4DCT容积数据图像重建模式对肺孤立灶内靶区构建的影响

目的 比较4DCT呼吸周期八分法、四分法与传统十分法重建模式对肺孤立灶靶区构建的影响,探讨八分法、四分法在4DCT模拟定位中的可行性。方法 24例肺孤立灶行4DCT扫描,按3种呼吸周期均分法进行图像重建及ITV构建,比较ITV₁₀、ITV₈、ITV₄大小和中心点位置及三维方向运动度。Friedman M法非参数检验差异。结果 ITV₁₀、ITV₈、ITV₄大小分别为(9.09±12.29)、(9.10±12.47)、(8.98±12.61) cm³(P=0.001),ITV₁₀与ITV₈相近(P=0.721),ITV₁₀与ITV₄不同(P=0.002)。ITV₁₀、ITV₈、ITV₄中心点坐标分别为x轴(12.22±7.71)、(12.23±7.71)、(12.22±7.71)(P=0.668);y轴:(43.30±29.38)、(43.30±29.40)、(43.31±29.39)(P=0.643);z轴:(5.66±3.67)、(5.66±3.67)、(5.66±3.67)(P=0.878)。3种重建模式下肿瘤中心在三维方向的运动度分别为x轴:(0.69±0.56)、(0.69±0.68)、(0.79±0.51) mm (P=0.356);y轴:(3.13±3.78)、(3.13±4.05)、(3.19±4.06) mm (P=0.978);z轴:(1.18±1.31)、(1.03±1.32)、(1.16±1.34) mm (P=0.302)。结论 肺孤立灶4DCT模拟定位呼吸周期八分法与十分法重建模式下ITV大小、中心点位置及三维方向的运动度均相近,八分法减少了重建图像的数量和靶区勾画负荷,在4DCT模拟定位中具有可行性。     

4DCT全时相与PET-CT不同SUV阈值勾画胸段食管癌IGTV的比较研究

目的 比较基于4DCT 10个时相与基于PET-CT不同SUV值勾画的IGTV的大小和CI、DI值。方法 15例胸段食管癌患者序贯完成3DCT、4DCT、FDG PET-CT 胸部定位扫描。在4DCT各时相图像上分别勾画IGTV并融合获得IGTV₁₀。基于不同SUV值(≥2.0、2.5、3.0、3.5)及 SUV_max的不同百分比(≥20%、25%、30%、35%、40%)分别在PET图像上勾画IGTV_PET2.0、IGTV_PET2.5、IGTV_PET3.0、IGTV_PET3.5、IGTV_PET20%、IGTV_PET25%、IGTV_PET30%、IGTV_PET35%、IGTV_PET40%。两两比较采用配对t检验,靶区中心间距与CI、DI值相关性采用Pearson法分析。结果 IGTV_PET2.5、IGTV_PET20%与IGTV₁₀体积相近(体积比0.92、1.08,P=0.985、0.886),IGTV_PET2.0、IGTV_PET2.5、IGTV_PET20%与IGTV₁₀间CI值也相近(0.53、0.52、0.53,P=0.432,1.00,0.414),但三者均明显大于其他6个IGTV_PET与IGTV₁₀间的CI值(0.33~0.50,P=0.000~0.047)。IGTV_PET2.5对IGTV₁₀的DI (0.74)与IGTV_PET20%对IGTV₁₀的DI (0.72)也相近(P=0.542),IGTV₁₀对IGTV_PET2.5的DI (0.67)与IGTV₁₀对IGTV_PET20%的DI也相近(P=0.539)。结论 SUV阈值为2.5及最大值的20%时,基于PET-CT勾画的IGTV_PET与基于4DCT 10个时相构建的IGTV₁₀体积大小接近且空间错位程度相对较小。     

