基于四维CT技术肺内孤立性肿瘤位移模型的建立与验证

目的 基于四维CT (4DCT)测量肺内孤立性肿瘤三维方向的位移,建立肿瘤的位移模型并进行验证。方法 对建模样本中290例肺内孤立性肿瘤行4DCT模拟定位和主动呼吸控制(ABC)下螺旋扫描,并基于4DCT测量不同肺段肿瘤三维方向位移,在ABC图像上构建静止状态下肿瘤体积。用模拟定位机测量患侧膈肌的运动幅度,用肺功能仪测量肺活量及潮气量。采集患者性别、年龄、身高、体重、呼吸频率,肿瘤所在肺叶、肺段等信息。采用多元线性回归对肿瘤三维方向的位移与患者性别、年龄、身高、体重、呼吸频率、肿瘤体积、位置、膈肌运动幅度等因素进行分析,建立肺内孤立性肿瘤三维方向的位移模型。序贯收集17例肺内孤立性肿瘤对位移模型的计算结果进行测试。结果 上叶肺内孤立性肿瘤三维方向的位移模型分别为X_上=-0.267+0.002TV+0.446DM,Y_上=-1.704+0.004TV+0.725DM+2.250SⅡ+1.349SⅢ,Z_上=0.043+0.626DM+0.599SⅡ+0.519SⅢ。中叶及上、下舌段肿瘤三维方向的位移模型分别为X_中=0.539+0.758DM,Y_中=-2.316+2.707DM+0.009TV,Z_中=0.717+1.112DM。下叶肿瘤三维方向的位移模型分别为X_下=-0.425+0.004TV+0.857DM,Y_下=4.691+4.817DM+0.005TV-0.307RR+3.148SⅨ+2.655SⅩ,Z_下=0.177+0.003TV+0.908DM。(DM:膈肌运动幅度,TV:潮气量,RR:呼吸频率,SⅡ:后段,SⅢ:前段,SⅨ:外侧底段,SⅩ:后底段)。位移模型的预测结果与4DCT法实测肿瘤的位移相近(P>0.05)。结论 肺内孤立性肿瘤三维方向位移的主要影响因素为膈肌运动幅度和患者潮气量,同一肺叶不同肺段肿瘤头脚方向的位移差异显著,中叶不同肺段之间肿瘤的位移相近。位移模型法能较好地预测肺内孤立性肿瘤的位移,为个体化靶区构建提供参考。     

4DCT、PET-CT与MRI勾画胸段食管癌大体肿瘤体积比较研究

目的 比较基于4DCT呼气末时相、¹⁸F-FDG PET-CT及T2加权(T2W) MRI所勾画胸段食管癌大体肿瘤体积(GTV)、位置及长度差异,探讨食管癌原发肿瘤GTV勾画时PET-CT与MRI图像结合的必要性。方法 26例拟行同步放化疗的胸段食管癌患者序贯完成增强3DCT、增强4DCT、PET-CT、增强MRI胸部定位扫描,基于3DCT图像形变配准。分别基于3DCT、4DCT的呼气末时相、PET-CT SUV 2.5、T2W-MRI和DWI图像勾画GTV获得GTVCT、GTV50%、GTVPET2.5、GTVMRI和GTVDWI。结果 GTVPET2.5大于GTV50%(P<0.001)和GTVMRI (P=0.008),而GTVMRI与GTV50%接近(P=0.439)。GTVMRI与GTV50%、GTVCT的适形指数(CI)大于GTVPET2.5与GTV50%、GTVCT的(P=0.004、P=0.039),GTVMRI与GTVPET2.5的CI明显小于GTVMRI、GTVPET2.5与GTV50%、GTVCT的(P=0.000~0.021)。镜检长度与GTVPET、GTVDWI长度相近(P>0.05),且GTVPET2.5与GTVDWI长度接近(P=0.072)。结论 基于PET-CT SUV2.5与呼吸门控状态下T2W-MRI所勾画食管癌GTV和空间位置差异明显,PET-CT与MRI结合进行食管癌靶区勾画的必要性尚需探讨,但MRI-DWI可以代替PET-CT帮助基于CT图像勾画GTV时上下界的确定。     

