立体定向消融放疗过程中肺部肿瘤体积及中心位置变化的量化分析

摘要

背景和目的:
　　立体定向消融放疗（stereotactic ablative radiotherapy；SABR）,又被称为立体定向体部放疗（stereotactic body radiotherapy; SBRT）作为一种最新的放疗技术已经应用于早期非小细胞肺癌（non-small-cell lung cancer;NSCLC)患者及肺部寡转移瘤患者,而且也为近些年来的研究热点。SABR技术可使靶区周围正常组织受照剂量最小化而靶区接受的等效生物剂量（biological equivalent dose;BED）高达常规放疗的2倍。然而，放疗过程中分次内及分次间肿瘤中心位置的变异及放疗过程中肿瘤体积的变化都会影响到放疗的精准性。在肺癌的常规放疗过程中，尽管肿瘤体积变化存在很大的异质性，但整体的趋势是趋向于缩小。与常规放疗模式不同,SABR治疗单次剂量高且分割次数较少，可能会引起放疗过程中肿瘤体积及中心位置变化模式不同。测量肺部肿瘤在SABR过程中分次间肿瘤体积及中心位置的变化，观察肺部肿瘤体积及中心位置的变化趋势，为个体化修订肺癌 SABR的靶区和治疗计划或自适应放疗（adaptive radiation therapy;ART）提供客观依据。
　　材料和方法:
　　自2011年10月至2014年10月，共有66例肺癌患者（共71枚肿瘤）在河南省肿瘤医院放疗科接受SABR治疗，模拟定位过程在飞利浦大孔径16排螺旋CT模拟机（Phillip Brilliance TM Big Bore CT）上进行，其中34枚肿瘤接受3D-CT(three dimensional-CT)扫描，在3D-CT上勾画大体肿瘤靶区（gross tumor volume;GTV），计划靶区（Planning target volume; PTV)的外扩则在GTV的基础上在腹背及左右方向上各外扩5mm，而在头脚方向上外扩10mm，该部分患者并在CT-vision加速器上接受治疗，每次治疗前均采用CT on-rail系统的CT扫描进行验证；37枚肿瘤接受4D-CT(four dimensional-CT)扫描，在4D-CT上勾画内靶区（internal target volume;ITV），PTV的外扩则在ITV的基础上在头脚、腹背及左右方向上均匀外扩5mm，该部分患者在Varian加速器上接受治疗，每次治疗前均采用CBCT扫描进行验证。治疗结束后，将每次验证CT图像与其对应的定位CT定位图像进行骨性配准，进而在验证CT图像上勾画GTV或ITV,并在放疗计划系统中确定靶区中心位置。测量分次间肿瘤体积变化时以第1次治疗前验证CT所测得的靶区体积为基线，应用广义估计方程对体积变化趋势及可能影响肿瘤体积变化的因素进行分析。测量分次间肿瘤中心位置变化时以定位CT所测得的靶区中心位置为基线，在头脚、腹背及左右方向上分别测量肿瘤中心位置变化，并进一步计算三维位移向量。
　　结果:
　　无论行3D-SABR还是4D-SABR，治疗过程中肿瘤体积的缩小均无统计学意义（P值分别为0.069和0.453）。直径是体积变化的有效预测因子，直径≤3cm的肿瘤较直径＞3cm者体积缩小相对更明显（P=0.000）。肿瘤位置（P=0.246）与治疗方式（P=0.369）与肿瘤体积变化无明显相关。在采用3D-SABR的34枚肿瘤中，总体的三维向量移动为5.2±3.1 mm（范围：0.2-15.9mm）。肿瘤GTV的中心位置移动在腹背方向为-0.7±4.5 mm,头脚方向为0.2±3.1 mm，左右方向为0.4±2.4 mm。而在采用4D-SABR的37枚肿瘤中，总体的三维向量移动为4.4±2.5 mm(范围:0.4-13.8 mm)。肿瘤ITV的中心位置移动在头脚方向、腹背方向及左右方向上分别为-0.7±2.7 mm,-1.4±3.4 mm和-0.5±2.2 mm。
　　结论:
　　尽管 SABR治疗过程中肿瘤有退缩趋势，但并无统计学意义，因而并不需要像常规放疗一样进行缩野照射。然而，3D-SABR和4D-SABR第一次治疗结束后肿瘤体积发生短暂的增大，GTV或ITV外扩边界时需要考虑这些变异。虽然肿瘤中心位置移动在三个方向上均较小，但移动的绝对值≥5mm约占所有的1/3，这提示PTV的边界不足，尤其是在腹背方向。理想情况下，应该由分次间肿瘤中心位置移动、肿瘤体积变化及摆位误差等共同来决定肺部 SABR的个体化PTV制定。尤其是当肿瘤临近重要正常组织时，例如气管、胸壁等，患者可以从监测治疗期间肿瘤体积及位置变化并个体化修订放疗计划中获益。总之，为避免 SABR过程中靶区漏照及正常组织过量照射，每次照射前必须进行图像引导验证。

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中英文缩略词表

1 前言

2 材料与方法

2.1 患者的筛选

2.2 SABR技术流程

2.3 统计学方法

3 结果

3.1 患者及肿瘤基线资料

3.2 SABR过程中分次间肿瘤体积变化

3.3 分次间肿瘤中心位置变化

4 讨论

4.1 SABR过程中的误差来源

4.2 分次间肿瘤体积变化

4.3 分次间肿瘤中心位置变化

4.4 研究的不足与展望

5 结论

参考文献

综述:立体定向消融放疗在早期非小细胞肺癌及肺部寡转移瘤中应用的研究进展

个人简历

攻读学位期间发表文章及参加会议、获奖情况

致谢