应用4d-CT技术确定食管癌内靶体积及其剂量学研究

摘要

目的:本研究拟应用4D-CT(four-dimensionalcomputedtomography)定位技术，探讨4D-CT定位在食管癌内靶区勾画中的作用，并比较3D计划和4D计划的靶区体积及相关剂量学差异，评价4D计划的几何学及剂量学优势，探讨其应用于食管癌放疗的临床意义。同时在口服造影剂前后分别进行定位扫描，比较两者靶区体积方面的差别，评价该方法在食管癌GTV勾画中的实际意义。
　　 方法:选择19例Ⅰ-Ⅲ期食管癌患者，每位患者在同次CT模拟定位时首先完成3D-CT平扫，后口服5％碘海醇并在强化下序贯完成3D-CT、4D-CT扫描。在普通3D-CT上勾画3D计划的GTV和正常器官;在4D-CT每个扫描层次的10个呼吸时相的CT序列图像中逐个时相勾画4D计划的IGTV，保存到4D-CT的20％序列上，在20％CT序列上勾画正常器官。利用三维治疗计划系统根据PTV3D，PTV4D，为每例患者设计三套放疗计划:3D计划、3DC计划、4D计划。PTV3D、PTV3DE分别由平扫CT、强化CT中勾画的GTV四周外扩0.5cm、上下外扩3cm至CTV，再外扩0.5cm获得，来包括呼吸运动和设备误差;PTV4D由4D-CT的10个CT序列图像中逐个时相勾画的IGTV，四周外扩0.5cm、上下外扩3cm至CTV再外扩0.5cm获得，来包括设备误差。三套计划的处方剂量、射野方式均相同。比较3D计划与4D计划中靶区体积、靶区位移及正常器官剂量学的差异;比较3D计划与3DC计划中靶区剂量学变化。同时比较口服造影剂前后GTV的体积，其分别命名为GTV3D、GTV3DE，评价该方法在食管癌GTV勾画中的实际意义。
　　 结果:
　　 1.靶区体积比较
　　 1.1GTV的体积:GTV3D的平均体积为46.94±34.47cm3，GTV3DE平均体积为47.54±35.18cm3。GTV3DE体积小于GTV3D体积的有9例，GTV3DE体积大于GTV3D体积的有10例。Z检验统计量为-1.489，双侧概率为P=0.136。按α=0.05水准，认为口服碘海醇溶液对食管癌靶区体积尚无影响。
　　 1.2PTV的体积:PTV3D的中位体积为178.05(115.91)cm3，PTV3DE的中位体积为175.67(127.74)cm3，PTV4D的中位体积为195.19(150.80)cm3。PTV4D体积小于PTV3DE体积的有1例，PTV4D体积大于PTV3DE体积的有18例。Z检验统计量为-3.300，双侧概率为P=0.001。按α=0.05水准，认为PTV4D体积大于PTV3DE体积有统计学意义。PTV4D体积均大于PTV3D体积，Z检验统计量为-3.823，双侧概率为P=0.000。按α=0.05水准，认为PTV4D体积大于PTV3D体积有统计学意义。
　　 2.X、Y、Z轴方向上的比较
　　 2.1中段食管癌:肿瘤靶区呼吸动度均值在X、Y、Z轴方向上平均位移分别为0.25±0.26cm(范围:0.04-0.59cm)、0.04±0.38cm(范围:0.00-0.80cm)和0.10±0.15cm(范围:0.00-0.37cm)，三维方向上仅X轴位移有统计学差异(P=0.014)，Y、Z轴均无统计学意义(P=0.776，P=0.932)。
　　 2.2下段食管癌:肿瘤在X轴方向上中位位移为0.02(0.36)cm（范围:0.05-0.69cm）、Y轴方向上平均位移为0.25±0.69cm(范围:0.15-1.65cm)、Z轴方向上中位位移为0.05(0.27)cm(范围:0.00-0.87cm)，但三者均未有统计学差异（P值分别为0.722、0.307、0.208）。
　　 3.靶区剂量学比较:V100-3DPlan和V100-3DCPlan分别为95.69±0.94％、88.62(9.84)％，V100-3DCPlan较V100-3DPlan降低了9.44±7.50％(P=0.000)，有统计学差异。V95-3DPlan和V95-3DCPlan分别为99.79(0.26)％，95.17(6.20)％，V95-3DCPlan较V95-3DPlan降低了6.21±6.19％(P=0.001)，差异有统计学意义。V90-3DPlan和V90-3DCPlan分别为99.99(0.03)％,97.19(3.78)％,V90-3DCPlan较V90-3DPlan降低了约4.26％(P=0.000)，差异有统计学意义。
　　 4.肺作为危及器官的剂量学比较
　　 4.1两种不同计划中肺V5的剂量学比较:V5-3DPlan＜V5-4DPlan，V5-4DPlan中肺V5较3D计划增加2.05％(P=0.016)，有统计学差异。
　　 4.2两种不同计划中肺V20的剂量学比较:和V5的评价结果相似，比较两种计划V20的体积百分比，V20-3DPlan＜V20-4DPlan，V20-4DPlan较V20-3DPlan增加1.06％(P=0.018)，有统计学差异。
　　 4.3两种不同计划中肺V30的剂量学比较:比较两种计划V30的体积百分比，V30-3DPlan＜V30-4DPlan，V30-4DPlan较V30-3DPlan增加0.64％(P=0.083)，无统计学差异。
　　 4.4不同计划中肺MLD的剂量学比较:MLD-4DPlan较MLD-3DPlan增加47.00±105.89cGy(P=0.069)，无统计学差异。
　　 5心脏作为危及器官的剂量学比较:MHD-4DPlan较MHD-3DPlan增加218.58±283.888cGy(P=0.004)，有统计学差异。
　　 结论:
　　 1.在CT模拟定位时口服造影剂，不仅可以清晰显示食管在体内的位置及其相应结构，又可使得CT图像与食道造影相结合，为准确勾画食管癌靶区提供了方法。并且，本研究显示该方法不增加GTV体积，可作为食管癌定位时应用;
　　 2.食管癌放疗应考虑呼吸动度对其内靶区的影响，尤其是造成漏照的可能，其PTV应包括因呼吸运动造成的个体化靶区位移引起的边界外扩;
　　 3.4D-CT定位技术能通过勾画内靶区确定个体化外扩边界，以有效避免靶区遗漏、提高放疗精确度;
　　 4.4D-CT放疗计划不增加肺、心脏、脊髓等危及器官受量。

目录

声明

摘要

前言

材料与方法

1 研究对象

2 治疗设备

3 固定体位

4 定位扫描

5 靶区勾画

6 计划设计

7 评价指标

8 统计学方法

结果

1 扫描数据

2 靶区体积比较

3 X、Y、Z轴方向上比较

4 靶区剂量学比较

5 肺作为危及器官的剂量学比较

6 心脏作为危及器官的剂量学比较

附图

附表

讨论

结论

参考文献

综述

致谢

个人简历