3DCT和4DCT扫描下不同运动频率对运动中大体肿瘤体积的影响

目的 探讨不同运动频率下基于3DCT和4DCT扫描所构建的运动肿瘤体积和中心点坐标位置差异。方法 利用Modus公司呼吸运动平台和8个不同形态和体积模体模拟肺部肿瘤运动,在10、15、20 次/min运动频率下分别行3DCT和4DCT扫描,依次勾画3种运动频率下GTV₁₀、GTV₁₅、GTV₂₀和IGTV₁₀、IGTV₁₅、IGTV₂₀并得到中心点坐标位置,对GTV₁₀、GTV₁₅、GTV₂₀、IGTV₁₀、IGTV-15、IGTV₂₀、中心点坐标位置值行Friedman检验。结果 GTV₁₀、GTV₁₅、GTV₂₀分别为(12.41±14.26)、(10.38±11.18)、(12.50±15.23) cm³(P=0.687),x轴位置值分别为(-8.2±96.2)、(-8.6±96.1)、(-8.6±95.7) mm (P=0.968),y轴为(108.2±25.0)、(110.4±22.5)、(109.0±24.2) mm (P=0.028),z轴为(65.2±13.7)、(65.4±13.4)、(65.4±13.2) mm (P=0.902)。3种运动频率下IGTV分别为(17.78±19.42)、(17.43±19.56)、(17.44±18.80) cm³(P=0.417),x轴位置值分别为(-7.7±95.9)、(-7.9±95.6)、(-7.9±95.1) mm (P=0.325),y轴为(109.4±24.5)、(109.6±24.1)、(109.2±24.3) mm (P=0.525),z轴为(65.5±13.3)、(65.6±13.4)、(65.5±13.3) mm (P=0.093)。结论 胸部肿瘤模拟定位时,呼吸运动频率对4DCT扫描靶区构建无明显影响;不同呼吸频率下所构建的3D靶体积大小差别不明显,但对靶区中心点y轴位置影响明显。     

T1WI_Star_VIBE_FS序列在头颈部放疗MR定位中扫描方法研究

目的 对比分析T1WI_Star_VIBE_FS序列在头颈部肿瘤患者MR定位中不同扫描方式对图像质量、信噪比、对比噪声比等参数的影响,确定优选扫描方式。方法 回顾性分析 78例头颈部MR定位患者,分别采用组织补偿法(A组 23例)、分段扫描拼接法(B组 18例)和二者结合法(C组 37例)进行增强扫描,对比上述3种扫描方式获取的图像质量、颈前部软组织信噪比(SNR)和对比噪声比(CNR)的差异。结果 C组扫描方式可获取较高的图像质量评分;3种扫描方式获取图像的SNR的平均值分别为 214.70±148.78、91.95±59.26、307.61±127.80;CNR的平均值分别为 208.74±148.27、85.79±59.50、301.58±127.48;C组在图像质量评分、SNR和CNR方面均明显优于A、B组(P<0.01)。结论 推荐使用组织补偿和分段拼接扫描相结合方式作为头颈部肿瘤放疗MR定位的优选扫描方式。     

肺内孤立灶大体肿瘤体积CT不同扫描方式比较

目的 比较CT不同扫描方式对肺内孤立病灶大体肿瘤体积(GTV)勾画影响,探讨螺旋扫描在CT模拟定位中的可行性。方法 对 16例周围型或转移性肺癌分别行轴位(A)、螺旋(S) CT扫描,比较GTV_A、GTV_s大小和位置差异(配对t检验),计算GTV_A、GTV_s匹配指数(MI)及与体积相关性(两变量相关分析)。结果 GTV_A、GTV_s大小分别为8.95、9.38 cm³(t=0.43,P=0.667)。GTV_A、GTV_s等中心点坐标值x轴分别为6.80、6.81 cm (t=0.27,P=0.794),y轴分别为36.19、36.05 cm (t=0.37,P=0.717),z轴分别为4.99、4.96 cm (t=0.65,P=0.526)。GTV_A和GTV_s等中心点至坐标原点距离相似(38.31 cm∶38.23 cm,t=0.47,P=0.646)。GTV_A与GTV_s的MI为0.36(0~0.77),MI与体积显著相关(r=0.587,P=0.017)。结论 轴位与螺旋CT扫描方式确定肺内孤立灶GTV的MI与其有相关性,螺旋扫描速度更快,在肺内孤立灶CT模拟定位中具有可行性。     

