錐形束CT圖像引導(dǎo)在頭頸部及胸腹部腫瘤放射治療中的應(yīng)用.pdf

1、[目的]:應(yīng)用直線加速器機載千伏級錐形束CT(cone beam computedtomography，CBCT)系統(tǒng)，分別探討頭頸部、胸部及腹部腫瘤的最佳配準方式和外放間距。并深入研究圖像引導(dǎo)鼻咽癌調(diào)強適形放射治療(intensity modulated radiation therapy，IMRT)過程中，腮腺及頜下腺因解剖學(xué)變化導(dǎo)致的劑量變化，以及脊髓、腦干、視神經(jīng)和視交叉等危及器官在治療過程中實際劑量的變化，分析其對治療的影響。

2、
　　[材料與方法]:醫(yī)科達Synergy IGRT直線加速器分別治療頭頸部腫瘤患者22例，胸部腫瘤患者20例，腹部腫瘤患者20例，其中頭頸部腫瘤治療前5次及此后每周1次治療前后行CBCT掃描，胸腹部腫瘤每次治療前后均行CBCT掃描，重建獲得的CBCT圖像與原計劃CT圖像進行配準，比較骨性配準、灰度值配準及手動配準間的差異。分析X、Y、Z軸方向的平移誤差及旋轉(zhuǎn)誤差，初步探討我科CTV外放邊界大小。13例Ⅱ～Ⅵ期接受IMRT首程治療

3、的鼻咽癌患者，治療過程中每周治療前進行1次千伏級CBCT掃描，每次掃描的CBCT圖像均與其原始計劃CT圖像進行可變形融合，在融合的CT圖像上勾畫雙側(cè)腮腺及頜下腺輪廓，并測量腮腺及頜下腺體積變化，通過移植原始治療計劃到融合CT上，重新計算劑量-體積直方圖(Dose-VolumeHistogram，DVH)，獲取腮腺及頜下腺每周平均劑量變化和累積劑量變化，從而分析其劑量變化與解剖學(xué)變化的關(guān)系。同時根據(jù)13例鼻咽癌患者的X、Y、Z軸方向的平移

4、擺位誤差，并在治療計劃系統(tǒng)中通過等中心移位來模擬擺位誤差，重新計算劑量來評價未行在線校位與校位后對脊髓、腦干、視神經(jīng)和視交叉等危及器官IMRT劑量分布的影響。
　　[結(jié)果]:22例頭頸部腫瘤患者治療前共行229次CBCT掃描，手動配準、骨性配準、灰度值配準在X軸的平移誤差分別為0.04±0.16cm、-0.05±0.15cm、-0.03±0.14 cm，在Y軸的平移誤差分別為0.05±0.15 cm、-0.01±0.14cm、-0

5、.01±0.15 cm，在Z軸的平移誤差分別為0.04±0.16 cm、-0.02±0.14cm、-0.02±0.15 cm;X軸的旋轉(zhuǎn)誤差分別為0.13±0.97°、-0.28±0.91°、0.36±0.83°，在Y軸的旋轉(zhuǎn)誤差分別為0.20±1.87°、0.08±2.04°、0.09±2.06°，在Z軸的旋轉(zhuǎn)誤差分別為0.13±1.09°、0.06±1.05°、0.09±1.12°;三種配準方式下擺位誤差校正前X軸方向的CTV外放邊

6、界分別為3.64 mm、3.68 mm、3.68mm，Y軸方向的CTV外放邊界分別為3.27mm、3.28mm、3.22 mm，Z軸方向的CTV外放邊界分別為3.17 mm、3.37mm、3.32 mm，擺位誤差校正后X軸方向的CTV外放邊界分別為1.44mm、1.46 mm、1.49 mm，Y軸方向的CTV外放邊界分別為1.50 mm、1.34mm、1.21mm，Z軸方向的CTV外放邊界分別為1.59 mm、1.69 mm、1.47

7、mm，其中骨性配準與灰度值配準結(jié)果無統(tǒng)計學(xué)差異，二者與手動配準的擺位誤差結(jié)果有明顯差異。20例胸部腫瘤患者治療前共行384次CBCT掃描，手動配準、骨性配準、灰度值配準在X軸的平移誤差分別為0.01±0.29cm、0.04±0.31 cm、-0.02±0.28 cm，在Y軸的平移誤差分別為0.11±0.41 cm、0.12±0.45 cm、0.09±0.41 cm，在Z軸的平移誤差分別為-0.11±0.23 cm、-0.05±0.22

8、cm、-0.08±0.23 cm;X軸的旋轉(zhuǎn)誤差分別為0.61±1.09°、0.34±1.44°、0.66±1.28°，在Y軸的旋轉(zhuǎn)誤差分別為0.06±0.83°、0.04±1.89°、0.16±1.6°，在Z軸的旋轉(zhuǎn)誤差分別為-0.17±1.45°、-0.19±1.53°、-0.13±1.45°;三種配準方式下擺位誤差校正前X軸方向的CTV外放邊界分別為6.04mm、6.78mm、5.53mm，Y軸方向的CTV外放邊界分別為9.89m

