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基于CBCT扫描分析头颈部肿瘤放疗摆位误差
目的 3D CRT/IMRT治疗前行CBCT扫描,测定分次治疗间摆位误差,为头颈部肿瘤制定放疗计划CTV外放PTV提供参考依据.方法 采用Varian-21EX直线加速器机载影像系统(OBI),在三维适形或调强放疗前行锥形束CT(CBCT)扫描,系统自动重建成断层图像,获得患者腹背、头脚、左右方向的摆位数据,并直接与治疗计划CT扫描图像相匹配得出两者间误差.结果 统计268组CBCT扫描摆位误差数据显示,在左右、头脚、腹背方向平均误差分别为(1.2±1.7)mm、(1.8±3.2)mm、(0.5±2.0)mm,绝对大值分别为7mm、12mm、7mm,以头脚方向的移动幅度稍大.小于3mm和5mm的误差在三个方向上分别为58%、43%、76%和85%、81%、94%.结论 通过对本组CBCT扫描测得的误差数据分析,头颈部肿瘤在设计三维适形或调强放疗计划外放PTV时,考虑由摆位而引起的误差边界(SM)一般要3～5mm.
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锥形束CT图像引导下子宫颈癌术后调强放疗摆位误差及计划靶区外扩范围的研究
随着放疗技术的发展,精确放疗在临床上的应用越来越广泛,子宫颈癌的放疗也由传统粗放的适形野照射发展为新型精确的调强放疗(intensity modulated radiotherapy, IMRT)[1].精确放疗方案的临床应用建立在位置精确和剂量精确的基础上,精确的摆位是放疗的有效保证,而锥形束CT(cone beam CT,CBCT)作为一种图像引导方式,在临床中的应用越加广泛.本研究对子宫颈癌术后IMRT患者进行了摆位误差测量并结合手动修正,以期为子宫颈癌术后IMRT计划靶区(planning target volume,PTV)的外扩提供参考.
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宫颈癌调强放射治疗靶区设计的临床研究
目的 探讨宫颈癌盆腔调强放射治疗(IMRT)的计划靶区变化对危险器官受照容积百分比的影响.方法 常规体外和腔内放射治疗的10例Ⅱb～Ⅲb宫颈癌患者.放疗前行CT扫描并勾画靶区,临床靶区(CTV)包括子宫、宫颈、阴道等原发肿瘤区域及髂总、髂外、髂内、闭孔、骶前淋巴结等区域及其周围组织,计划靶区(PTV)以CTV为基础向外放不同距离形成PTVA、PTVB、PTVC和PTVD,通过DVH图与传统前后两野等中心照射技术对比,了解随着计划靶区的变化,危险器官受照容积的变化.结果 膀胱和小肠接受30GY、40GY、45GY剂量的容积采用IMRT技术均小于前后两野照射技术,随着靶区的扩大,受照容积随之增加(P=0.000).但是,与前后两野对比,IMRT计划并非均能很好地保护直肠,靶区向后扩大≤10mm.直肠受照容积的变化才具有统计学差异(P=0.001),靶区扩大至15mm时,直肠受照容积无论是低剂量或是高剂量IMRT计划均大于前后两野照射.结论 采用IMRT技术代替常规体外放疗能减少膀胱、小肠和直肠受照容积,其优势随着计划靶区的扩大而减少,靶区的精确勾画和定位的高度重复性,以及对内在器官运动的了解,是IMRT的基础.
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锥形束CT图像分析鼻咽癌临床靶区外放的研究
目的:利用在线采集的千伏级锥形束CT(cone beam computed tomo-graphy,CBCT)图像,分析鼻咽癌放疗过程中摆位误差的大小,从而获得临床靶区(clinical target volume,CTV)的合理外放边界.方法:16例鼻咽癌患者均采用三维适形放疗或调强放疗.放疗过程中以传统的热塑面膜固定头颈部,激光灯摆位.分次放疗前患者在治疗床上进行CBCT扫描,并将CBCT图像与计划CT图像进行在线配准,根据配准得到的平移矢量调整治疗床的位置,从而修正摆位误差,并分别记录各个方向上平移矢量.结果:16例患者共计160组配准数据.为满足至少95%放疗分次的CTV接受处方剂量,计划靶区各方向上的外放间距均为4 mm.结论:鼻咽癌三维适形调强放疗时具有一定的摆住误差.基于千伏级CBCT图像分析的在线校正方法能减小该摆位误差,并有助于确定合适的CTV外放.
