腹部肿瘤患者不同呼吸时相的三维重建轮廓及靶区比较_3698

1、腹部肿瘤患者不同呼吸时相的三维重建轮廓及靶区比较_3698 腹部肿瘤患者不同呼吸时相的三维重建轮廓及靶区比较作者：鞠永健，吴迪军，1 张树清，王高仁，汤娅红，徐澄【摘要】目的：探讨腹部肿瘤患者不同呼吸时相ct扫描图像的三维重建轮廓及勾画靶区的差异。方法：在同一定位条件下，对13 例腹部肿瘤患者分别进行平静呼吸状态下吸气完毕屏气及呼气完毕屏气时的ct扫描。将获得的2个呼吸时相的图像分别用治疗计划系统进行三维重建并由同一放疗科医师进行靶区勾画以比较两者间的轮廓差异、靶区体积差异并在假设采用相同角度射野照射的情况下比较准直器开口大小。结果：同一患者不同呼吸时相的三维重建轮廓存在差异。其中靶区除在三维

2、方向上发生位移外，其体积也发生了变化。13例患者两个呼吸时相的靶区体积差异幅度在1.23%22.3% 之间，平均为（ 8.09?5.86 ）% 。采用相同角度射野照射时，计划系统自动确定的准直器开口大小平均差异幅度为准直器a方向（ jawa）（6.43?8.56 ）% ，准直器 b方向（jawb）（13.44?17.76 ）% 。结论：呼吸运动导致的组织轮廓及靶区变化确实存在并且会影响到治疗计划设计，因此放射治疗中必须考虑呼吸运动的影响以提高疗效。【关键词】腹部肿瘤；靶区；呼吸时相；x线计算机断层扫描术abstract objective： to observe the difference

3、of the targets and the reconstructed 3-d contours at different respiratory phases of celiac tumor patients. methods: in the same orientational coordinate, the ct images of 13 celiac tumor patients were obtained at the end of inspiration and exhalation respectively, and these images were reconstructe

4、d to form the patient contours respectively. then the target areas were drawn by the same doctor and they were supposed to be irradiated with the same angle field. then the contour, and the volume of target and automatic matched field size for collimator at two respiratory phase were compared. resul

5、ts：at two respiratory phase, the reconstructed contours of the patient were different, the targets moves in 3-d direction and the volume of the target also changes. for 13 patients, between the observed value at two respiratory phases of these 13 patients, the range of difference for target volume w

6、as from 1.23% to 22.3%, the average value was （8.09?5.86 ）%, if the target was irradiated with the same angle field, the average difference of automatic matched field size for collimator was （6.43?8.56 ）% in jaw a direction and was （13.44?17.76 ）% in jaw b direction. conclusion: the effect of respir

7、ation dose exist,and may cause the change of reconstructed contour，the target area and the treatment project, so it must be considered in order to improve the radiotherapy. key words celiac tumor；target ；respiratory phases；computed tomography 对于胸、腹部肿瘤，放疗时呼吸运动会导致靶区及正常组织轮廓变化1 ，从而导致靶区和正常组织实际吸收剂量与处方剂量的差

8、异影响疗效或影响医师对正常组织反应的判断。针对患者自由平静呼吸情况下三维重建轮廓及靶区变化情况，笔者进行了初步探讨。1 对象与方法1.1 病例选择 2005 年 12 月2007年 3 月对我科进行三维适型放疗的腹部肿瘤患者中选择肺功能良好，能屏气，能自理、理解力好的患者，在取得患者本人及家属同意后进行自由平静呼吸情况下不同呼吸时相的 ct扫描。总计选择腹部肿瘤患者13 例，男 9 例，女 4 例，其中肝癌 6例，后腹膜淋巴结转移6 例，肾脏肿瘤 1 例，年龄 3472岁。1.2 方法 对所有患者先进行呼吸控制培训并评估患者能否完成 ct扫描，即观察患者平静呼吸状态下吸气后屏气和呼气后屏气的时

9、间。待适宜进行上述两个呼吸时相扫描的患者掌握后用真空垫进行体位固定，在同一定位条件下，分别进行平静呼吸状态下吸气完毕屏气和呼气完毕屏气时的螺旋ct扫描，重建输出层间距为5 mm的图像。将不同时相的ct图像分别用治疗计划系统（tps ）进行三维重建，由同一放疗医师分别进行靶区勾画比较以获得三维重建轮廓及靶区体积变化情况。然后分别在两个不同时相的重建轮廓上设计相同角度的射野以比较tps自动确定的准直器开口大小。2 结 果2.1 同一扫描层面但呼吸时相不同时的ct图像差异见图 1。通过比较可以看出，不同呼吸时相的图像是有差异的，在同一扫描层面所勾画的靶区在不同的呼吸时相也是有差异的。2.2 不同呼吸