内镜下钛夹标记在早期食管癌精确放疗中应用

目的 介绍内镜下钛夹标记病变上、下界位置在早期食管癌精确放疗中的应用。方法 17例早期食管癌患者,通过内镜下钛夹标记病变上、下界,再行CT模拟定位勾画大体肿瘤体积(GTV),评估该项技术在精确放疗中的应用价值。结果 所有患者(包括13例初治、4例经内镜下切除后需放疗者)在CT和常规钡餐造影片上肿瘤显示不明显,无法准确确定GTV范围,内镜下在病变上下界均成功置入至少一个钛夹,标记肿瘤位置,在模拟定位CT上都能成功显示,并以此为依据准确勾画靶区,且未发生出血穿孔等3-4级不良反应。结论 早期食管癌在内镜下置入钛夹定位简便易行,对放疗靶区的确定有重要的临床价值。     

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。     

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。     

模拟CT不同探测器组合方式对肺内病灶体积显示的影响

肺内肿瘤CT模拟定位通常是患者在自由呼吸状态下完成,不同医疗单位放疗定位的CT设备(主要指探测器宽度)差别很大,而不同探测器组合或不同CT设备对肺内运动中大体肿瘤体积(gross tumor volume,GTV)的影响报道较少。为明确模拟CT不同宽度探测器组合对肺内肿瘤GTV的影响,基于四维CT(four-dimensional CT,4DCT)扫描和主动呼吸控制(active breath control,ABC)状态下螺旋扫描所得GTV,分析不同探测器组合(16排1、5 mm宽度和4排1、5 mm宽度)对肺内孤立灶GTV大小和中心点位置的影响。     

基于放疗中重复四维CT的食管癌大体肿瘤体积位移变化的比较研究

目的 基于重复四维CT (4DCT)模拟定位增强扫描探讨放疗中胸段食管癌原发肿瘤分次放疗内靶区位移变化。方法 29例胸段食管癌患者分别于放疗前及放疗10、20、30次时行4DCT模拟定位增强扫描,获得各时相原发肿瘤大体肿瘤体积(GTV)及内大体肿瘤体积(IGTV)。比较同次4DCT扫描所得胸上、中、下段食管癌GTV三维方向位移差异,各时段4DCT扫描所得同段食管癌GTV间同一方向位移差异及疗程中IGTV空间位置和体积变化。结果 胸中段患者初次及放疗20次时GTV位移在左右、前后、上下方向均不同(P=0.000~0.016),放疗10次时GTV位移上下与左右、前后方向均不同(P=0.000~0.006);胸下段患者初次及放疗10、20次时GTV位移上下与前后方向也不同(P=0.004~0.013);放疗疗程中不同治疗时段间GTV同一方向位移均相似(P=0.102~0.823)。疗程中IGTV空间位置变化不明显(P=0.689~0.999),而其体积在放疗20次时缩小最明显(P=0.012~0.029)。结论 放疗疗程中不同时段同一部位食管癌同一方向位移变化并不明显,尽管放疗20次时IGTV明显缩小但疗程中其空间位置变化不大。     

探讨利用MR钆造影剂清除差异进行脑肿瘤亚靶区勾画的可行性

目的:研究MR钆造影剂清除差异指导脑肿瘤亚靶区勾画的可行性。方法:获取26例脑肿瘤患者T 2加权图像及造影剂注射5、60 min后的T 1加权增强图像,处理两次T 1加权增强图像得到含有造影剂清除差异及有无肿瘤活性信息的延迟造影剂外渗的图像。根据T 2加权图像有无液化坏死...     

原发肿瘤体积对IV期非小细胞肺癌生存影响——来自多中心Ⅱ期前瞻性临床研究结果再分析

目的 探讨Ⅳ期非小细胞肺癌(NSCLC)原发肿瘤三维放疗的原发肿瘤体积对生存的影响。方法 2002-2017年一项多中心前瞻性临床研究再分析入组患者428例,可生存分析423例。化疗以铂类为基础的二药联合方案,中位化疗4个周期,PTV分界值63Gy,GTV分界值150cm³。结果 Cox模型预后分析发现女性、治疗后KPS评分、单器官转移、N0-N1期、腺癌、放疗≥63Gy、4~6个周期化疗、近期有效、治疗后进展服用靶向药物、GTV体积<150cm³是良好预后因素(P均<0.05)。根据不同化放疗方案分层分析发现GTV体积≥150cm³全身化疗基础上联合原发肿瘤放疗剂量≥63Gy生存优于放疗剂量<63Gy (P<0.05)。结论 Ⅳ期NSCLC患者GTV体积≥150cm³,行4~6个周期化疗联合PTV放疗≥63 Gy和GTV体积<150cm³ ,行1~3个周期化疗联合PTV放疗≥63Gy也许延长Ⅳ期NSCLC患者总生存。     