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生物影像研究进展及问题
自1895年伦琴发现X射线以来,放射影像对疾病诊断与指导治疗一直起着非常重要作用.随着正电子发射断层显像(positron emission tomography,PET)和单光子发射计算机断层显像(single photon emission computed tomography,SPECT)的研制成功,使放射影像从传统的解剖结构影像进入了生物影像阶段.与传统主要提供解剖学信息的放射影像相比,生物影像期望显示代谢的、功能的、生理和基因表型信息以及无创的三维放射生物学信息,即在放疗计划中除肿瘤靶区、临床靶区和计划靶区之外,还应显示生物靶区.这些研究进展为临床开展图像引导放疗(image guided radio-therapy,IGRT)提供了广阔前景.
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呼吸运动对胸腹部肿瘤精确放射治疗的影响
精确放射治疗是基于高清晰度CT或MR图像的精确定位、三维数字重建、三维治疗计划等为一体化的三维治疗技术.它的应用减少了邻近靶区正常组织器官的放射损伤,提高了肿瘤区照射剂量.初步结果显示可增加肿瘤的局部控制率[1],对那些以局部复发为主要致死原因的恶性肿瘤,通过增加肿瘤剂量可提高生存率.精确放射治疗要求照射野较小以便于提高肿瘤内剂量,而胸腹部肿瘤的生理运动如呼吸运动、心脏搏动的影响或肿瘤相关的影响如肺不张、阻塞性炎症的变化及治疗前、中、后体重的增加或减少均严重影响靶区的精度,使计划靶区和实际靶区剂量的吻合程度误差较大.有报道这一差异可达10%以上[2],由此认为精确放射治疗用于胸腹部肿瘤应充分考虑这一因素.笔者就呼吸运动对靶区的影响及相应措施做一综述.一、呼吸运动对胸腹部肿瘤靶区边界的影响
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锥形束CT测量鼻咽癌放疗计划靶区外放研究
放疗靶区中为了弥补靶区运动和摆位误差等不确定因素而设定了临床靶区(CTV)-计划靶区(PTV)和危及器官计划靶区(PORV)外放范围.笔者通过17例鼻咽癌患者应用锥形束CT(CBCT)精确分析靶区运动和摆位误差,建立群体化CTV-PTV和PORV外放.
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呼吸运动对周围型肺癌位置的影响及其数学模型的建立
胸腹部肿瘤的生理运动如呼吸、心跳等严重影响计划靶区剂量和实际靶区剂量的吻合程度以及靶区邻近重要器官的受照剂量,而且在不同种族的人群中可能存在差异,为了了解中国人呼吸运动对周围型肺癌计划靶体积的影响,笔者对54例患者做了CT测量并建立了相关数学模型.
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眶内Castleman's病一例
患者男,56岁.因"右眼红肿,眼球突出1年半"先后在多家医院眼科就诊,给予抗炎等治疗,疗效不佳.右眼眶CT扫描示右眼眶内眼环后外部局限性软组织肿块,外直肌受累显示不清,眼球突出;诊断为右眼眶肿物.并于2007年12月28日在天津医科大学第二医院行"前路开框肿瘤切除术",术中将肿物分离后大部切除,残留少量肿瘤与外直肌不能分开,为保留外直肌功能未予切除.术后病理:(右眼眶)Castleman's病,混合型.免疫组化:散在CD20(+),个别CD45RO(+).给予三维适形放疗,临床靶区外放6 mm为计划靶区,2 Gy/次,1次/d,5次/周,DT40 Gy.随访至今患者一般情况良好,视力正常.