基于4DCT探讨放疗中食管癌GTV50及IGTV空间位置及重合度变化

目的 基于4DCT模拟定位增强扫描探讨放疗不同时段胸段食管癌GTV₅₀、IGTV空间位置及重合度变化。方法 对33例胸段食管癌患者于放疗前及放疗10次、20次时行4DCT模拟定位增强扫描,分别在每次扫描各时相图像上勾画食管癌GTV₅₀并构建IGTV。比较不同时段靶体积大小、DI和MI。结果 疗程中GTV₅₀、IGTV体积均呈递减趋势,两靶区中心点位置变化均不明显。初始靶区对放疗10次、20次GTV₅₀的DI分别为0.75、0.63(P=0.000),IGTV的分别为0.79、0.66(P=0.000);GTV₅₀的MI分别为0.61、0.56(P=0.002),IGTV的分别为0.68、0.58(P=0.005)。两靶体积比变化与初始各靶区对疗程中各靶区DI变化均呈正相关(r=0.632,r=0.783),与MI亦均呈正相关(r=0.387,r=0.483),三维运动矢量与MI均呈负相关(r=－0.455,r=－0.438)。结论 胸段食管癌原发灶常规剂量分割放疗时GTV₅₀、IGTV空间位置变化均<0.8 cm,同时放疗中靶区退缩致使靶区DI及MI出现不同程度下降。     

4DCT MIP图像与FDG PET-CT不同SUV阈值勾画NSCLC IGTV的比较研究

目的 比较NSCLC基于4DCT MIP图像与FDG PET-CT不同SUV阈值勾画所得靶区间体积及位置差异。方法 10例NSCLC患者序贯完成胸部3DCT、4DCT增强扫描并基于相同体位固定方式及定位参数行FDG PET-CT扫描。在4DCT MIP图像上勾画IGTV_MIP,分别基于PET图像9种不同阈值自动勾画及手动勾画10种IGTV_PET(IGTV_PET2.0、IGTV_PET2.5、IGTV_PET3.0、IGTV_PET3.5、IGTV_PET20%、IGTV_PET25%、IGTV_PET30%、IGTV_PET35%、IGTV_PET40%、IGTV_PETman)。配对t检验比较IGTV_PET与IGTV_MIP靶区位置、体积、包含度及匹配指数差异。 结果 10种 IGTV_PET与IGTV_MIP 中心点坐标仅在z轴差异有统计学意义(P=0.014~ 0.044)。IGTV_{PET2.0 及IGTVPET20% 与IGTVMIP体积大小最接近,体积比分别为1.02和1.06(P= 0.806)。IGTVPET2.0与IGTVMIP 及IGTVPET25%与IGTVMIP 的匹配指数最高,分别为0.46和0.45(P=0.603 )。IGTVMIP 对IGTV PET20% 及IGTVPET2.0 的包含度最高,分别为0.61 和0.61 (P=0.963 )。 结论 基于PET SUV值2.0及最大值的20%勾画的IGTVPET 与基于4DCT MIP图像构建的IGTVMIP 体积大小最接近、空间错位也相对较少,但就空间位置而言,两者均不能替代IGTVMIP 。基于PETCT勾画NSCLC原发肿瘤靶区时,选择合适的SUV值的同时要参照4DCT进行靶区位置校正。}     

基于PET-CT的SUV值与基于4DCT的EE时相勾画胸段食管癌GTV相关性分析

目的 探讨基于PET-CT图像SUV阈值≥2.0及20%SUV_max与基于4DCT的EE时相图像勾画胸段食管癌原发肿瘤GTV相关性因素。方法 22例胸段食管癌患者序贯完成3DCT、4DCT、FDG PET-CT 胸部定位扫描。基于4DCT的EE时相图像勾画GTV_50%。基于SUV≥2.0、20%SUV_max分别在PET图像上勾画IGTV_PET并分别命名为IGTV_PET2.0、IGTV_PET20%。获得GTV_50%最大横径、GTV_50%大小、上下方向位移、三维运动矢量和SUV_max。结果 IGTV_PET2.0、IGTV_PET20%与GTV_50%间体积比与GTV_50%最大横径、GTV_50%大小、上下方向位移、三维运动矢量均无相关性(P=0.055~0.932);IGTV_PET2.0、IGTV_PET20%与GTV_50%间CI与GTV_50%最大横径、GTV_50%大小、上下方向位移、三维运动矢量均有相关性(P=0.005~0.033);IGTV_PET20%与GTV_50%间体积比、CI与SUV_max均有相关性(P=0.001、0.016)。结论 基于PET-CT图像构建的IGTV并不能客观真实反映肿瘤空间位置变化及运动信息,而且单一数值的SUV阈值选取也是不可靠的。构建食管癌原发肿瘤靶区时应依据4DCT所构建IGTV纠正PET-CT所构建IGTV边界及其位置。     

