呼吸门控系统在肺癌放射治疗中的应用研究

摘要

呼吸运动显著的影响了肺肿瘤的位置和大小。为了确保肿瘤靶区不“漏照”，需要考虑呼吸运动的影响。临床上是在CTV的基础上群体化外扩安全边界（IM+SM）即得到肿瘤的计划靶体积PTV。群体化的安全边界外扩极大的增加了肿瘤周围的正常组织被包含在PTV以内的概率，导致了更多的肿瘤周围正常组织“暴露”在高剂量区，增加了相应的正常组织并发症的风险，限制了肿瘤靶区放疗剂量的提高。深吸气屏气的呼吸门控技术可有效减少肿瘤在头脚方向的运动幅度，减小了因呼吸运动导致CTV需要外扩的安全边界值，从而缩小计划靶区PTV的体积，尤其对于胸部肿瘤，门控技术增加了肺组织容积，减少了危及器官接受到的平均剂量与受照射的体积，从而更好的保护了正常组织，在保证相同的正常组织并发症概率的前提下，有望进一步提高肿瘤靶区的放疗剂量。
　　本研究应用自由呼吸门控技术和深吸气屏气的门控技术对肺癌患者定位分别行4D-CT(Four-dimensional computed tomography)扫描、FB-Gatingg(Free Breath Respiratory Gating)扫描以及DIBH-Gating（Deep Inspiration Breath Hold-Gating）扫描，分别设计三套放疗计划方案，分析比较每位患者三套不同放疗计划，探讨了呼吸门控技术应用于肺癌的剂量学优势以及临床可行性，为以后其它部位肿瘤的Gating研究提供临床参考。
　　选择12例浙江省肿瘤医院病理证实为肺癌的患者分别行自由呼吸门控（FB-Gatingg）、深吸气屏气门控（DIBH-Gating）以及4D扫描，最后10例患者采用了自由呼吸门控放射治疗（Gating），其中2例患者退组。观察测量了10例患者行自由呼吸扫描时肿瘤靶区的运动偏移误差以及膈肌的重复性，在4D-CT、FB-Gatingg以及DIBH-Gating的CT图像上分别进行计划设计即Plan4D、PlanFB-Gatingg、PlanDIBH，在满足相同的临床条件的基础上，评估 Plan4D、PlanGating、PlanDIBH三套计划中内靶区ITV、计划靶区PTV的体积大小、危及器官（OARs）的剂量学差异。10例患者中自由呼吸时，肿瘤靶区在X、Z、Y轴方向的平均移动度分别是（1.46±0.56）mm、（2.47±1.85）mm、（7.45±5.53）mm；同时膈肌移动度为12.65±5.6mm（7.0～16.2mm）。4D-CT、FB-Gatingg以及DIBH-Gating中肿瘤靶区GTV的体积大小差别不大，但由于呼吸运动的影响不一样导致内靶区ITV不同，4D-CT和自由呼吸门控 ITV分别为（（111±45）vs（94±44）cm3），故PTV体积大小差异显著，PTV4D、PTVFB-Gatingg、PTVDIBH分别是(（190±57） vs（163±60）vs（116±42）cm3)。4D计划、FB-Gatingg计划以及DIBH-Gating计划中肺的V20％分别为(20.17±4.50)vs(18.45±4.55)vs(15.90±3.66)，其中，较4D计划，DIBH-Gating计划中肺的V20降低了21.1％。
　　呼吸门控技术用于肺癌放射治疗是切实可行的。较 DIBH-Gating技术，FB-Gatingg技术，可以在自由呼吸状态，患者治疗的重复性较好。较4D-CT相比，DIBH-Gating技术可明显缩小靶体积，增大肺组织的容积，降低肺接受到的剂量，但实施过程较复杂、重复性较差。故在剂量学以及靶区体积比较：DIBH-Gating计划优于FB-Gatingg计划优于4D-CT计划。

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第1章 绪 论

1.1 研究背景

1.2 呼吸运动影响肺癌放疗

1.3 常见的减少呼吸运动办法

1.4课题的研究意义及工作安排

第2章 呼吸门控系统与4D-CT的原理与联合

2.1 呼吸门控技术的研究

2.2 4D-CT过程与临床应用

第3章 材料和方法

3.1病例资料与标准

3.2 材料设备

3.3 体位固定与CT扫描

3.4 CT图像的靶区勾画

3.5 计划设计与评估

3.6 数据统计

3.7 加速器治疗

第4章 结 果

4.1 呼吸门控技术的可行性

4.2 呼吸过程中膈肌的影响

4.3 靶区体积比较

4.4 危及器官的比较

第5章 讨 论

5.1 呼吸门控技术的可行性

5.2 膈肌对肺肿瘤的影响

5.3 GTV的安全边界

5.4 靶区体积以及剂量学比较

5.5 肺的并发症概率NTCP

5.6 Gating与4D-CT计划的缺点

第6章 总结与展望

6.1 结论与不足

6.2 工作展望

参考文献

作者攻读学位期间的研究成果

致谢