低剂量4DCT扫描在肺内孤立性肿瘤模拟定位与靶区构建中的应用价值

目的:探讨低剂量4DCT扫描在肺内孤立性肿瘤模拟定位和靶区构建中的可行性。方法:23例肺内孤立性肿瘤序贯完成常规条件(CON)、低管电压(LV)、低管电流(LA)、低管电压+低管电流(LVA)条件下4DCT扫描模拟定位,基于各序列图像分别进行靶区构建与配准,比较不同扫描条件下肿瘤内运动靶区(IGTV)体积、位置、肿瘤位...     

基于MR灌注成像进行脑转移瘤亚靶区分割的研究

目的 探讨MR灌注成像进行脑转移瘤(BMs)亚靶区分割的可行性,为BMs患者基于血流灌注异质性引导个体化放疗提供参考。方法 选取 96例BMs放疗患者,肿瘤内部有坏死组 55例,无坏死组 41例,每位患者放疗前行CT模拟定位及MR模拟定位。应用MIM Maestro6.8.8软件分别在强化T1WI图像和T2 Propeller图像中勾画大体肿瘤体积(GTV)及肿瘤坏死区(GTVN),二者相减得肿瘤实性区(GTVS)。应用三维动脉自旋标记(3D-ASL)灌注成像的脑血流量图确定高灌注区(GTVH)与低灌注区(GTVL)。比较有、无坏死组亚靶区体积、占比及各亚靶区相关性。结果 有、无坏死组GTV分别为19.56、7.34cm³,GTV与坏死的ROC曲线AUC达0.749。有坏死组GTVN、GTVS、GTVH、GTVL占GTV比分别为20.47%、79.53%、33.03%、46.50%(P<0.05),其中GTVS与GTV的r值达0.963,GTVL与GTV、GTVS的r值分别达0.849、0.840,高于GTVH与GTV、GTVS的r值0.683、0.764(均 P<0.05)。无坏死组GTVH占GTV比高于有坏死组(58.95%∶33.03%,P<0.05),GTVL 占GTV比略低于有坏死组(41.05%∶46.50%,P>0.05)。GTVH与GTV的r值高于GTVL与GTV的(0.776∶0.574,P<0.05)。结论 MR-3D-ASL可以定量分析BMs肿瘤靶区内异质性血流灌注,可用于指导亚靶区分割及肿瘤局部亚靶区剂量提升。     

容积调强弧形治疗与质子调强放疗在室性心动过速放射消融中的计划对比研究

目的 模拟室性心动过速(VT)患者行立体定向消融体部放疗,探索质子调强放疗(IMPT)的剂量学优势。方法 对资料完整的5例患者的胸部定位CT图像均分别勾画左心室的心尖部、心前壁、间隔壁、下壁、外侧壁心肌全层共25个大体靶体积(GTV)。GTV三维外扩5 mm为ITV,ITV外扩3 mm为PTV。每个靶区均分别设计容积调强弧形治疗(VMAT)与IMPT计划。处方剂量为单次25 Gy (RBE)。比较两种计划靶区及危及器官剂量参数。结果 中位ITV体积45.40cm³(26.72~67.59 cm³),所有计划均达到足够的靶区覆盖(ITV V95%Rx≥99%)。相比VMAT计划,IMPT组全心、心包及靶区外心脏组织Dmean分别降低44.52%、44.91%、60.16%,左前降支D0.03 cm³降低17.58%(P<0.05)。按病灶部位分析后发现,IMPT仍可降低绝大多数危及器官剂量,但当病灶位于前壁及心尖时左前降支D0.03 cm³两者相近,病灶位于前壁或下壁时左回旋支D0.03 cm³也相近(P>0.05)。结论 模拟VT患者立体定向消融体部放疗时,VMAT与IMPT计划均满足临床剂量学要求;而IMPT可降低正常心脏组织受量,具有降低缺血性心脏病、心包炎或心包积液等并发症的潜在获益。     

