应用4DCT技术研究呼吸运动对乳腺癌根治术后调强放疗的影响

摘要

目的:比较乳腺癌术后胸壁照射时4DCT定位与传统3DCT定位下靶区及其几何学和剂量学差异，探讨呼吸动度对乳腺癌术后胸壁调强放疗的影响及准确确定内靶区（internaltargetvolume，ITV）的必要性、方法及其潜在临床价值。
　　 方法:对入组的17例乳腺癌根治术后患者序贯进行常规CT和4DCT扫描并采集图像，得到常规3DCT图像和4DCT在10个呼吸时相上的CT图像序列。在常规3DCT图像上勾画3D靶区的临床靶体积(ClinicalTargetVolume，CTV)和正常组织，CTV外扩5mm为PTV3D，4DCT每个扫描层次图像逐个勾画全部10个呼吸时相的CT序列图像得到4D计划的ITV，保存到4DCT的20％序列上，ITV外扩5mm为PTV4D，并在20％CT序列上勾画正常器官。
　　 按照计划要求和危及器官限量，根据每位患者的PTV3D制定三维治疗计划，此为plan3D，将plan3D按等中心坐标直接复制到4D靶区上，保持所有射野参数不变，总跳数不变，此为plan3D-A，用于比较自然呼吸状态下实际治疗过程中3D靶区的实际受照剂量与计划剂量的差异。按照原计划要求及射野方向制定4D计划为plan4D，用于比较3D计划与4D计划在靶区剂量及危及器官（Organsatrisk，OARs）受量上的差异。
　　 比较PTV3D和PTV4D的体积，plan3D和plan3D-A的V100、V95、V90、D95、D90（分别为100％、95％、90％处方剂量所覆盖的靶区体积，95％、90％靶区体积所能达到的剂量）、Dmin，plan3D-A和plan4D靶区的V100、V95、V90、D95、D90和Dmin，以及plan3D和plan4D的患侧肺的V20、V10、V5、Dmean，左乳癌患者比较心脏的V30。
　　 结果:
　　 1.靶区体积:PTV3D的平均体积为489.03±126.51cm3，PTV4D的平均体积为538.02±132.37cm3，后者较前者大48.99±24.75cm3。将两组数据进行配对t检验（t-8.162，P=0.000），有显着统计学差异。体积变化百分比按△(％)=(PTV4D-PTV3D)/PTV3D计算，结果为（10.35±4.80）％，最大为20.14％。
　　 2.靶区剂量:plan3D-A与plan3D相比:(1)17例患者均为V100plan3D-A＜V100plan3D，V100降低范围为(0.78-18)％，中位数为2.75％，有显着统计学差异(Z=-3.621，P=0.000)。(2)对于V95，17例患者V95plan3D-A＜V95plan3D，降低范围为(0.04-3.9)％，中位数为0.46％，有显着统计学差异(Z=-3.622，P=0.000)。(3)对于V90，16例患者V90plan3D-A＜V90plan3D，1例患者V90plan3D-A=V90plan3D，降低范围为(0-2.12)％，中位数为0.08％，有显着统计学差异（Z=-3.517，P=0.000）。(4)对于D95，17例患者均D95plan3D-A＜D95plan3D，下降范围为(13-222)cGy，中位数为36cGy，有显着统计学差异(Z=-3.622，P=0.000)。(5)对于D90，17例患者均D90plan3D-A＜D90plan3D，下降范围为(1-118)cGy，中位数为33cGy，有显着统计学差异(Z=-3.621，P=0.000)。(6)对于Dmin，17例患者Dminplan3D-A＜Dminplan3D，下降范围为(6-1910)cGy，中位数为377cGy，有显着统计学差异(Z=-3.621，P=0.000)。
　　 plan4D与plan3D-A相比:V100、V95、V90、D95、D90、Dmin的差值范围分别为(-0.79-17.47)％、(0.09-4.29)％、(0-2.2)％、(-10-214)cGy、(-8-119)cGy、(-65-2173)cGy，P值分别为0.000、0.001、0.002、0.001、0.025、0.001，均有统计学意义。
　　 3.危及器官受量:plan4D与plan3D相比，同侧肺的V20、V10、V5、Dmean差异均无统计学意义（P分别为0.288、0.407、0.435、0.758）。呼吸运动对心脏V30的影响无统计学意义(P=0.575)。
　　 结论:
　　 1.4DCT图像上勾画的乳腺癌根治术后胸壁靶区包含了呼吸动度，体积显着大于3D靶区，提示乳腺癌胸壁照射时呼吸动度造成的靶区扩大不容忽视，可能造成冷区和脱靶，基于4DCT勾画ITV更精确合理。
　　 2.呼吸运动可能降低靶区的剂量及覆盖范围，影响程度与呼吸幅度相关，对于术后胸壁较薄、呼吸幅度较大的患者尤为明显。
　　 3.基于4DCT定位制定放疗计划，可有效避免冷点乃至脱靶现象，使乳腺癌胸壁IMRT更为精确。
　　 4.4DCT技术的应用在保证胸壁靶区照射精度的同时并不增加正常组织受照剂量，用于乳腺癌胸壁照射是安全可行的。

目录

声明

摘要

前言

材料与方法

1 研究对象

2 图像采集及治疗设备

3 CT扫描

4 靶区勾画

5 计划设计

6 评价指标

7 统计分析方法

结果

1 靶区体积的比较

2 plan3D和plan3D-A靶区剂量学的比较

3 plan4D和plan3D-A靶区剂量学的比较

4 危及器官剂量学的比较

附图

附表

讨论

结论

参考文献

综述 呼吸运动对乳腺癌放疗的影响及4DCT技术的应用

致谢

个人简历