10、时相三维重建图像差异图 2 是仅 5 个层面采用呼气完毕时的图像而其他所有层面为吸气完毕时图像的治疗计划系统三维重建图像比较，很明显可以看出图像中有一凹陷，说明如果采用不同呼吸时相的 ct图像则重建的图像也是有差异的，进一步说明不同呼吸时相时的靶区位置、体积、源皮距和肿瘤深度是存在差异的。2.3 不同呼吸时相三维重建轮廓靶区体积差异经过对 13 例患者的统计，采用同一定位及扫描范围ct图像分别重建后，患者自由平静呼吸情况下呼气完毕和吸气完毕时靶区体积变化幅度在1.23%22.3% 之间，平均变化幅度为（ 7.11?5.86 ）% ；皮肤包含的体积变化幅度在0.13%23.68% 之间，平均变化

11、幅度为（5.96?10.03 ）% 。采用相同角度射野照射时，两个呼吸时相时tps自动确定的准直器开口大小差异范围准直器 a方向（ jawa）为 01.8 cm，准直器 b方向（ jawb）为 02.4 cm，其中 jawa 平均差异幅度为（ 6.43?8.56 ）% ，jawb平均差异幅度为（ 13.44?17.76 ）% 。3 讨 论由于精确定位、精确计划和精确治疗是精确放疗的目标，因此治疗靶区及组织轮廓勾画的准确性是达到精确放疗目标的重要环节之一。目前 tps是根据 ct片勾勒出的器官轮廓进行治疗计划设计的，但制定治疗计划时所使用的ct定位片只能反映某一个扫描瞬间的图像，并不能反映放射治

12、疗过程中呼吸引起的组织深度波动情况。也就是说，治疗计划所采用的 ct图像只能反映患者呼吸的某一时相，此时计划设计所采用的组织轮廓只能代表这一时相，而实际治疗过程中如果患者自由呼吸，则患者的组织轮廓应是动态变化的。对于放疗过程中呼吸运动引起的靶区位置及体积变化，其他学者也进行了研究2 ，3 ，其结果与本文结果一致。因此，如果采用同一照射方式（即射野、剂量等相同）则采用患者不同呼吸时相时的ct图像进行三维重建所获得的计划也会有所不同。关于这一点，笔者采用两个不同时相的重建轮廓上设计相同角度的射野时计划系统自动确定的准直器开口大小有差异就是很好的说明。所以，呼吸运动导致的组织轮廓变化会对治疗计划的设

13、计产生影响。关于在实际放疗计划和实施过程中如何解决呼吸运动的影响是目前的研究热点。大致有两类方法：一是在定位及治疗时采用呼吸控制技术4 ，二是在治疗时让患者自由呼吸，计划设计时将所勾画的靶区外放一定尺寸 5 。但在采用呼吸控制技术时，心脏的自主运动仍然会引起组织轮廓的变化从而影响其实施效果，而且患者每次呼吸控制效果要达到完全一致也很难，所以该方法仍没有完全解决呼吸运动的影响。而靶区的尺寸外放方法虽然最大限度地将靶区包含在照射范围之内，但同时也使正常组织受照体积增大，增加了放疗的副反应发生概率。另外患者的自由呼吸会导致组织深度的波动从而会引起靶区及正常组织吸收剂量的误差，而且其影响与患者的呼吸方

14、式、呼吸频率和幅度有关6 ，7 。综上所述，呼吸运动导致的组织轮廓及靶区变化确实存在并且会影响到治疗计划设计。因此，放射治疗中必须考虑呼吸运动的影响以提高治疗的精度和疗效。【参考文献】1 liu q, mcdermott p, burmeister j. effect of respiratory motion on the delivery of breast radiotherapy using smlc intensity modulationj. med phys，2007, 34(1):347-351. 2 bosmans g, van baardwijk a, dekker a,

15、et al. intra-patient variability of tumor volume and tumor motion during conventionallyfractionated radiotherapy for locally advanced on-small-cell lung cancer: a prospective clinical studyj. int j radiat oncol biol phys，2006，66(3):748-753. 3 blackall jm, ahmad s, miquel me, et al. mri-based measure

16、ments of respiratory motion variability and assessment of imaging strategies for radiotherapy planningj. phys med biol，2006,51(17):4147-4169. 4 keall pj, mageras gs, balter jm, et al. the management of respiratory motion in radiation oncology report of aapm task group 76j. med phys，2006,33(10):3874-3900. 5 simon l, giraud p, servois v, et al. comparative study and clinical implementation of two breathing-adapted radiotherapy techniques: dosimetric ben