乳腺外照射放疗计划的比较
目的 探讨保乳术后基于三维CT(3DCT)和四维CT(4DCT)极限时相定位图像间部分乳腺外照射三维适形放疗计划(3D-CRT)间靶区及危及器官(OAR)剂量体积参数间的差异.方法 20例乳腺癌保乳术后患者在自由呼吸状态下序贯完成3DCT和4DCT图像扫描,以4DCT的吸气末(EI)时相为基准时相,在EI时相上制订部分乳腺3D-CRT放疗计划,将EI时相的3D-CRT 计划复制到呼气末(EE)时相和3DCT图像上,比较3个计划间靶区和OAR相关剂量体积参数的差异.结果 基于3DCT、EI和EE时相勾画的术腔靶区体积分别为20.99、19.28和18.78 cm3,且基于3DCT勾画的术腔靶区体积均大于基于EI、EE时相勾画的术腔靶区体积(均P<0.05).基于3DCT、EI及EE时相90%等剂量曲线所包绕的计划靶区体积(V90%)分别为96.85%、97.51%和97.03%,且基于3DCT图像的V90%均小于EI时相和EE时相的V90%(均P<0.05).3DCT、EI和EE时相间靶区均匀性指数(HI)分别为0.13、0.13和0.13,适形指数(CI)分别为0.68、0.69和0.68,靶区平均受照剂量(Dmean)分别为36.20、36.20 和36.22 Gy.而3DCT、EI和EE时相间的HI、CI和Dmean比较,差异均无统计学意义(均P>0.05).3DCT、EI和EE时相间OAR相关剂量体积参数差异均有统计学意义(均P<0.05),且3DCT图像的OAR受照剂量均高于EI时相和EE时相(均P<0.05).结论 自由呼吸状态下基于4DCT图像定位,并制订EB-PBI放疗计划在降低危及器官受照剂量方面优于3DCT图像,且基于3DCT图像制订的EB-PBI放疗计划可能会因呼吸运动而产生靶区漏照.
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影像引导kV级X线成像测定自由呼吸状态下保乳术后部分乳腺外照射术腔中银夹位移
利用配有kV-X线成像系统的直线加速器实施部分乳腺外照射(external-beam partial breast irradiation,EB-PBI),为术腔中银夹位移的测量创造了条件.刘翠翠等[1]报道了自主呼吸控制状态下,kV级锥形束CT(CBCT)和kV级X线成像测定的银夹位移,以及据此所得的EB-PBI实施过程中临床靶区(clinical target volume,CTV)到计划靶区(planning targetvolume,PTV)的外扩边界.
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保乳术后自主呼吸控制部分乳腺外照射靶区位移的研究
目的 探讨保乳术后自主呼吸控制(ABC)部分乳腺外照射(EB-PBI)不同呼吸状态间以及单次放疗中和分次放疗间银夹和术腔的位移.方法 对25例Ⅰ、Ⅱ期行保乳术的乳腺癌术后患者配合ABC装置进行放疗前CT模拟定位,每例患者均获取自主呼吸、适度深吸气控制(mDIBH)和深呼气末(DEBH)共3种呼吸状态的5套CT图像,并于10～15 d后重复CT模拟定位.在Pinnacle3治疗计划系统中,由同一名医生,在每例患者的CT图像上,分别进行相应的术腔勾画和银夹标记,分析术腔和银夹的位移情况.结果 CT扫描首次出现银夹的感兴趣点(POI)坐标在mDIBH和DEBH两个呼吸状态之间的位移在X、Y、Z 3个方向分别为0.22、1.27和0.50 cm,术腔POI坐标位移分别为0.10、1.08和0.50 cm,X、Y、Z 3个方向间差异均有统计学意义.全部银夹所构成几何体的POI坐标在单次放疗中不同时段mDIBH呼吸状态的位移,在X、Y、Z 3个方向分别为0.09、0.14和0.25 cm,术腔POI坐标位移分别为0.15、0.17和0.25 cm,X、Y、Z 3个方向间差异均无统计学意义.全部银夹所构成几何体的POI坐标在分次放疗间同一呼吸状态的位移,在X、Y、Z 3个方向分别为0.68、0.37和0.50 cm,术腔POI坐标位移分别为0.66、0.45和0.75 cm,X、Y、Z 3个方向间差异均无统计学意义.结论 不同呼吸状态下实施EB-PBI时,计划靶区外扩边界应该是不同的,自由呼吸时不同轴向的外扩边界也应该是不同的,而ABC辅助mDIBH状态下,各个轴向的外扩边界可以是相同的.
