调强放疗技术对骨髓的保护作用

调强放疗(IMRT)技术应用于肿瘤放疗日益受到关注.骨髓对射线极其敏感,骨髓功能成像技术提高了放疗的精确性,IMRT技术可有目的地减少骨髓受量,降低骨髓的受照射体积,从而有助于降低放疗后急性骨髓抑制的发生概率,值得在临床推广应用.     

扫描视野对乳腺癌调强放射治疗剂量学影响的研究

目的 研究不同扫描视野(FOV)CT图像对乳腺癌根治术后放射治疗中危及器官自动勾画及剂量计算精度的影响。方法 使用相同扫描条件在患者模拟定位CT等中心处及扩展扫描射野(eFOV)处建立50、60、70和80 cm FOV的电子密度转换曲线并比较其差异;扫描已知体积的标准模体,比较模体在不同FOV重建图像上自动勾画的差异。简单随机抽样选取2020年1月至2022年6月广东省第二人民医院乳腺癌患者30例,获取不同FOV模拟定位CT图像进行危及器官自动勾画,并与医师的勾画进行比较;基于FOV₅₀图像设计治疗计划,将计划移植到不同FOV重建图像进行剂量计算,比较剂量计算结果的差异。结果 以不同FOV重建CT图像建立的电子密度转换曲线基本一致。在等中心处,标准模体随FOV增大,模体勾画体积与实际体积差异增大,最大为6 cm³(4.8%);在自动勾画中,脊髓、气管、食管、甲状腺、健侧乳腺和皮肤的勾画精度随FOV增大而减小(t= -28.43~8.23,P＜0.05), 基于不同FOV图像的剂量计算比较中,锁骨上淋巴结区域靶区V₉₅、最大剂量和平均剂量,危及器官剂量学的差异无统计学意义(P>0.05); 计划靶区覆盖度随FOV增大而减小(最大差异为4.06%)。结论 乳腺癌根治术后放疗中危及器官自动勾画应选择FOV₅₀重建图像,电子密度转换曲线应依据eFOV区域电子密度模体影像建立,首选eFOV₈₀的重建图像进行剂量计算。     

基于四维CT和ABC辅助下三维CT确定肝癌内靶区对照研究

目的 比较四维CT (4DCT)和ABC辅助下三维CT (3DCT)两种模拟定位技术,探讨3DCT进行原发性肝癌(HCC)个体化内靶区制定的可行性.方法 选取经导管肝动脉化疗栓塞术后HCC患者15例,依次完成4DCT和自由呼吸(FB)、主动呼吸控制(ABC)辅助下平静吸气末屏气(EIH)、平静呼气末屏气(EEH) 3D...     

颅骨及脑组织CT MR显示差异对脑肿瘤放疗剂量学影响的研究

  目的  研究颅骨及脑组织CT/MR显示差异对脑瘤放疗剂量学的影响。  方法  选取60例接受放疗的脑转移瘤（brain metastases,BM）患者,每例患者均行CT和MR模拟定位,将CT图像和MR图像刚性配准,在CT/MR融合图像上勾画肿瘤靶区、危及器官、颅骨（分别命名为Skull-CT、Skull-MR）、脑组织（分别命名为Brain-CT、不包含脑膜的Brain-MR-1、包含脑膜的Brain-MR-2）等组织和器官。基于CT图像制定三维适形放射治疗（3D-CRT）或调强放射治疗（IMRT）计划为Plan1;复制CT图像,基于CT/MR图像确定的颅骨（Skull）显示的差异区域Skull-sub赋予CT值20 HU,得到CT2图像,再将Plan1复制到CT2图像上进行放疗剂量的再次计算,获得Plan2。评估两组计划的靶区及组织器官的剂量学变化。  结果  Skull-MR较Skull-CT体积平均减少约46%,Brain-CT的体积较不包含脑膜的Brain-MR-1与包含脑膜的Brain-MR-2平均减少约0.8%和6.7%,差异均具有统计学意义（均P < 0.05）。相比Plan1,Plan2的颅骨剂量变化率平均 < 3.5%;计划靶区（planning target volcome,PTV）剂量指标的变化率除了靶区剂量均匀性（HI）平均减少约6.8%,其他指标平均变化均 < 1.1%;危及器官的剂量平均变化率均 < 2%。此外,全脑放疗患者的PTV_Brain-MR-1及PTV_Brain-MR-2剂量指标较PTV_Brain-CT,除了HI平均变化约11%和2.4%,其他指标的平均变化率均 < 2.2%。  结论  颅骨及脑组织在CT/MR上的显示差异显著,虽然未对正常器官与肿瘤靶区的放疗剂量带来显著性变化,但对HI的影响仍不可忽视。      