三维CT与四维CT确定食管癌原发肿瘤内在大体肿瘤体积比较研究

目的 比较基于三维CT (3DCT)和四维CT (4DCT)4种方法确定的食管癌内在大体肿瘤体积(IGTV)位置、体积及匹配指数(MI)的差异。方法 13例食管癌患者于同次CT模拟定位时序贯完成3DCT和4DCT扫描,并依据国际抗癌联盟或美国癌症研究联合会食管分段标准分为胸上段组(A组)和胸中下段组(B组)。采用4种方式获得IGTV:4DCT 10个呼吸时相的GTV融合得到IGTV₁₀;0%和50%时相融合得到IGTV₂;在最大密度投影(MIP)图像上勾画得到IGTV_MIP;基于3DCT图像上GTV依据4DCT图像测得的靶区运动范围外扩得到IGTV_3D。结果 A组左右、前后、上下方向位移差异无统计学意义(0.11、0.09、0.18 cm,χ²=1.06,P=0.589);B组上下方向位移>左右、前后方向(0.47、0.15、0.12 cm,χ²=12.00,P=0.002)。A组IGTV₁₀与IGTV₂、IGTV_3D靶区中心三维方向位移差异均无统计学意义(t=－2.24~0.00,P=0.089~1.000),MI分别为0.88、0.54。B组IGTV₁₀和IGTV_3D靶区中心左右、前后、头脚位移差异无统计学意义(t=－0.80、－0.82、－1.16,P=0.450、0.438、0.285),MI为0.59;而IGTV₁₀和IGTV₂靶区中心位移在左右方向差异有统计学意义(t=2.97,P=0.021),MI为0.86。IGTV_MIP体积10(t=－2.84,P=0.025),IGTV_MIP和IGTV₁₀靶区中心左右、前后、头脚位移差异无统计学意义(t=－0.25、0.84、－1.22,P=0.809、0.429、0.263),IGTV₁₀对IGTV_MIP的MI为0.78。结论 对胸段食管原发肿瘤,基于4DCT图像进行靶区勾画在保证靶区覆盖率的同时缩小了内靶体积,但IGTV₂ 和IGTV_MIP均不能包含食管原发肿瘤的全部运动信息。     

基于PET-CT与4DCT的NSCLC的PTV比较

目的 比较NSCLC基于FDG PET-CT与4DCT定义的原发肿瘤PTV间位置及体积差异。方法 15例NSCLC患者序贯完成胸部3DCT、4DCT及FDG PET-CT扫描。在4DCT 10个呼吸时相图像上勾画原发肿瘤GTV并融合获得IGTV₁₀。基于PET图像原发肿瘤SUV_max的15%勾画靶区定义为IGTV_PET。分别基于IGTV₁₀、IGTV_PET外扩10 mm得到PTV_4D和PTV_PET。比较PTV_PET与PTV_4D间位置、体积及DI值差异。结果 PTV_PET和PTV_4D中心点位置差异无统计学意义(P=0.589、0.147、0.096)。PTV_PET和PTV_4D体积差异无统计学意义(P=0.156),但5例PTV_PET相对于PTV_4D变化率>20%,10例PTV_PET>PTV_4D,平均增加30%,5例PTV_PET4D,平均减少11%。PTV_4D对PTV_PET的DI平均值为85%,有7%~46%的PTV_PET未能被PTV_4D所覆盖;PTV_PET和PTV_4D间的DI同三维运动矢量无相关性(P=0.134、0.405)。结论 尽管基于FDG PET-CT与基于4DCT所构建NSCLC原发肿瘤PTV中心点位置及体积差异并不显著,但相互DI值所反映的两靶区空间错位明显且这种错位与肿瘤位移大小并无相关性。     