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肺癌放疗中四维CT技术与传统方法勾画靶区计划比较
目的 比较肺癌放疗中四维CT(4D-CT)技术与传统方法勾画计划靶区体积(PTV)的治疗计划差异.方法 选择10例肺癌患者,均行4D-CT及普通螺旋CT定位扫描,分别采用4D-CT和常规经验外扩PTV方法确定计划靶区(PTV4D和PTWconv)和制定治疗计划(Plan4D和Planconv),测量大体肿瘤体积(GTV)质心在三维方向上随呼吸运动的位移,计算三维空间位移向量| (v)|.比较4D-CT技术与传统方法所得PTV、双肺平均受量(MLD)、双肺V5(Vx表示接受xGy照射的百分体积)、双肺V1o、双肺V15、双肺V20、心脏平均受量(MHD)、心脏V30、心脏V40、99％靶体积受照剂量(D99)和95％靶体积受照剂量(D95)的变化,并分析其与三维空间位移向量|(v)|的关系.结果 10例患者中,8例患者PTV4D＜ PTVconv,减少(13.0±8.0)％(P=0.018),2例患者PTV4D＞ PTVconv.GTV质心三维空间位移向量|(v)|为(0.78±0.72)cm.MLD4D较MLDconv减少(8.6±9.9)％(P=0.037).Plan4D的双肺V5、V10、V15、V20分别较Planconv减少(7.2±10.5)％、(5.5±8.9)％、(6.5±8.4)％和(5.7±7.4)％(均P＜0.05).10例患者Plan4D和Planconv的D99分别为(56.68±1.82) Gy和(56.12±2.23) Gy(P=0.092),Plan4D和Planconv的D95分别为(60.04±0.46) Gy和(59.86±0.51) Gy (P =0.026).PTV4D/PTVconv与三维空间位移向量| (v) |呈正相关关系(P =0.008),D994D/D99conv与| (v) |呈负相关关系(P=0.002),D994D/D99conv、(MLDconv-MLD4D)/MLDconv、双肺(V5conv-V54D)/V5conv、双肺(V10conv-V104D)/V10conv、(MHDconv-MHD4D)/MHDconv、心脏(V30conv-V304D)/V30convv与PTV4D/PTVconv呈负相关关系(均P＜0.05).结论 4D-CT可准确评价肺部肿瘤随呼吸运动的位移,应用4D-CT数据定义靶区及制定计划,可缩小肿瘤动度小的PTV,提高靶区内剂量,减少正常组织受量,对于肿瘤动度大的患者,可在不明显增加正常组织受量的前提下,避免靶区遗漏.
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胃癌D2根治术后调强放疗与三维适形放疗的剂量学比较及临床疗效分析
近年来,大量临床研究证实了胃癌D2根治术同步放化疗可以提高生存率,减少复发[1-2].近年来开展的调强适形放疗可以改善靶区的剂量分布和减少正常组织的受照剂量,近期的研究表明,胃癌应用调强放射治疗相对常规治疗有明显的剂量学优势[34],可以在给予靶区相似剂量照射的同时减少正常组织的照射剂量.本研究通过胃癌根治术后调强放疗(IMRT)与三维适形放射治疗(3D-CRT)计划进行比较研究,分析各个计划中计划靶区(PTV)、肾脏、肝脏、脊髓的剂量分布,并报告IMRT联合同期化疗的临床疗效.