9、m、8.78mm、8.93mm，Z軸方向的CTV外放邊界分別為5.81mm、6.22mm、5.89mm，擺位誤差校正后X軸方向的CTV外放邊界分別為2.97 mm、3.57 mm、1.62 mm，Y軸方向的CTV外放邊界分別為2.9mm、4.14mm、1.74mm，Z軸方向的CTV外放邊界分別為2.37 mm、3.53 mm、和1.7mm，統(tǒng)計結(jié)果顯示手動配準、骨性配準和灰度值配準三種方式之間存在明顯的差異。20例腹部腫瘤患者治療前共行

10、282次CBCT掃描，手動配準、骨性配準、灰度值配準在X軸的平移誤差分別為-0.02±0.27cm、-0.04±0.28cm、-0.03±0.27cm，在Y軸的平移誤差分別為0.08±0.46cm、0.11±0.48cm、0.09±0.48 cm，在Z軸的平移誤差分別為-0.01±0.28 cm、-0.02±0.28cm、-0.02±0.28cm;X軸的旋轉(zhuǎn)誤差分別為0.57±1.78°、0.73±2.17°、0.67±1.98°，在Y

11、軸的旋轉(zhuǎn)誤差分別為0.15±1.24°、0.12±1.51°、0.23±1.47°，在Z軸的旋轉(zhuǎn)誤差分別為0.05±0.92°、0.02±1.02°、0.18±1.04°;三種配準方式下擺位誤差校正前X軸方向的CTV外放邊界分別為6.04mm、6.78mm、5.53mm，Y軸方向的CTV外放邊界分別為9.89mm、8.78mm、8.93mm，Z軸方向的CTV外放邊界分別為5.81mm、6.22mm、5.89mm，擺位誤差校正后X軸方向的

12、CTV外放邊界分別為2.57 mm、3.86mm、2.69 mm，Y軸方向的CTV外放邊界分別為4.79mm、4.65 mm、2.8mm，Z軸方向的CTV外放邊界分別為3.42 mm、3.61 mm、和3.3mm，統(tǒng)計結(jié)果顯示其中骨性配準與灰度值配準結(jié)果無統(tǒng)計學(xué)差異，二者與手動配準的擺位誤差結(jié)果有明顯差異。
　　13例鼻咽癌患者放療結(jié)束時，腮腺體積縮小了17.64％～61.6％，每治療分次腮腺平均劑量中位值比計劃劑量平均增加0.2

13、9 Gy，累積實際劑量比計劃劑量平均高16.27％，實際接受≥26Gy劑量的腮腺體積(V26)比計劃值高11.31％～45.02％。頜下腺體積縮小了6.46％～61.82％，每治療分次頜下腺平均劑量中位值比計劃劑量平均增加0.05 Gy，累積實際劑量比計劃劑量平均高1.07％，是否照射同側(cè)Ⅰb區(qū)淋巴結(jié)對頜下腺平均劑量的改變無顯著影響。腮腺及頜下腺劑量變化的大小與體重下降明顯相關(guān)。
　　13例鼻咽癌患者擺位誤差糾正前后除視交叉外，脊

14、髓、腦干和視神經(jīng)最大劑量改變不明顯，校正后脊髓最大劑量平均降低1.08％，腦干最大劑量降低1.85％，左側(cè)視神經(jīng)增加約0.11％，右側(cè)視神經(jīng)降低約1.41％;視交叉最大劑量明顯降低，降低約2.47％。擺位誤差校正后比校正前明顯改善了危及器官劑量。
　　[結(jié)論]:頭頸部、胸部及腹部腫瘤患者行三維適形或調(diào)強放療時具有一定的擺位誤差?；贑BCT圖像分析的在線擺位校正能明顯減小擺位誤差，并有助于縮小CTV外放，系統(tǒng)的三種配準方式無法相互

15、替代，需要根據(jù)病變具體部位選擇配準方式，建議自動配準后必要時結(jié)合手動微調(diào)，直到配準結(jié)果符合要求。在鼻咽癌調(diào)強放射治療過程中，因治療過程中解剖學(xué)變化的影響，腮腺及頜下腺實際劑量明顯高于計劃劑量。通過將每周掃描的千伏級錐形束CT圖像與計劃CT相互融合，可以動態(tài)觀察腮腺及頜下腺的解剖學(xué)變化以及由此導(dǎo)致的劑量差異，同時每次治療前的擺位校正能有效減少擺位誤差及對脊髓、腦干、視神經(jīng)、視交叉等危及器官劑量分布的影響，為個體化自適應(yīng)放射治療的研究提供一