基于4DCT的食管癌靶区运动的初步研究

目的 探讨4DCT下的平静呼吸状态食管癌靶区运动特征。方法 20例食管癌患者在平静呼吸状态下采用4DCT采集食管肿瘤运动信息,勾画GTV,测量并记录每个GTV等中心点坐标、体积,并计算中心点在不同呼吸时相的移动距离及体积变化情况。结果 同段食管癌靶区中心在头脚方向位移(0.521±0.319) cm,较左右方向的(0.169±0.083) cm、前后方向的(0.167±0.095) cm均大(P均<0.05)(颈段P=0.009;胸上段P=0.016;胸中段P=0.000)。不同段食管癌靶区中心在同一方向最大位移不同(左右P=0.023;前后P=0.212;头脚P=0.007)。各呼吸时相中食管癌运动规律并不完全一致,以T0时相为基准时相,食管癌GTV等中心点在T50时相时各三维方向上的位移最大。呼气末与吸气末食管靶区体积无变化(P=0.313)。结论 同段食管癌靶区在不同方向运动幅度不同,不同段病灶同一方向的运动幅度也不同,行精确放疗时应综合考虑。对于颈段及胸中上段食管癌,依据吸气末和呼气末融合图像获得ITV可行。颈段及胸中上段食管靶区在呼吸周期中形变不明显。     

应用4DCT技术确定食管癌放疗靶区及其剂量学研究

目的 比较胸中下段食管癌3D、4D放疗计划的靶区大小、靶区位移及相关剂量学差异,评估4D计划的临床价值。方法 2012年内 19例胸中下段食管癌患者分别在同次CT模拟定位时序贯行3D、4D扫描,模拟勾画二者靶区及OAR。设计3D计划和4D计划,比较3D计划与4D计划靶体积、中心点位移及OAR剂量学差异。在各项参数相同下将3D计划平移至4DCT形成3DC计划,并比较3DC计划与3D计划靶区剂量学差异。采用配对t检验或Wilcoxon符号秩检验两套计划差异。结果 全组4DCT的PTV大于3DCT (195.19 cm³∶175.67 cm³,P=0.001)。10例胸中段食管癌中心点位移仅左右方向不同(位移为0.25 cm,P=0.014)。9例胸下段食管癌中心点位移3个方向差异无统计学意义(P=0.722、0.307、0.208)。19例胸中下段食管癌3DC计划中 V₁₀₀、V₉₅、V₉₀均低于3D计划(88.62%∶95.69%,P=0.000;95.17%∶99.79%,P=0.001;97.19%∶99.99%,P=0.001)。全组4D计划两肺 V₅、V₂₀及心脏 D_mean均高于3D计划(39.49%∶37.44%,P=0.016;19.93%∶18.87%,P=0.018及2607.74 cGy∶2389.16 cGy,P=0.004),但均未超出剂量限制范围。结论 4DCT定位技术能准确确定胸中下段食管癌靶区个体化外扩边界,4D计划因靶区增大虽使肺受量增加但在剂量限制范围内,4D计划使心脏受量增加应引起注意。     

基于三种CT图像勾画的非小细胞肺癌靶体积比较研究

目的 比较基于三维CT (3DCT)、四维CT (4DCT)和锥形束CT (CBCT)图像勾画所得非小细胞肺癌(NSCLC)靶区位置和体积差异。方法 31例周围型NSCLC患者,序贯完成胸部3DCT和4DCT扫描,基于3DCT制定放疗计划,放疗首次拍摄CBCT,并基于骨性标志配准校正。在3DCT、4DCT的50%时相、最大密度投影(MIP)、CBCT图像上勾画得到GTV_3D、GTV_4D50%、IGTV_MIP和IGTV_CBCT。对组间位移比较行Wilcoxon秩和检验,靶区位置及包含度比较行配对t检验,肿瘤三维运动相关性行Pearson法分析。结果 肺上叶组GTV_3D、GTV_4D50%、IGTV_MIP 与IGTV_CBCT比值分别为0.77、0.84和1.10(P=0.004、0.005、0.07);中下叶组比值分别为0.67、0.65和1.17(P=0.001、0.001、0.020)。全组患者GTV_4D50%与IGTV_CBCT比值与肿瘤三维运动呈负相关(P=0.012)。全组患者IGTV_CBCT对GTV_3D、GTV_4D50%、IGTV_MIP包含度分别为0.65、0.65和0.62,IGTV_CBCT对GTV_MIP包含度与IGTV_CBCT对GTV_3D或GTV_4D50%包含度差异无统计学意义(P=0.375、0.167),而GTV_3D、GTV_4D50%、IGTV_MIP对IGTV_CBCT包含度分别为0.47、0.49和0.67,IGTV_MIP对IGTV_CBCT包含度大于GTV_3D或GTV_4D50%对IGTV_CBCT包含度(P=0.000、0.000)。结论 CBCT图像包含的肿瘤运动信息量明显大于3DCT图像,但略小于4DCT的MIP图像。即使3DCT、4DCT与CBCT配准校正后也有可能导致较严重的脱靶,这是基于CBCT进行循证靶区和计划修正所需注意的。     