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影像引导保乳术后部分乳腺外照射靶区的确定
随着对保乳治疗后乳房内肿瘤复发模式认识的统一,部分乳腺照射(partial breast irradiation,PBI)受到广泛关注,而且近几年来的相关研究迅速开展.而通过三维适形放疗(three dimensional conformalradiotherapy,3D-CRT)和调强放疗(intensity-modulated radiotherapy,IMRT)技术实施的部分乳腺外照射(external-beam partial breast irradiation,EB-PBI),则是PBI的主要实现方式之一.
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保乳患者术前诊断MRI与术后俯卧位定位CT基于形变配准的靶区比较研究
目的 基于形变配准比较保乳患者术前诊断MRI与术后俯卧位定位CT相应靶区间体积和位置的关联与差异.方法 18例早期乳腺癌保乳术后拟行俯卧位部分乳腺外照射(EB-PBI)患者入组,所有患者保乳术前均行俯卧位诊断MRI扫描并行术后俯卧位定位CT扫描.基于术前MRI勾画肿瘤靶区(GTVMRI),边界外扩10和20 mm构建CTVMRI+1和CTVMRI+2,边界外扩15和25 mm构建PTVMRI+1和PTVMRI+2,勾画患侧全乳靶区CTVBreast-MRI;在定位CT图像上,基于术腔金属夹勾画瘤床GTV(GTVTB),边界外扩10和15 mm构建CTVTB和PTVTB,勾画患侧全乳靶区CTVBreast-CI.在MIM系统中,将MRI与CT图像进行形变配准.结果 基于术后定位CT所得GTVTB、CTVTB、PTVTB分别大于基于术前诊断MRI所得GTVMRI、CTVMRI+1、PTVMRI+1(Z=-3.593、-3.593、-2.983,P<0.05).基于GTVTB与GTVMRI靶区中心点形变配准时GTVTB-GTVMRI、GTVTB-CTVMRI+1、CTVTB-GTVMRI、CTVTB-GTVMRI+1的适形指数(CI)和包含度(DI)较基于胸廓形变配准有所改善(Z=-3.724、-3.724、-2.591、-3.593,P<0.05;Z=-3.724、-3.724、-3.201、-3.724,P<0.05).结论 对早期乳腺癌患者,基于术前俯卧位MRI所得EB-PBI靶区体积显著小于基于术后俯卧位CT所得EB-PBI靶区体积,但对应靶区体积间呈正相关.即使采用形变配准,术前MRI与术后定位CT间,无论全乳靶区间还是肿瘤靶区与瘤床靶区间的空间对应性仍然较差,因此,基于术前MRI与术后瘤床进行俯卧位EB-PBI靶区融合性勾画是不合理.
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呼吸运动对部分乳腺外照射靶区剂量学的影响
目的 探讨呼吸运动对部分乳腺外照射(EB-PBI)靶区和危及器官(OAR)剂量学的影响.方法 选取保乳术后符合EB-PBI条件的20例患者,在四维CT(4D-CT) 10个时相上,由同一勾画者基于术腔边界金属夹结合术腔血清肿勾画靶区(TB).以0时相为参考时相,制定三维适形放疗计划(3 D-CRT),并将0时相的3D-CRT复制到其余9个时相上.观察呼吸周期中呼吸运动导致的靶区及OAR剂量学变化,其中相关剂量学参数如下:平均剂量(Dmean)、均匀性指数(HI)、适形度指数(CI)以及接受x Gy照射的百分体积(Vx).结果 自由呼吸状态下TB在左右、前后、头脚方向上的位移中位数分别为0.90、0.75和0.80 mm,三维位移矢量中位数为0.95 mm.在头脚方向上,TB位移与靶区Dmean、HI和CI具有相关性(r=-0.458、-0.451和0.462,P＜0.05),尤其与靶区Dmean呈负相关,并且TB位移在头脚方向上与患侧正常乳腺的Dmean、V20和V30呈正相关(r=0.527、0.488和0.526,P＜0.05).在三维运动矢量上,TB位移与患侧肺的Dmean、V5、V10和V20呈正相关(r=0.416、0.503、0.522和0.498,P＜0.05).心脏的Dmean、V5和V10仅与心脏体积变化相关(r=0.727、0.704和0.695,P＜0.05).结论 自由呼吸状态下呼吸运动引起EB-PBI靶区小幅度的位移能引起靶区剂量学的变化,从而有可能造成照射过程中靶区剂量脱靶或漏照.肺脏受照剂量体积参数的变化受靶区位移及胸廓扩张的双重影响,但心脏受照剂量受呼吸运动的影响并不显著.
