四维CT定位技术在早期肺癌靶区勾画中应用研究

目的 放射治疗是不能耐受或不愿手术的早期肺癌患者的主要治疗手段,精确定位是影响早期肺癌的关键.本研究早期肺癌患者行常规三维CT扫描和四维CT(four-dimensional computed tomography,4D-CT)扫描后,勾画得到各呼吸时相图像和最大密度投影图像的大体肿瘤体积(gross tumor volume,GTV),探讨早期肺癌靶区勾画的最佳途径.方法 选取青岛市中心(肿瘤)医院2016-01-01-2016-09-30的10例早期肺癌患者行4D-CT定位,将整个呼吸周期平均分为10个时相,分别为CT0、CT10、......CT90,其中CT0为吸气末,CT50为呼气末.在4D-CT图像的基础上得到最大密度投影图像,并分别在4D-CT不同时相和最大密度投影图像上勾画靶区.以整个呼吸周期10个呼吸时相靶区体积叠加为参考,比较不同状态下得到的GTV体积.结果 最大密度投影、两极限时相图像叠加分别与参考GTV体积比值为0.86±0.077和0.848±0.074,靶区中心点位移X为0.105±0.079和0.037±0.031,Y为0.134±0.102和0.104±0.095,Z为0.107±0.107和0.051±0.055.结论 最大密度投影和两极限时相图像叠加与参考图像靶区较为相似,可用来帮助勾画靶区.     

不同扫描与观察条件下三维适形放疗计划系统重建CT图像定义体积变化的研究

目的 测量不同扫描与观察条件下三维适形放疗计划系统重建CT图像定义体积的变化,为扫描与观察条件选择、靶区勾画及治疗计划制定提供参考依据.方法 用不同条件对自制模体进行CT扫描,所得数据输入治疗计划系统,在不同观察条件下进行三维重建,将重建大、中、小模拟瘤体CT图像体积分别与其实际体积进行比较.结果 不同扫描与观察条件下三维适形放疗计划系统重建CT图像定义体积不一样.扫描层厚为10.000 mm时,大、中、小模拟瘤体误差分别为-13.60%、-17.68%、-27.53%;扫描层厚为0.625 mm时,大、中、小模拟瘤体误差分别为-0.50%、-0.68%、-0.81%.扫描螺距值为0.562、0.938、1.375、1. 750时,误差分别为-1.06%、-1.09%、5.52%、4.75%.较极端条件的窗宽、窗位对重建CT图像定义体积影响很大,最大误差为80.06%.结论 本结果可用于指导扫描与观察条件选择、靶区勾画及治疗计划制定.     

不同扫描与观察条件下三维适形放疗计划系统重建CT图像定义体积变化的研究

目的 测量不同扫描与观察条件下三维适形放疗计划系统重建CT图像定义体积的变化,为扫描与观察条件选择、靶区勾画及治疗计划制定提供参考依据.方法 用不同条件对自制模体进行CT扫描,所得数据输入治疗计划系统,在不同观察条件下进行三维重建,将重建大、中、小模拟瘤体CT图像体积分别与其实际体积进行比较.结果 不同扫描与观察条件下三维适形放疗计划系统重建CT图像定义体积不一样.扫描层厚为10.000 mm时,大、中、小模拟瘤体误差分别为-13.60%、-17.68%、-27.53%;扫描层厚为0.625 mm时,大、中、小模拟瘤体误差分别为-0.50%、-0.68%、-0.81%.扫描螺距值为0.562、0.938、1.375、1. 750时,误差分别为-1.06%、-1.09%、5.52%、4.75%.较极端条件的窗宽、窗位对重建CT图像定义体积影响很大,最大误差为80.06%.结论 本结果可用于指导扫描与观察条件选择、靶区勾画及治疗计划制定.     