基于四维CT对肺癌原发灶位移和体积变化相关性研究

目的 探讨自由呼吸状态下基于四维CT的肺癌原发灶位移及其与感兴趣器官和体表标记位移相关性,以及各呼吸时相肿瘤体积与肺脏体积变化相关性.方法 16例肺癌患者进行自由呼吸状态下四维CT模拟定位扫描.以四维CT吸气末图像为基准图像,分别勾画肿瘤、感兴趣解剖结构和体表标志,记录配准后10套图像中的三维坐标.测量和比较各时相大体肿瘤体积( GTV)和肺脏体积以及相关性,测量肿瘤、感兴趣结构及体表标记的三维方向位移并计算三维运动矢量及其相关性.结果 不同肺叶肿瘤运动范围相差较大,肺上叶为0.8～5.0 mm,肺中叶为5.7～5.9 mm,肺下叶为10.2～13.7 mm.肿瘤位移上下方向为(4.3+4.3) mm,大于前后方向(2.2±1.0) mm和左右方向(1.7+1.5) mm (x2=16.22,P=0.000).肿瘤GTV与各感兴趣结构三维运动矢量间均无相关性(r=-0.50～-0.01,P=0.058～-0.961),不同呼吸时相GTV变化与肺脏体积变化也无相关性(r=0.23,P=0.520).结论 不同肺叶肿瘤位移和肿瘤三维方向上位移差异显著,肺癌放疗时内在靶体积外扩边界应基于四维CT测定个体化确定.     

四维CT测量平静呼吸下原发胸段食管肿瘤运动的初步研究

目的 采用四维CT(4DCT)探讨平静呼吸状态下原发食管肿瘤的运动特征.方法 16例原发食管癌患者在平静呼吸体位下采用4DCT采集原发灶运动信息,并在每个患者10套图像上勾画大体肿瘤体积(GTV1～GTV10),测量并记录每个中心点坐标,计算每个中心点在不同呼吸时相的移动距离,分析胸部各段食管肿瘤运动特征.结果 呼气相和吸气相双肺、食管癌原发灶体积分别为2993.50 cm3和3362.12 cm3(t=12.36,P=0.000)、35.00 cm3和34.84 cm3(t=-0.61,P=O.546).食管癌靶区中心在左右、前后、头脚方向总移动峰值分别为0.65、0.55、2.03 mm(F=41.14,P=0.000),胸上段的分别为0.50、0.48、1.23 mm(F=5.45,P=0.017),胸中段的为0.68、0.62、1.97 mm (F=27.74,P=0.000),胸下段的为0.72、0.38、3.05 mm(F=15.61,P=0.000).结论 胸段食管肿瘤左右、前后方向运动幅度较小,头脚方向运动幅度较大,不同段病灶运动也有所不同.

Abstract：

Objective To investigate the motion characteristics of primary thoracic esophageal carcinoma with four-dimensional computed tomography(4DCT).Methods Sixteen patients with primary thoracic esophageal carcinoma received respiratory gated 4DCT imaging,mapping the GTV1-GTV10 on every patient's each subsequent CT image of 10 images in the full-respiratory phase,and measuring the displacement of each centre of GTV.These displacements and directions were analyzed on different segments of esophagus.Results The mean total lung volume and GTV volume was 2993.5 cm3,35.00 cm3 and 3362.12 cm3,34.84 cm'respectively on end-expiration and end-inspiration phases(t=12.36,P=0.000and t=-0.61,P=0.546).The total mean peak to peak displacement of GTV were 0.65 mm,0.55 mm,and 2.03 nnn in x,y-and z-axis direction,respectively(F=41.14,P=0.000).The motion in x-axis,y-axis and z-axis were 0.50 mm,0.48mm,1.23 mm in the upper segment(F=5.45,P=0.017),0.68 mm,0.62 mm,1.97 mm in the middle segment(F=27.74,P=0.000),0.72 mm,0.38 mm,3.05 mm in the lower segment,respectively(F=15.61,P=0.000).Conclusions The displacement of tumor in z axis is more notable than x-,y-axis in thoracic esophageal carcinoma.The displacement of tumor x-,y-and z-axis is different in different segment of thoracic esophageal carcinoma.     

