4D-CT在立体定向放射治疗中对内靶区体积和剂量的影响

目的:探究肺癌在三维立体定向放射治疗（SBRT）中利用4D-CT测量的肿瘤运动对内靶区（ITV）的体积和剂量影响。方法:在6例肺癌患者中共探究了两种ITV的定义方法。第一种是将10个呼吸时相的4D-CT序列的所有肿瘤区（GTV）进行合并所得到的区域（ITVall）;第二种是在自由呼吸CT中的GTV加上从4D-CT测量到的肿瘤在前后（AP）、左右（LR）和颅尾（CC）方向上的运动距离所得的区域（ITVmotion）。最后分析了两种ITV在靶区体积和剂量上的区别。结果:在体积上,ITVmotion对ITVall的平均比值为2.36;对于这两种不同的ITV,它们的PTV覆盖非常接近。肺平均剂量（Dmean）随着ITV的减小而减小,ITVall的Dmean比ITVmotion少77.4 cGy。结论:由于SBRT治疗的肿瘤尺寸相对较小,因此两种ITV的剂量学差异不显著。考虑到产生ITVall所需的工作量和时间,ITVmotion会是一个不错的选择。     

基于CBCT非小细胞肺癌外放边界研究

目的：探讨非小细胞肺癌（Non-Small Cell Lung Cancer,NSCLC）放疗靶区外放边界的确定。方法：本研究随机抽取14例行锥形束CT（Cone-Beam Computer Tomography,CBCT）扫描的NSCLC体部立体定向放疗（Stereotactic BodyRa-diationTherapy,SBRT）治疗患者,利用治疗前CBCT扫描图像与定位CT图像匹配,得出所有患者的摆位误差。利用国际辐射单位及测量委员会（International Commission 0n Radiation Units and Measurements,ICRU）第83号文件报道的计算外放边界的公式计算出NSCLC患者放疗靶区的外放边界。放射治疗肿瘤组织（Radiation Therapy Oncology Group,RTOG）推荐肺部肿瘤外放边界为左右、前后0．50cm,上下1．00cm,与本研究结果进行对比。结果：NSCLC患者摆位系统误差在左右、前后、上下三个方向上分别为（-0．03±0．23）cm、（-0．02±0．42）cm、（0．02±0．25）cm。在ICRU第83号文件报道的公式中,利用VanHerk提出的计算公式得出的靶区外放边界最大,左右、前后、上下分别为0．72cm、0．74cm、1．30cm。结论：与RTOG提出的肺部肿瘤外放边界相比,利用本研究方法计算各个方向的外放边界比原来RTOG提出的外放标准更加精确,给个体化放疗外放边界的选取提供了很好的依据。     

基于锥形束CT研究肺癌图像引导放疗的内靶区外放边界值

目的：研究肺癌锥形束CT图像引导放疗联合在线配准方式的内靶区外放边界。方法：选取24例肺癌患者,应用医科达Synergy加速器行CBCT扫描,将获取的CBCT图像与计划4DCT图像配准,得到患者放疗时三维方向上的平移摆位误差和旋转误差,XVI系统配合治疗床进行在线校正,并计算内靶区外放边界值。结果：24例患者共行380次CBCT扫描,校正前后：左右、头脚、前后方向的外放值M分别为5．3mm、8．6mm、3．8mm和2．2mm、1．8mm、1．1mm。校正前后旋转误差数据结果显示,RⅣ、R）,轴向上有统计学意义（t=2．817,P=-0．005;产一3．481,P=0．001）,Rz轴上差异无统计学意义（t=0．554,P=0．580）。结论：肺癌患者采用CBCT下图像引导放疗可显著缩小ITV外放范围,提高放疗精度,有效降低正常组织受照射范围,提升肿瘤放疗剂量,弥补手术局部复发率高的劣势。     

基于kV-CBCT图像验证非小细胞肺癌立体定向放疗的照射剂量

目的:基于千伏级锥形束CT（kV-CBCT）图像验证非小细胞肺癌（NSCLC）立体定向放疗（SBRT）的照射剂量。方法:收集20例行SBRT的NSCLC患者的100张CBCT图像。采用形变配准和非形变配准两种方法在CBCT图像上对单次照射剂量分布进行重新计算。使用剂量体积直方图对计划剂量和重新计算的照射剂量进行比较。结果:患者内靶区的平均覆盖率（V100%）相对差异较小;计划之间的适形度指数和梯度指数表现出很好的一致性。对于危及器官,在计划剂量和照射剂量之间仅在一名患者中发现有明显差异（P<0.05）。结论:CBCT图像能用来验证NSCLC的SBRT剂量,并提供相关的3D执行剂量的信息。     