不同扫描与观察条件下三维适形放疗计划系统重建CT图像定义体积变化的研究

目的 测量不同扫描与观察条件下三维适形放疗计划系统重建CT图像定义体积的变化,为扫描与观察条件选择、靶区勾画及治疗计划制定提供参考依据.方法 用不同条件对自制模体进行CT扫描,所得数据输入治疗计划系统,在不同观察条件下进行三维重建,将重建大、中、小模拟瘤体CT图像体积分别与其实际体积进行比较.结果 不同扫描与观察条件下三维适形放疗计划系统重建CT图像定义体积不一样.扫描层厚为10.000 mm时,大、中、小模拟瘤体误差分别为-13.60%、-17.68%、-27.53%;扫描层厚为0.625 mm时,大、中、小模拟瘤体误差分别为-0.50%、-0.68%、-0.81%.扫描螺距值为0.562、0.938、1.375、1. 750时,误差分别为-1.06%、-1.09%、5.52%、4.75%.较极端条件的窗宽、窗位对重建CT图像定义体积影响很大,最大误差为80.06%.结论 本结果可用于指导扫描与观察条件选择、靶区勾画及治疗计划制定.     

重复CT扫描提高运动靶区勾画范围准确性研究

目的 通过运动靶区的模拟,探讨CT扫描对运动肿瘤靶区勾画范围准确性的影响,寻找提高运动靶区准确显示的方法.方法 以不同频率和振幅做简谐运动的靶区在CT机上扫描,每组分别重复扫描24次,然后对组内24次扫描图像每2、3次扫描随机分组融合.在Pinnacle计划系统中勾画靶区,分析运动对靶区沿运动方向长度的影响.结果 随运动幅度增加,CT扫描所得球形靶区最大体积与方形靶区最大长度都增加,球形靶区最小体积与方形靶区最小长度减小.运动频率对靶体积及长度影响较运动幅度小.对静止扫描长度为3.3 cm、运动频率为20和幅度为2 cm的方形运动靶区24次扫描中最大长度5.1 cm是最小长度2.1 cm的2.4倍.对组内24次扫描图像每1、2、3次融合,融合后靶区长度平均值±标准差分别为(3.77±1.20)、(4.18±0.91)、(4.52±0.59)cm.结论 随运动频率和幅度增加,CT扫描图像与靶区整个运动范围偏差增大.随扫描次数增加,融合所得靶区长度逐渐增加.在没有条件采取措施控制靶区运动情况下,重复CT扫描能简便有效地提高运动靶区勾画范围准确性.     

三维运动模体的4DCBCT与4DCT图像配准

目的 研究4DCT与4DCBCT对三维运动模体的成像和配准精度。方法 对CIRS008A模体进行4DCT和4DCBCT扫描。用直径1、2 cm小球模拟不同大小肿瘤,设置小球在三维方向作正弦运动(上下、前后和左右方向振幅分别为±1.0、±0.4、±0.2 cm),运动周期为4 s。勾画图像中的10个时相靶区、IGTV、MIP及平均密度投影(MeanIP)的靶区并测量体积。对4DCT与4DCBCT图像靶体积与小球静止体积V_S及运动体积V_D相比较;刚性配准后分析4DCT与4DCBCT图像靶区的匹配度(MI)。结果 图像中各时相的靶体积均>V_S。小体积小球的4DCT与4DCBCT图像各时相体积均值相对于V_S的变化(35.03%和32.62%)大于大体积小球 22.66%和17%)。ITV和MIP靶区体积略>V_D,MeanIP靶区体积D。小体积小球各时相靶区的平均MI (66.76%)小于大体积小球MI (82.21%);同时IGTV、MIP、MeanIP的MI (77.39%、75.90%、74.47%)也小于大体积小球的IGTV、MIP、MeanIP (90.29%、89.28%、82.74%)。结论 在肿瘤体积较小、运动幅度较大的情况下,谨慎使用4DCT与4DCBCT进行相互间配准比较。     

四维CT和MIP融合图像的肺癌内靶体积确定

[目的]验证在最大密度投影(MIP)软件自动生成融合图像上勾画大体肿瘤体积(GTV)的可靠性.[方法]20例经病理确证为肺癌的患者,根据病灶邻近组织特点,分为A组(病灶周围环绕正常低密度肺泡组织)和B组(病灶周围与等密度或高密度组织紧邻).同一个医师分别在四维CT(4D-CT)的10个时相、3个时相、2个时相、MIP融合图像上勾画GTV(GTV10、GTV3、GTV2、GTVMIP).观察GTV体积变化和中心位移情况,比较四种方法之间的差异.[结果]A组GTV10与GTV3、GTV2和GTVMIP的比值分别为1.07±0.03、1.10±0.03和1.08±0.07;四者中心点在X、Y、Z轴上的差异小于1mm且无统计学意义(P＞0.05).B组GTV10与GTV3、GTV2、GTVMIP的比值分别为1.10±0.07、1.16±0.09、1.27±0.26;四者中心点在X、Y、Z轴上的差异小于1mm且无统计学意义(P＞0.05).[结论]对于周围环绕正常肺泡组织的肺内病灶,在四维CT中MIP图像上勾画GTV是可靠的,但病灶紧邻等密度或高密度组织时不够精确,建议代之以3个时相的融合图像,个别特殊情况代之以10个时相的融合图像.     