4DCT与MR图像形变配准确定原发性肝癌放疗靶区的应用研究

目的 研究应用形变配准技术联合4DCT和MR-T₂图像进行肝癌IGTV制定的可行性。方法 选择2015—2016年间首次放疗的原发性肝癌患者10例,依次完成自由呼吸下4DCT扫描,深吸气状态下MR-T₂像扫描,将4DCT依呼吸时相分为10个序列。应用MIM软件进行图像配准,评价指标为门静脉、腹腔干在三维方向的最大位移及肝脏交叠度。在各序列CT图像上勾画GTV,将4DCT各时相GTV融合为IGTV;将MR-T₂图像形变配准到4DCT各时相图像上,获得10个GTV_DR,并融合为IGTV_DR。配对t检验比较不同靶区体积差异。结果 门静脉和腹腔干在x、y、z轴向位移分别为(0.3±0.8)、(0.5±1.5)、(0.7±1.2) mm和(0.8±1.8)、(0.1±1.0)、(0.6±2.0) mm。肝脏交叠度为(115.4±13.8)%。形变配准后4DCT各时相GTV均大于配准前,平均增加8.18%(P<0.05),且各分时相形变后的GTV与MR-T₂图像中勾画体积基本一致。IGTV_DR显著大于形变配准前IGTV体积,平均增加了9.67%(P<0.05)。结论 MR图像能显示比CT更多的信息且表现出更高对比度。勾画GTV时应将MR图像与4DCT图像相结合,基于此获得的IGTV可更好地确定靶区范围和运动轨迹,提高肝癌靶区勾画精度。     

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...     

用KV-CBCT探讨两种下肢固定方法对直肠癌IMRT摆位误差影响

目的 探讨负压真空垫固定双下肢法与自制泡沫脚垫固定双脚踝法固定体位方式在直肠癌IMRT中对摆位误差的影响。方法 2014年选取12例直肠癌患者随机均分成A、B组,A组患者负压真空垫固定双下肢法,B组患者采用自制塑料泡沫脚垫固定双侧脚踝法。采集108人次(A、B组各54人次)治疗前后KV-CBCT图像行灰度平移误差配准,成组t检验两组患者在左右方向(x轴)、上下方向(y轴)、前后方向(z轴)的摆位误差。结果 两组患者y轴摆位误差相近[(2.13±0.64) mm∶(2.61±1.17) mm,P=0.399];x轴摆位误差A组低于B组[(1.51±0.28) mm∶(2.70±1.05) mm,P=0.039],A、B组误差率分别7.41%、42.59%;z 轴上A组也低于B组[(1.10±0.29) mm∶(2.37±0.71) mm,P=0.002],A、B组误差率分别1.85%、35.19%。结论 直肠癌放疗摆位采用负压真空垫固定双下肢法有效避免了双下肢左右平移和内外旋转,从而减少摆位误差,比自制泡沫脚垫固定双脚踝法的精确性更高。     

基于四维CT勾画非小细胞肺癌内大体肿瘤靶体积的三种方法比较

目的 比较基于四维CT(4DCT)三种方法勾画非小细胞肺癌(NSCLC)内大体肿瘤靶体积(IGTV)位置和大小差异.方法 21例NSCLC患者行胸部4DCT模拟定位扫描,采用10个呼吸时相得到IGTV10、0%和50%时相得到IGTVEI+EE、在最大密度投影(MIP)图像上得到IGTVMIP.对比3种勾画方法所得IGTV10、IGTVEI+EE、IGTVMIP的位置、体积、包含度及匹配指数.结果 IGTV10、IGTVEI+EE、IGTVMIP的中心在x、y、z轴上平均差异＜1 mm且均相似(t=0.35～1.57、P=0.730～0.132).IGTV10＞IGTVET+EE(t=2.37、P=0.028),IGTV10与GTVMIP相似(t=1.95,P=0.065),IGTVEI+EE与IGTV10、IGTVMIP与IGTV10比值分别为0.85±0.08和0.92±0.11.IGTV10对IGTVEI+EE和IGTVMIP的包含度分别为84.78%±8.95%和88.47%±9.04%.IGTV10与IGTVEI+EE、IGTV10与IGTVMIP的匹配指数分别为0.85±0.09、0.86±0.09.结论 基于4DCT不同方法所勾画的IGTV中心位置变化不明显;IGTVEI+EE和IGTVMIP均不能替代IGTV10,但IGTVMIP与IGTV10大小更接近;IGTVEI+EE与IGTV10比值与肿瘤运动矢量相关,肿瘤三维运动幅度大且体积较小时IGTVEI+EE与IGTV10比值较小.