4D-CT特殊重建图像对乳腺癌放疗心脏结构剂量评估影响的研究

目的 通过比较4D-CT图像及特殊重建图像在评估心脏结构“剂量-体积”指标中的差异,探讨不同重建图像对心脏剂量评估的影响。方法 选取15例女性左侧乳腺癌患者行心电门控4D-CT图像扫描,以心动周期5%为间隔重建0~95% 20个时相的图像。将4D-CT图像进行特殊重建,得到最大密度投影(MIP)、最小密度投影(MinIP)、平均密度投影(AIP)及总密度投影(SIP)图像。分别在4D-CT图像及特殊重建图像上勾画左心室(LV)和冠状动脉左前降支(LADCA)。以0%时相为基准进行左侧乳腺癌调强计划设计,经形变配准获得20个时相的累加剂量。将0%时相的剂量分别形变配准到MIP、MinIP、AIP及SIP图像上获得相应的剂量分布。比较基于不同CT图像获得LV和LADCA“剂量-体积”指标差异。结果 在LV“剂量-体积”指标评估中,各特殊重建图像较4D-CT变化<5%的指标在MIP图像上V5Gy、V30Gy、V40Gy、Dmax、Dmean的变化率分别为3.8%、2.0%、0.9%、3.8%、1.7%,除V5Gy、Dmax与剂量累加之间不相同外(P<0.05),其余均相近(P>0.05);MinIP、SIP、AIP图像上Dmax的变化率分别为2.5%、3.1%、1.5%且不相同(P<0.05)。在LADCA“剂量-体积”指标评估中,只有Dmax在4种特殊重建图像中的变化率<5%且不相同(P<0.05)。结论 MIP图像在进行LV“剂量-体积”评估时,V30Gy、V40Gy及Dmean与4D-CT图像获得的剂量基本相当,可能代替4D-CT图像进行“剂量-体积”评估;LADCA的特殊重建图像不推荐替代4D-CT图像。     

形变配准技术分析呼吸运动对肝癌患者正常肝脏及其鞍区形态影响

目的结合四维CT(four-dimension computed tomography,4D-CT)技术,应用自由变形模型(free form deformation,FFD)形变配准算法分析呼吸运动对原发性肝癌患者肝脏及其靶区形态的影响。方法选取2010-08-01-2011-08-30山东省肿瘤医院8例接受放疗的原发性肝癌患者,获得患者4D-CT的模拟定位图像,将4D-CT图像依据呼吸周期均分为CT0、CT10、CT20、CT30、CT40、CT50、CT60、CT70、CT80和CT9010套CT图像。以呼气末时相图像CT50为参考图像,其他9幅图像采用基于B样条的自由变形模型FFD算法与其配准。然后用差分位图、Hausdroff距离及互信息技术分析呼吸运动对肝脏及其肿瘤形态的影响。结果从一个完整呼吸周期10个时相的CT图像及差分位图可以看出,呼吸运动对正常肝脏及肿瘤靶区形态造成的影响,其中吸气末和呼气末的变化最大。基于B样条的多分辨率网格自由变形模型FFD形变配准算法,可有效实现不同CT图像间的形变配准。其将肝脏和肿瘤靶区配准前CT0与CT50的Hausdroff距离由0.091 4减小到0.043 2,平均减小了54.1%;互信息从0.789 0提高到0.814 0;平均提高了3.17%。结论呼吸运动造成的肝脏及其肿瘤靶区的形变是显著的,基于B样条的多分辨率网格自由变形模型FFD形变配准算法可有效实现4D-CT图像间的形变配准。     