基于四维CT图像对不同呼吸模式下各时相靶区体积及位置的研究

目的:基于四维CT图像研究不同呼吸模式下适用于呼吸门控治疗的时相。方法:使用CIRS呼吸运动模体，驱动模体中间植入金标的小球（靶区）分别以标准正弦、呼气末停滞、呼气时长大于吸气时长三种模式运动，并进行分成10个均匀时相的4DCT扫描，分析各时相中靶区体积与金标位置。结果:三种呼吸模式下各时相靶区体积变化率与运动幅度有强相关性，40%、50%和60%时相靶区体积变化率较其他时相上更小；用金标判断运动幅度平均误差为8.6%；用大体肿瘤靶区(gross tumor volume,GTV)质心判断运动幅度平均误差为34.6%。三种模式在40%~60%时相金标平均偏移率均<5%；A模式金标最大偏移率为13.33%（0.2 cm/1.5 cm）；B模式金标最大偏移率为5.26%（0.1 cm/1.9 cm）；C模式金标最大偏移率为7.14%（0.2 cm/2.8 cm）。 结论:三种模式下使用呼气末期的三个时相（40%、50%、60%）进行呼吸门控的计划靶区勾画和治疗能保证门控出束时间窗内肿瘤偏移最小，能有效减少对周围正常组织的勾画。     

四维CT中MIP融合图像的肺癌内靶体积确定

[目的]验证在最大密度投影(MIP)软件自动生成融合图像上勾画大体肿瘤体积(GTV)的可靠性。[方法]20例经病理确证为肺癌的患者,根据病灶邻近组织特点,分为A组(病灶周围环绕正常低密度肺泡组织)和B组(病灶周围与等密度或高密度组织紧邻)。同一个医师分别在四维CT(4D-CT)的10个时相、3个时相、2个时相、MIP融合图像上勾画GTV(GTV10、GTV3、GTV2、GTVMIP)。观察GTV体积变化和中心位移情况,比较四种方法之间的差异。[结果]A组GTV10与GTV3、GTV2和GTVMIP的比值分别为1.07±0.03、1.10±0.03和1.08±0.07;四者中心点在X、Y、Z轴上的差异小于1mm且无统计学意义(P>0.05)。B组GTV10与GTV3、GTV2、GTVMIP的比值分别为1.10±0.07、1.16±0.09、1.27±0.26;四者中心点在X、Y、Z轴上的差异小于1mm且无统计学意义(P>0.05)。[结论]对于周围环绕正常肺泡组织的肺内病灶,在四维CT中MIP图像上勾画GTV是可靠的,但病灶紧邻等密度或高密度组织时不够精确,建议代之以3个时相的融合图像,个别特殊情况代之以10个时相的融合图像。     

螺旋CT三维重建技术对非小细胞肺癌放射治疗靶区勾画的研究

目的 研究螺旋CT三维重建技术对非小细胞肺癌放射治疗靶区勾画准确性的影响。方法 应用螺旋CT扫描,图像后处理应用TOMOCON图像融合系统。对肺内病灶分别以常规二维CT及二维CT结合螺旋CT三维重建技术进行肿瘤靶区勾画、体积计算及靶区横径及纵径比较。结果 48例肺癌病人CT定位扫描后常规二维CT靶区勾画结果:靶区体积(GTV)18.85~380.63 cm³,中位体积103.60 cm³;二维CT结合螺旋CT三维重建勾画结果:靶区体积(GTV)24.05~420.57 cm³,中位体积130.55 cm³。两组数据经配对t检验,分析结果P=0.037,有统计学意义。两组勾画结果显示横径平均差异为(1.5±0.5)mm。纵径平均差异为(3.0±1.5)mm。结论 螺旋CT三维重建技术在肺癌放射治疗靶区勾画中的应用价值是值得肯定的。可以作为常规CT横断面扫描图像勾画的一个有力补充,使得肺癌放射治疗靶区勾画的准确性大大提高。