Abstract：

Objective To compare positional and volumetric differences of internal gross tumor volume (IGTV) delineated separately by three approaches based on four-dimensional CT (4DCT) for the primary tumor of non-small cell lung cancer (NLCLC). Methods Twenty-one patients with NLCLC underwent big bore 4DCT simulation scan of the thorax. IGTVs of the primary tumor of NSCLC were tumor on the MIP images were delineated to produce IGTVMIP. The position of the target center, the volume of target, the degree of inclusion (DI) and the matching index (MI) were compared reciprocally between IGTV10, IGTVEI+EE and IGTVMIP. Results Average differences between the position of the center of IGTVs on direction of x,y and z axes were less than 1 mm, with no statistically significant difference. The volume of IGTV10 was larger than that of IGTVEI+EE, the difference was statistically significant (t=2.37,P=0.028);the volume of IGTV10 was larger than that of IGTVMIP, but the difference was not statistically significant(t=1.95 ,P=0.065). The ratio of IGTVEI+EE with IGTV10, IGTVMIP with IGTV10 were 0.85±0.08 and 0.92±0.11, respectively. DI of IGTVEI+EE in IGTV10, IGTVMIP in IGTV10 were 84.78% ± 8. 95% and 88.47% ±9.04%. MI between IGTV10 and IGTVEI+EE, IGTV10 and IGTVMIP were 0.85 ±0.09, 0.86±0. 09, respectively. Conclusions The center displacement of the IGTVs delineated separately by the three different techniques based on 4DCT images are not obvious; IGTVEI+EE and IGTVMIP can not replace IGTV10 , however , IGTVMIP is more close to IGTV10 comparing to IGTVEI+EE . The ratio of GTVEI+EE with IGTV10 is correlated to the tumor motion vector. As the vector increases, the ratio of GTVEI+EE with IGTV10decreases, especially for small tumors.     

应用四维CT评价肺癌大体肿瘤体积随呼吸运动的位移及影响因素

目的 应用四维CT(4DCT)测量肺癌大体肿瘤体积(GTV)在三维方向上随呼吸运动的位移并分析其影响因素.方法 选择21例肺癌患者共22个肺部病灶行4DCT扫描,勾画10个呼吸时相中的GTV0%～GTV90%.测量GTV变化及GTV质心、边界在三维方向上随呼吸运动的位移,计算出三维空间位移向量→(II)v并分析其影响因素.结果 GTV变化的平均值为+14.3%或-8.4%,GTV 中心点和GTV各边界在左右、前后、头脚方向上随呼吸运动的位移分别为(0.20±0.16)、(0.18±0.12)、(0.53±0.59)cm和(0.42±0.23)、(0.41±0.22)、(0.57±0.70)cm,其中GTV中心点在头脚方向上的位移大于左右(Z=-2.12,P=0.034)、前后方向(Z=-2.10,P=0.035),GTV各边界在头脚方向上的位移与左右、前后方向差异无统计学意义(Z=-0.81,P=0.417;Z=-0.86,P=0.391).GTV中心点随呼吸的位移大小只与所在肺叶有关,GTV位于下叶者在头脚方向的位移大于位于上叶者[(0.87±O.64)和(0.35±0.49)em,(t=-2.12,P=0.047)],在前后、左右方向上的位移无差异[(0.23±0.10)和(0.19±0.18)cm(t=-0.49,P=0.629)、(0.21±0.13)和(0.17±0.11)cm(t=-0.76,P=0.460)].GTV体积大小与GTV中心点在头脚、前后、左右方向位移以及三维空间位移向量→(II)v间无明显相关性(r=0.306、-0.062、-0.279、-0.300,P=0.189、0.796、0.234、0.199).结论 肺癌患者GTV随呼吸运动的位移个体化差异明显,头脚方向位移尤为显著,应用4DCT可进行较好评价;下叶病灶位移大,GTV大小与位移间无明显相关性.

