左乳癌保乳術后錐形束CT圖像引導自適應放療相關研究.pdf

1、目的:
　　應用直線加速器機載千伏級錐形束CT(kilo-voltage cone-beam computertomography, KV-CBCT)在線采集左側乳腺癌保乳術后瘤床同步加量調(diào)強放射治療(simultaneous integrated boost intensity-modulated radiation therapy, SIB-IMRT)患者靶區(qū)和周圍組織結構的解剖圖像，與患者計劃CT圖像進行對比，分析放療過程中

2、所產(chǎn)生的擺位誤差及其對靶區(qū)和周圍正常組織受量的影響，探討放療前日行KV-CBCT糾正擺位誤差的必要性。目前，基于KV-CBCT圖像引導的在線擺位校正技術能夠發(fā)現(xiàn)并校正一部分擺位誤差，但不能校正形變引起的誤差，通過自主研發(fā)的FBCT-CBCT的形變配準軟件能夠獲得靶區(qū)及周圍正常組織器官等變形前后的映射關系，評估形變對放療的影響，及時調(diào)整治療計劃做出適應性計劃修改即自適應放療的必要性。
　　方法:
　　1、13例左側乳腺癌保乳術

3、后行瘤床同步加量調(diào)強放射治療(SIB-IMRT)患者入組，采用Varian-(IX)直線加速器機載影像系統(tǒng)(OBI)，每分次放療前均行千伏級錐形束CT(KV-CBCT)掃描，系統(tǒng)自動重建成斷層掃描圖像后并與治療計劃CT圖像進行剛性配準，并記錄患者左右（x軸表示）、前后（y軸表示）、頭腳（z軸表示）方向的擺位誤差。在TPS治療計劃系統(tǒng)中將射野等中心(isocenter)移至掃描中心的位置，其余包括射野角度、形狀和權重等條件與原治療計劃(P

4、lan1)相同，然后重新計算，得到新的計劃即引入擺位誤差的模擬計劃(Plan2)。模擬未移床時劑量分布并與原計劃即治療計劃Plan1對比，分析研究擺位誤差對瘤床、全乳腺臨床靶體積(CTV)、計劃靶體積(PTV)及正常組織肺、心臟、對側乳腺等受量影響。
　　2、8例左側乳腺癌保乳術后行瘤床同步加量調(diào)強放射治療(SIB-IMRT)患者入組，采用自主研發(fā)的快速、準確的三維容積圖像FBCT-CBCT形變配準技術，將計劃CT圖像及CBCT圖

5、像導入形變配準軟件，獲得校正圖像(mCBCT)即具有計劃CT圖像CT值和CBCT圖像解剖輪廓結構的校正CBCT圖像(mCBCT)，并將初始計劃Plan1的靶區(qū)和器官輪廓信息自動映射至28次mCBCT圖像上，用Eclipse8.6計劃系統(tǒng)中plan sum功能得到靶區(qū)及危及器官的實際累積受照劑量，即得到實際照射中靶區(qū)及正常組織受照劑量，最后通過與初始計劃(Plan1)比較，分析研究形變誤差對瘤床、全乳腺臨床靶體積(CTV)、計劃靶體積(P

6、TV)及正常組織肺、心臟、對側乳腺等受量影響。
　　結果:
　　1、13例左側乳腺癌患者共獲得364套CBCT圖像。在X（左右）、Y（前后）、Z（頭腳）軸方向誤差分別為（2.2±2.3）mm、（2.7±2.3）mm、(3.0±2.6) mm。其絕對值最大分別為16mm、13mm和14mm。小于等于3mm的誤差在三個方向上的發(fā)生率分別為78.1％、72.4％、54.1％;5mm以內(nèi)誤差在三個方向上分別為90.3％、86.3％、

7、70.3％;位移大于10mm的發(fā)生頻率為1.6％、0.9％、4.2％。與標準治療計劃相比，瘤床及全乳腺CTV受照劑量（最大D2％、最小D98％和平均劑量Dmean）和計劃靶區(qū)PTV的最大劑量D2％影響不明顯，但擺位誤差使瘤床、全乳腺計劃靶區(qū)PTV的最小劑量D98％和平均劑量Dmean分別減少5.62、6.99和1.53、0.87Gy(t=4.33、2.63，-2.73、3.91，P＜0.05);兩套計劃的5％瘤床、全乳腺PTV受照劑量D

8、5％差異無統(tǒng)計學意義(P＞0.05），但瘤床、全乳腺、95％的體積受照劑量D95％治療計劃相比分別下降了3.40、1.71Gy，差異有統(tǒng)計學意義(t=-0.09、-3.91，P＜0.05)，表明擺位誤差明顯降低了95％的PTV受照劑量。與標準計劃相比模擬計劃的瘤床及全乳腺的V95％，V100％，V105％，V110％均減小，差異均有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。另外，標準計劃與模擬計劃的PTV靶區(qū)適形度CI和劑量均勻性HI的差異均有統(tǒng)計學

9、意義(t=-2.02與-3.02;7.91與2.63;P＜0.05)，由此可見，擺位誤差的校正可提高計劃靶區(qū)PTV適形度CI和劑量的均勻性HI。擺位誤差對患肺、雙肺、心臟、對側乳的腺平均受量Dmean未見明顯影響，值得注意的是，心臟平均劑量Dmean為(8.54±1.60) Gy高于標準計劃的(7.35±1.35) Gy，且差異無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)。模擬計劃與標準計劃相比，同側肺、雙肺、心臟、對側乳腺V5、V10、V20明顯升高

10、，差異均有統(tǒng)計學意義(P＜0.05);而擺位誤差對同側肺、雙肺、心臟的V30、V40、V50未見改變，差異均無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)。
　　2、8例左側乳腺癌患者共獲得224套CBCT圖像，224套mCBCT圖像。瘤床及全乳腺PTV的D5％、D95％、最小劑量D98％、 Dmean的實際累積值均低于CT計劃參數(shù)，差異均有統(tǒng)計學意義(P＜0.05）;另外，CT計劃與實際累積計劃的PTV靶區(qū)適形度CI和劑量均勻性HI的差異均有統(tǒng)計

11、學意義(t=-2.02，-2.02和-2.11，-2.11，P＜0.05)，可見，形變誤差會影響靶區(qū)適形度CI和劑量的均勻性HI。但是瘤床及全乳腺PTV的最大劑量D2％，CT計劃與累積計劃未見顯著差異(P＞0.05）。相對于CT計劃，實際累積計劃中同側肺、雙肺、心臟、對側乳腺平均劑量Dmean明顯升高，上述差異均具有統(tǒng)計學意義(P＜0.05）;另外，同側肺、雙肺及心臟V5、V10、V20、V30、V40、V50以及對側乳腺的V5、V10

12、累積計劃中也顯著升高，以上差異均有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)。
　　結論:
　　擺位誤差使實際照射的劑量分布情況達不到原治療計劃水平，明顯降低了靶區(qū)的受量，同時增加了肺、心臟、對側乳腺等正常組織的受量?；贑BCT圖像引導的在線擺位校正技術能夠明顯減小放療過程中的擺位誤差，在放療中值得應用推廣。此外，剛體配準之后仍然存在一部分形變誤差，它可導致實際治療的劑量分布與初始計劃的劑量分布之間存在差異，故對乳腺癌保乳術后放療過程中進