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基于3D-CT与4D-CT定义的非小细胞肺癌计划靶区比较
目的 探讨基于3D-CT轴位扫描所定义的计划靶区(PTVvector)与基于4D-CT定义的计划靶区(PTV4D)的位置和体积差异.方法 适合三维适形放疗(3D-CRT)的非小细胞肺癌(NSCLC)患者共28例,其中,16例肿瘤位于肺上叶为肺上叶组,12例肿瘤位于肺中下叶为肺中下叶组,均于同次CT模拟定位时序贯完成胸部常规3D-CT轴位扫描和4D-CT扫描.基于3D-CT图像GTV及其运动矢量定义PTVvector:GTV外扩7 mm形成CTV,在CTV基础上依据4D-CT测得的肿瘤三维运动矢量均匀外扩形成ITVvector,然后再外扩3 mm,形成PTVvector;基于4D-CT图像各时相GTV融合定义PTV4D:10个时相的GTV分别外扩7 mm形成各时相的CTV,10个时相的CTV融合形成ITV4D,ITV4D外扩3 mm形成PTV4D.对比PTVvector和PTV4D靶区位置、体积及包含度差异,分析三维运动矢量和相关参数的相关性.结果 肺上叶和肺中下叶两组肿瘤中心三维运动矢量中位数分别为2.8和7,0 mm,差异有统计学意义(z=-3.485,P<0.05).肺上叶组PTVvector和PTV4D中心点坐标仅在x轴上差异有统计学意义(z=-2.010,P<0.05),肺中下叶组两靶区中心点坐标仅在;轴上差异有统计学意义(z=-2.136,P<0.05).肺上叶组PTV4D与PTVvector比值的中位数为0.75,肺中下叶组为0.52,两比值与肿瘤三维运动矢量的相关性差异均有统计学意义(r=-0.638、-0.850,P<0.05).PTVvector与PTV4D彼此间包含度的中位数分别为66.39%和99.55%,两者与肿瘤的三维运动矢量相关性差异有统计学意义(r=-0.814、0.613,P<0.05).结论 基于4D-CT定义的PTV4D明显小于基于3D-CT定义的PTVvector,两者的比值及相互包含度均与肿瘤三维运动矢量显著相关.
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CBCT影像引导非小细胞肺癌三维适形放疗靶区位置及体积变化分析
尽管三维适形放疗(3D-CRT)以其照射野形状和剂量分布与肿瘤靶区的适形性为非小细胞肺癌(NSCLC)照射剂量的提高和正常组织的保护创造了条件,但摆位误差和器官运动等因素的影响导致了NSCLC 3D-CRT治疗计划制定时计划靶区(PTY)确定和施照过程中肿瘤位置的不确定性,而影像引导放疗(IGRT)是分析和解决摆位误差和器官运动等因素对PTV确定及其施照过程中肿瘤位置变化影响的重要途径.
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基于Eclipse Scripting API的放疗计划DVH 评估软件的开发
目的:开发剂量体积直方图(dose-volume histogram,DVH)评估软件,使放疗物理师能对放疗计划DVH进行自动化评估.方法:利用Eclipse软件内置的应用程序开发接口Eclipse Scripting API进行开发,以Eclipse功能插件的形式运行,检索和读取放疗计划危及器官和计划靶区的DVH信息,并与评估标准进行比较,生成评估结果.结果:DVH评估软件能在1.0～1.5 s内完成一个放疗计划(包含全部危及器官和计划靶区)的DVH评估,得到精确的评估结果.结论:利用DVH评估软件能够快速、高效、精确地评估放疗计划的DVH,减少了评估用时,提高了放疗物理师制订放疗计划的工作效率.
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基于CTVision扫描分析鼻咽癌放疗摆位误差
目的:探讨CTVision在鼻咽癌调强放射治疗中摆位误差的监测,为鼻咽癌制定放疗计划CTV外扩PTV提供参考依据.方法:鼻咽癌患者以热塑膜固定头颈部,激光灯摆位,行调强放疗前采用西门子CTVision图像引导放疗系统的千伏级CT扫描仪扫描,系统自动将扫描图像与治疗计划CT图像匹配,并计算出患者x(左右)、y(头脚)、z(腹背)方向上摆位误差数据.调整治疗床,修正摆位误差.结果:统计80例患者在x、y、z方向上系统误差(均数)±随机误差(标准差)分别为(-0.56±1.65 )mm、(-0.22±2.90)mm、(-0.45±1.89)mm,所有误差均小于3 mm.结论:通过对本组数据分析,鼻咽癌三维适形调强放疗有一定误差.基于CTVision图像分析在线修正方法能减少摆位误差,并有助于确定CTV的合理处方.