Abstract：

Objective This study was to assess the three-dimensional gross tumor volume(GTV)motion of lung cancer caused by respiration using four-dimensional computed tomography(4DCT),and to analyze the influenee factors.Methotis Four-DCT scans of 22 lung focuses in 21 patients with lung cancer were analyzed.The gross tumor volume was contoured in all 10 respiration phases of 4DCT scans.The changes in volume of GTV,the 3D motion of the centroid,boundary of GTV and the 3D spatial motion vectors were calculated and the irdluenee factors were analyzed.Results The average change in volume of GTV was+14.3%(0.2%.42.5%)/-8.4%(0.4%-38.6%),the average movement amplitude of GTV centroid and GTV boundary were(0.18±0.12)cm,(0.20±0.16)cm,(0.53±0.59)cm and(0.42±0.23)cm,(0.41±0.22)cm,(0.57±0.70)cm in medio-lateral,vertro-dorsal,cranio-caudal(CC) direction,respectively.The CC movement was larger than other directions(Z=-2.12,P=0.034;Z:-2.10,P=0.035),and no significant difference was observed in 3D motion of GTV boundary(Z=-0.81.P=0.417;Z=-0.86,0.391).The CC motion of GTV eentroid in lower lobe was larger than that in upper lobe[(0.87±0.64)and(0.35±0.49)cm,(t=-2.12,P=0.047)],and no significant difference was found in other directions[(0.23±0.10)and(0.19±0.18)em(t=-0.49,P=0.629),(0.21±0.13)and(0.17±0.11)cm(t=0.76,P=0.460)].There was no correlation of the 3D movement and 3D spatial motion vector of GTV to the volume of GTV(r=-0.306,-0.062,-0.279,-0.300;P=0.189,0.796.0.234,0.199).Conclusions GTV motion of patients with lung cancer is individual,the CC movement is the moat obvious,using 4DCT to assess is comparatively accurate.The motion amplitude of lower lobe focuses is larger.No significant correlation of the GTV motion to the volume was observed.Larger sample study is needed to analyze the influence of adjacency to the GTV motion.     

四维与三维CT模拟定位确定食管癌原发肿瘤靶区位移和体积的比较研究

目的 比较四维CT(four-dimensional computed tomography,4D-CT)和三维CT(three-dimensional CT,3D-CT)模拟定位技术确定食管癌原发肿瘤的位移和体积.方法 前瞻性入组22例经病理证实的拟行调强放疗的食管癌患者序贯完成3D-CT和4D-CT模式下胸部模拟定位增强扫描.比较3种不同方法获得的食管肿瘤内在大体肿瘤靶区体积(internal gross tumor target volume,IGTV):4D-CT的10个呼吸时相的GTV得到IGTV4D;4D-CT的吸气末和呼气末时相GTV融合得到IGTV4D';基于3D-CT的GTV再依据4D-CT测得的靶区运动范围外扩得到IGTV3D.比较IGTV4D、IGTV4D、和IGTV3D三维方向的位移差异.计算不同段食管癌原发肿瘤靶区IGTV4D与IGTV3D和IGTV4D'的相似度指数(dice similarity coefficient,DSC)和交叉指数(overlap index,OI).结果 胸中段和胸中下段原发肿瘤10个时相上的靶区中心在左右、前后和头足方向的位移比较差异均具有统计学意义(均P＜0.01).食管癌原发肿瘤体积IGTV3D＞ IGTV4D＞ IGTV4D'(P＜0.05).设定IGTV4D为食管肿瘤的金标准,IGV3D有9.1％ ～24.1％周围正常组织可能受到不必要的照射;IGTV4D'有10.5％ ～ 34.5％肿瘤靶区可能被漏照.结论 在食管癌调强放疗模拟定位中,4D-CT模拟定位技术优于3 D-CT模拟定位技术.