乳腺癌根治术后放疗靶区外放边界的分析及验证

目的:回顾性分析乳腺癌根治术后放疗中的摆位误差,由此计算CTV外扩至PTV的外放边界,并通过模拟摆位误差验证此外放边界是否合适。方法:选取接受乳腺癌根治术后放疗的患者40例,其中左乳腺癌患者20例,右乳腺癌患者20例。根据治疗期间采集的CBCT图像确定摆位误差,计算出外扩边界。在TPS中模拟摆位误差,比较在此外扩边界下的剂量学差异。结果:全组患者左右、头脚、腹背方向的摆位误差分别为（2.09±2.48）、（2.57±2.52）和（2.88±2.54） mm;CTV外扩至PTV的边界分别为6.24、7.99、7.17 mm。在此外放边界下模拟摆位误差,CTV的各项剂量学指标无统计学差异,PTV的D95、D98、Dmax、Dmin有统计学差异,健侧乳腺Dmax、Dmean和脊髓Dmax有统计学差异,其他危及器官剂量学指标无统计学差异。在左右和腹背方向模拟摆位误差3 mm时,计划的γ通过率<95%。结论:摆位误差对PTV、脊髓、健侧乳腺的剂量影响较大。与头脚方向相比,剂量分布受左右和腹背方向摆位误差的影响更大。当摆位误差超过3 mm时需要对其进行修正。     

周围型肺癌立体定向放射治疗中采用实体肿瘤靶区推量技术的可行性研究——基于剂量学分析

目的：通过研究周围型肺癌立体定向放射治疗中提高肿瘤靶区最高剂量对剂量限制参数和正常器官剂量的影响,探讨使用实体肿瘤靶区推量技术的可行性,为临床治疗提供剂量学参考依据。方法：收集19例周围型早期肺癌患者的CT图像资料,重新设计放射治疗计划,初始治疗计划在满足放射治疗肿瘤协作组（RTOG）0915号报告关于剂量限制参数的情况下,以2 Gy的剂量爬升梯度分别对肿瘤靶区进行提量,共得到5组治疗计划。结果：5组计划的剂量限制参数均能满足RTOG0915号报告要求。5组计划的剂量限制参数和正常器官剂量无显著差异,但是肿瘤靶区最高剂量存在显著差异（P<0.05）,最高和最低剂量组剂量差异可达6.6 Gy。结论：提高肿瘤靶区最高剂量对剂量限制参数和正常器官剂量没有显著影响。由于提高靶区内最高剂量会直接影响肿瘤的局部控制率,因此在满足剂量限制参数的前提下,建议使用实体肿瘤靶区推量技术以提高肿瘤靶区内的最高剂量。     

基于PCNN的PET／CT图像分割在肺癌靶区勾画中的应用

摘要：目的：研究基于脉冲耦合神经网络PCNN的PET／CT图像自动分割技术在肺癌靶区勾画中的应用。方法：采集20例无转移的肺癌患者的PET／CT图像。由2名有经验的放疗科医生分别依据CT图像和PET／CT图像采用目测法勾画肿瘤靶区,分别命名为GTV-cT和GTV-PET。所有PET图像均由自主编写的基于PCNN的分割方法进行靶区的自动分割．所得靶区为GTv-PETauto。采用PINNACLEV9．2放射治疗计划系统分别计算三种方法所勾画的靶区体积,对三种GTV的体积大小和重合关系进行比较。结果：两名医生依据cT图像勾画的靶区平均体积GTV-CTl和GTV-CT2分别为（210．56＋197．38）cm3和（192．83±187．05）cm3,两者之间差异有统计学意义（P〈0．05）;依据PET／CT勾画的靶区GTV-PETl和GTV．PET2分别为（141．50±118．43）cm3和（130．47±116．70）cm3,未见统计学差异（P〉0．05）。两名医生依据PET／CT图像勾画的靶区差异较依据CT的差异小。PET／CT自动分割靶区GTV-PETauto为（133．19±101．28）cm3,与GTV-PET比较未见统计学差异（P〉0．05）,验证了PCNN分割方法的可靠性。GTV-PETauto、GTV-PET均小于CT手动勾画靶区GTV-CT,差异有统计学意义（P〈0．05）,其中13例靶区因区分肿瘤和肺不张而缩小。结论：基于PCNN的PET／CT图像分割技术提高了肿瘤靶区勾画的精确性,减少了不同医生勾画靶区的差异性,并大大缩短了医生进行靶区勾画的时间。     