大体积肺癌IMRT初次及二次计划剂量学变化研究

目的 采用刚性配准和形变配准方法获得大体积非小细胞肺癌(NSCLC) IMRT中靶区和危及器官(OAR)的累加剂量,并与初次计划的剂量进行比较。方法 选择 30例采用IMRT的大体积NSCLC患者,每位患者分别在放疗前和放疗20分次时进行4DCT模拟定位,基于初次4DCT的平均密度投影CT1-avg制定放疗计划为Plan1,基于二次4DCT的平均密度投影CT2-avg修改放疗计划为Plan2,分别采用刚性配准和形变配准方法将两次计划进行剂量累加得到Plan刚性和Plan形变。比较初次定位和二次定位之间大体肿瘤体积(GTV,以吸气末时相图像CT50%上的勾画为准)和OAR (OAR,以平均密度投影图像CTavg上的勾画为准)的体积变化,以及Plan2、Plan刚性、Plan形变的剂量体积指标相比Plan1的差异。结果 二次定位和初次定位相比,GTV、心脏体积分别缩小44.2%、5.5%,患侧肺、健侧肺、全肺体积分别增大5.2%、6.2%、5.8%(P<0.05);对于内GTV (IGTV,10个4DCT时相的GTV融合而来)和计划靶体积(PTV)的D95%、D98%、V100%,Plan2与Plan1相近(P>0.05),Plan刚性、Plan形变较Plan1均略有下降(P<0.05);对于脊髓、心脏、患侧肺、双肺剂量,Plan2、Plan刚性、Plan形变较Plan1均降低(P<0.05),其中心 脏V30Gy和 Dmean分别降低27.3%、16.5%、15.3%和15.2%、6.6%、5.6%,双 肺V20Gy和 Dmean分别降低15.6%、4.5%、3.7%和15.7%、6.2%、5.1%;Plan形变的IGTV和PTV的D95%、D98%,心 脏V40Gy,患侧肺和全肺 的V20Gy、Dmean高于Plan刚性(P<0.05)。形变配准后OAR相似指数明显高于刚性配准(P<0.05)。结论 Plan2中OAR剂量体积指标相比Plan1差别很大,因此它们在预测OAR放射性损伤方面均有较大偏差,而形变配准得到的剂量体积指标可以提高预测精度。     

应用MR影像组学量化放疗前后脑白质变化的研究

目的 研究脑肿瘤放疗前后脑白质MR影像组学特征变化,分析影像组学特征变化与放疗剂量的关系,为放射性脑白质损伤的早期预测及监测提供参考方法。方法 选取2018年9月至2020年7月在山东省肿瘤医院接受放疗的脑肿瘤患者70例,分别获取患者模拟定位CT及MR图像（T1平扫、T1增强以及T1增强到T1平扫的剪影图像T1剪影）,患者放疗23～50 Gy后再次获取MR图像。根据患者实际照射剂量,将接受0～5 Gy、5～10 Gy、10～15 Gy、15～20 Gy、20～30 Gy、30～40 Gy及 > 40 Gy不同剂量梯度的脑白质定义为感兴趣区域（ROI）。提取不同ROI在T1平扫、T1增强以及T1剪影三个序列图像中的影像组学特征,比较放疗前后每个ROI MR影像组学特征的差异,分析其与放射剂量变化的关系。结果 每个ROI在每套图像上提取93个影像组学特征。在T1平扫、T1增强以及T1剪影图像中放疗前后差异具有统计学意义的特征数分别为,0～5 Gy：52、52、7。5～10 Gy：1、1、9。10～15 Gy：0、16、28。15～20 Gy：15、8、2。20～30 Gy：1、77、25。30～40 Gy：38、64、29。> 40 Gy：32、47、6。放疗前后变化率超过±50%的特征中,在0～5 Gy、5～10 Gy、10～15 Gy、15～20 Gy、20～30 Gy、30～40 Gy、> 40 Gy剂量梯度下不同MR序列影像组学特征最大变化率分别达到：T1平扫164.06%、1.39%、无、35.76%、7.4%、156.45%、657.25%;T1增强126.88%、2.7%、198.7%、192.92%、128%、149.19%、531.96%;T1剪影 -605.04%、-656.93%、739.06%、-325.36%、1919.53%、4967.44%、6081.3%。T1剪影影像组学特征变化显著高于T1平扫、T1增强。结论 脑白质MR影像组学特征在放疗前后不同剂量梯度下的变化显著,较常规大体影像可更好的揭示脑白质微观变化,为脑白质放射性损伤的早期预测及检测提供了可行的客观方法。     

CT影像组学在指导肺癌精准放疗中的应用进展

肺癌的精确诊断、放疗敏感性和正常组织放射性损伤的准确预测是实现肺癌精准放疗的必要前提。影像组学（radiomics）作为肺癌精准治疗发展史上一个具有里程碑意义的辅助工具,可以通过应用自动和半自动算法对肺癌影像资料的感兴趣区域提取大量影像特征,寻找这些特征与临床诊疗数据之间的深层关系,揭示肺癌的发生、发展及临床转归规律。影像组学可以无创获取肺部肿瘤整体异质性信息,在良恶性肺结节的判定、肿瘤基因表型和放疗反应的预测等方面具有巨大临床应用潜能。本文就CT影像组学在辅助肺癌放疗方面的最新研究进行综述。