基于图像形变配准的宫颈癌放疗累积剂量学研究

目的 比较两种不同累积方式下宫颈癌放疗累积剂量,并分析直肠累积剂量与放射性直肠炎严重程度相关性。方法 回顾分析278例已完成放疗的宫颈癌患者资料,对其中发生放射性直肠炎的49例患者分别采用直接“剂量-体积”直方图参数累积方法(S-DVH组)与图像形变配准方法(DIR组)获得累积剂量(EQD2Gy),并统计该278例患者S-DVH法的直肠累积剂量(D2.0cm³、D1.0cm³、D0.1cm³)。采用Spearman法进行相关分析。结果 S-DVH组较DIR组的高危临床靶体积D90%高2 Gy[(88.66±5.75) Gy∶(86.66±5.54) Gy, P<0.05],膀胱D2.0cm³、D1.0cm³分别高2.13Gy[(82.46±6.91) Gy∶(80.33±6.86) Gy,P<0.05]、2.35 Gy[(88.46±4.37) Gy∶(86.11±3.93) Gy,P<0.05],直肠D2.0cm³、D1.0cm³分别高[1.99 Gy (72.49±5.17) Gy∶(70.50±5.03) Gy,P<0.05]、2.71 Gy[(78.87±4.50) Gy∶(76.16±4.14) Gy,P<0.05]。直肠D2.0cm³、D1.0cm³、D0.1cm³与放射性直肠炎严重程度呈正相关。结论 两组累积剂量不同但均在可接受范围,临床上为了简便可用S-DVH法评估。直肠D2.0cm³、D1.0cm³、D0.1cm³可用于预测直肠放疗不良反应。     

鼻咽癌乏氧区MRI影像组学特征分析

目的 分析鼻咽癌乏氧区MR图像中影像组学特征,为乏氧区识别和分析提供参考。方法 回顾分析32例初诊鼻咽癌患者¹⁸F-FMISO-PET图像和短期内获得的MRI T1、T2、T1+图像。在MR图像勾画GTV,以4h的PET图像为依据勾画乏氧区域(GTV-H),将GTV减乏氧区定义为非乏氧区(GTV-NH)。提取GTV-H与GTV-NH影像组学特征,比较二者影像组学特征在不同MRI序列图像中差异。结果 GTV-H平均值为(10.92±11.02) cm³,GTV-NH平均值为(7.21±5.70) cm³。GTV-H与GTV-NH在MRI-T1中的灰度强度中全域最小值(ID-GM)获得的最大变化率为46%(P<0.05、AUC>0.7、约登系数>0.5);在MRI-T2中的灰度游程矩阵长游程因子(LRE)、长游程高灰度因子(LRHGLE)、长游程低灰度因子(LRLGLE)平均变化率达136%(P<0.05、AUC>0.7、约登系数>0.5);在MRI-T1+中的ID-GM、LRE、LRHGLE、HRLGLE变化率>90%(P<0.05、AUC>0.7、约登系数>0.5)。结论 MRI部分影像组学特征可客观反映鼻咽癌肿瘤靶区乏氧区域,量化和追踪这些特征变化有利于对鼻咽癌乏氧区域的识别。     

鼻咽癌乏氧区MRI影像组学特征分析

目的 分析鼻咽癌乏氧区MR图像中影像组学特征,为乏氧区识别和分析提供参考。方法 回顾分析32例初诊鼻咽癌患者¹⁸F-FMISO-PET图像和短期内获得的MRI T1、T2、T1+图像。在MR图像勾画GTV,以4h的PET图像为依据勾画乏氧区域(GTV-H),将GTV减乏氧区定义为非乏氧区(GTV-NH)。提取GTV-H与GTV-NH影像组学特征,比较二者影像组学特征在不同MRI序列图像中差异。结果 GTV-H平均值为(10.92±11.02) cm³,GTV-NH平均值为(7.21±5.70) cm³。GTV-H与GTV-NH在MRI-T1中的灰度强度中全域最小值(ID-GM)获得的最大变化率为46%(P<0.05、AUC>0.7、约登系数>0.5);在MRI-T2中的灰度游程矩阵长游程因子(LRE)、长游程高灰度因子(LRHGLE)、长游程低灰度因子(LRLGLE)平均变化率达136%(P<0.05、AUC>0.7、约登系数>0.5);在MRI-T1+中的ID-GM、LRE、LRHGLE、HRLGLE变化率>90%(P<0.05、AUC>0.7、约登系数>0.5)。结论 MRI部分影像组学特征可客观反映鼻咽癌肿瘤靶区乏氧区域,量化和追踪这些特征变化有利于对鼻咽癌乏氧区域的识别。