kV级锥形束CT在图像引导放疗中的应用

目的：评价kV级锥形束CT（CBCT）在图像引导放射治疗（IGRT）中的临床价值。方法：92例行IGRT的患者分为头颈组、胸腹组和盆腔组,通过868次图像配准统计配准结果,判断中心移位误差,同时观察配准满意患者计划PTV轮廓包绕实体靶区的程度,并进行统计学分析。结果：头颈组、胸腹组和盆腔组在X（左右）的移位分别为1.7mm±1.1 mm、1.7mm±1.4 mm和1.3mm±0.9 mm,在Y（头脚）方向上分别为1.9 mm±1.2mm、2.5 mm±1.9 mm和2.4 mm±1.5mm,在Z（腹背）方向上分别为1.6 mm±1.0 mm。1.6mm±1.1 mm1.3 mm±0.9mm,且个体差异较大,配准满意后计划PTV轮廓包绕实体靶区,包绕满意率达95.2%（826/868）,包绕一般满意率达98.8%（858/868）,包绕尚可率达100%（868/868）,未出现包绕危险现象。结论：kV级CBCT是开展IGRT的理想设备,可以提高照射精度,建议临床在PTV Margin外放时作相应减少。     

共面与非共面的VMAT在肺癌放疗中的剂量学比较

目的:探讨共面与非共面的容积调强（VMAT）技术在中央型肺癌和周围型肺癌中的剂量学差异。 方法:选择14例单一病灶的肺癌患者,其中7例为中央型肺癌、7例为周围型肺癌,分别制定共面的VMAT计划以及非共面的VMAT计划。比较两种计划的靶区适形指数（CI）、均匀性指数（HI）和梯度指数（GI）;危及器官比较:双肺V1、V2.5、V5、V20、Dmean,健侧肺V1和V5,心脏Dmean,食管Dmean,脊髓Dmax,胸壁V30及Dmean。 结果:对于靶区GI、胸壁V30和双肺V20,非共面的VMAT计划均要好于共面的VMAT计划。在中央型肺癌中,差异更加明显,结果具有统计学意义（P<0.05）。双肺及健侧肺的V1中,非共面的VMAT计划高于共面的VMAT计划（P<0.05）。对于心脏Dmean,非共面VMAT计划高于共面的计划,但差异无统计学意义（P>0.05）。非共面VMAT计划的机器跳数高于共面的VMAT计划（P<0.05）。 结论:非共面的VMAT计划较共面的VAMT计划剂量梯度更陡,对于保护胸壁和肺更有优势,在中央型肺癌中更加明显。本研究结果为肺癌的计划设计提供了一种新思路。     

基于4DCT和形变配准技术评估呼吸运动对肺癌立体定向放射治疗过程中剂量的影响

目的:探讨肺下叶肿瘤患者立体定向放射治疗（SBRT）治疗时,呼吸运动对肿瘤和正常器官受量的影响。方法:选取14例肺下叶肿瘤患者,均行平扫CT和四维CT（4DCT）扫描定位,获得平扫及10个呼吸时相的序列图像,同时记录患者放疗时的呼吸曲线,并得到各呼吸时相维持时间占比。利用MIM工作站勾画肿瘤和正常器官,基于平扫CT制定放疗计划,将3DCT计划移植到各呼吸时相的序列图像中并计算剂量,按照时间占比叠加各个时相的剂量。结果:比较平扫CT计划剂量分布和叠加剂量分布,得出相比平扫CT计划剂量。叠加剂量中,PTV平均剂量、患侧肺V20、患侧肺平均剂量、健侧肺平均剂量和全肺平均剂量的4D加权叠加均小于3D剂量,分别减小了2.37%、5.08%、5.19%、3.61%和3.46%,差异均有统计学意义（P<0.05）。结论:患者的呼吸运动导致肿瘤和肺受量的降低,但在较小的变化范围内。利用4DCT和形变配准技术,引入患者各呼吸时相维持时间占比的因素,可更合理评估呼吸运动对肺下叶肿瘤SBRT放射治疗过程中剂量的影响。     

呼吸运动对4DCT扫描下靶区体积及位移的影响

【摘要】目的:探讨基于4DCT扫描图像勾画的靶区体积和位移与呼吸运动状态下肿瘤运动频率及幅度的关系。方法:使用自制的人体胸部模体及呼吸运动平台驱动直径为2 cm的小球做正弦运动（周期分别为3.0、3.8、6.0 s,幅度分别为1、2 cm）以模拟肺部肿瘤运动,再进行4DCT扫描。对每组4DCT图像中的10个时相进行大体肿瘤体积（GTV）靶区勾画并对每组4DCT图像中10个时相的GTV进行融合得到内靶区（ITV）。基于平均密度投影（AIP）和最大密度投影（MIP）进行自动靶区勾画,分别获得ITVAIP及ITVMIP。分析GTV体积与小球实际体积的关系,GTV体积和GTV中心位移与小球运动频率和幅度的关系,以及ITVP、ITVMIP及ITVAIP与小球运动范围的体积VP（理论ITV体积）的关系。结果:GTV体积与对应时相小球运动速度无相关性,但GTV中心偏差与小球运动速度呈弱相关性,小球运动速度越快,GTV中心位移的偏差越大。ITV和PTV体积与肿瘤运动周期无关,仅与运动幅度有关。ITVMIP和ITVP的体积与ITVAIP相比更接近理论ITV体积,而ITVAIP体积比理论ITV体积小。结论:对于胸腹部放疗的患者使用适当的呼吸管理手段控制患者呼吸或引导患者平稳呼吸有利于提高放疗精准度;基于MIP勾画的ITV靶区能够更好地反映肿瘤的运动。     

应用4DCT测量老年食管癌患者放疗引发的肺通气功能变化

目的:评价4DCT检测75岁及以上食管癌患者放疗前后的肺通气功能。方法:纳入31例符合条件的75岁及以上高龄食管癌患者。4DCT扫描图像经过形变配准后进行几何二等分。制定3个肺通气功能分析指标:上下肺通气比值,左右肺通气比值和前后肺通气比值。结果:伴有慢性阻塞性肺疾病（COPD）组与无COPD组的上下肺通气比值差异有统计学意义（P<0.05）,前后肺通气比值及左右肺通气比值未见明显差异。在75~80岁组与≥80岁组只发现上下肺通气比值差异有统计学意义（P<0.05）。放疗后在COPD组与无COPD组中发现上下肺通气比值（P<0.05）及前后肺通气比值（P<0.05）均有明显差异。放疗后75~80岁组与≥80岁组的上下肺通气比值有统计学差异（P<0.05）。放疗期间同步化疗组与未同步化疗组在肺通气功能上未见明显差别。结论:应用4DCT扫描可区别放疗前后的肺通气功能变化,为早期临床干预提供可能。     

基于锥形束CT分析食管癌和肺癌患者摆位误差

【摘要】目的:应用锥形束CT（CBCT）观察食管癌和肺癌六维方向的摆位误差,分析六维床对食管癌平移和旋转方向校正的必要性及其临床意义。方法:选取2019年10月~2021年12月在中山大学肿瘤防治中心放疗的胸部肿瘤患者,食管癌组、肺癌组各85例,收集所有患者前3次CBCT扫描,通过六维方向与计划中的定位CT图像进行配准,获得头脚方向（SI）、左右方向（LR）、前后方向（AP）、绕Z轴旋转（RTN）、绕X轴旋转（PITCH）、绕Y轴旋转（ROLL）6个方向的摆位误差。原始数据取绝对值,采用Kolmogorov-Smirnov Z非参数秩和检验进行统计分析。结果:食管癌组和肺癌组在SI、LR、AP平移方向摆位误差取绝对值分别为:0.30（0.10, 0.50）、0.10（0.10, 0.30）、0.10（0.10, 0.20）和0.20（0.10, 0.40）、0.20（0.10, 0.30）、0.10（0.10, 0.30） cm;在RTN、PITCH、ROLL旋转方向的摆位误差取绝对值分别为0.50°（0.30°, 0.90°）、0.90°（0.40°, 1.60°）、0.90°（0.40°, 1.40°）和0.40°（0.10°, 0.70°）、0.70°（0.20°, 1.30°）、0.50°（0.10°, 1.00°）,食管癌组和肺癌组中SI、RTN、PITCH、ROLL方向比较,差异均有统计学意义（P<0.05）,而LR、AP方向比较,差异无统计学意义（P>0.05）。结论:基于CBCT引导下,六维配准技术配合六维床能降低胸部肿瘤患者放疗时摆位误差,特别是长靶区如食管癌方面,校正旋转摆位误差有明显优势。     

锥形束CT引导乳腺癌精确放疗的研究进展

机载锥形束CT（CBCT）作为重要的图像引导装置,广泛应用于乳腺癌放射治疗摆位误差的测量。众多文献研究显示通过CBCT扫描,乳腺癌放射治疗靶区各个方向上的摆位误差控制在5 mm以内。对比电子射野影像仪,CBCT扫描有着巨大的临床优势,特别是对于大乳房患者,但是CBCT的使用所带来的额外辐射剂量可能会增加第二原发肿瘤的发生,需要更多的临床研究来评估CBCT扫描在乳腺癌放射治疗中的作用。