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兆伏级锥形束CT在头颈部肿瘤放疗摆位中的应用
目的:采用直线加速器机载的兆伏级锥形束CT(MV-CBCT)扫描技术对头颈部肿瘤调强放疗的摆位误差进行探讨.方法:对接受调强放射治疗的头颈部肿瘤患者在首次放疗前进行MV-CBCT扫描,以后每周扫描1次,分别记录扫描图像相对于治疗计划图像靶中心点位置在左右、头脚、前后各方向上的偏移量,以判断摆位的准确性.结果:本组对101例头颈部肿瘤患者共进行MV-CBCT扫描535次,平均误差分别为:左右(1.04±0.51) mm、头脚(1.81±0.79)mm、前后(1.93±0.95) mm.结论:使用MV-CBCT扫描系统能较准确快捷地检测和修正摆位误差,从而能有效地改善和提高摆位精度,为精确放疗技术的实施提供可靠保证,并为医生勾画靶区的外放边界提供参考依据.
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基于IGRT的宫颈癌调强放射治疗摆位误差对剂量学影响的探讨
目的:利用图像引导调强放射治疗(image guided radiation therapy,IGRT)技术,探讨摆位误差对宫颈癌调强放射治疗剂量学的影响,为下一步确定计划靶区(planning target volume,PTV)合适的外扩边界打下基础.方法:选取采用IGRT技术治疗的宫颈癌患者20例.将20例患者X(左右)、Y(头脚)、Z(腹背)3个方向的平移误差反向输入Pinnacle计划系统,重新计算后评估摆位误差对靶区和危及器官如膀胱、直肠剂量分布的影响.结果:摆位误差使PTV的小剂量和平均剂量分别减少139.29和48.19 cGy,表明摆位误差明显降低了95％的PTV体积受照剂量,与原计划相比偏差为5.12％;误差修正之后降低了膀胱和直肠的受量,对小肠受照剂量无明显改变.结论:摆位误差不仅使PTV剂量降低,还增加了危及器官的受照体积,同时影响了靶区的适形度和均匀性.
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呼吸运动对肺癌治疗靶体积影响的探讨
目的 研究在肺癌放射治疗过程中呼吸运动对靶体积的影响.方法 选择52例肺癌患者,其中男性38例,女性14例；年龄38 ～ 86岁,中位年龄60岁.进行三维适形放射治疗(3D-CRT)定位时通过训练患者自主控制呼吸,分别在平静呼吸吸气末屏气和呼气末屏气及不控制呼吸(平静自主呼吸)3种情况下,用螺旋CT快速扫描采集图像,将3组图像传输至计划系统,将前两组进行图像融合,勾画个体化放射治疗靶区,并与第3组不控制呼吸情况下所勾画的个体化放射治疗靶区进行靶体积比对.结果 有41例成功进行图像融合,勾画出个体化放射治疗靶区.肺部病变随呼吸运动产生的靶体积变化差异有显著统计学意义(P=0.000＜ 0.01),其中上肺野35.55％,中肺野19.17％,下肺野45.73％.结论 应用CT-CT图像融合后进行靶区计划设计能有效避免在肺癌放射治疗中因呼吸运动所造成的靶区遗漏.
关键词： 肺癌 计划靶区 呼吸运动 CT/CT图像融合技术 剂量分布 -
宫颈癌盆腔调强放射治疗的计划靶区变化对危险器官受照容积百分比的影响
目的 探讨颈癌盆腔调强放射治疗(IMRT)的计划靶区变化对危险器官受照容积百分比的影响.方法 选取收治的Ⅱb～Ⅲb宫颈癌患者16例,均行常规体外和腔内放射治疗,放疗前行CT扫描,并勾画靶区,CTV(临床靶区)包括宫颈、子宫、阴道等原发肿瘤区域以及髂前、髂外、髂内淋巴结等区域及其周围组织,PTV(计划靶区)以临床靶区为基础,向外放不同距离形成PTVA、PTVB、PTVC、PTVD,经HVH图分析,并与传统前后两野等中心照射作比较,了解计划靶区的变化,进而了解小肠、直肠、膀胱等危险器官受照容积的变化.结果 经DVH图分析,IMRT的PTVA、PTVB、PTVC、PTVD膀胱和小肠接受30 Gy、40 Gy、45 Gy不同剂量时,其受照容积逐渐增加,差异有统计学意义(P＜0.05);但直肠的IMRT技术与前后两野对比,IMRT的PTV并非能很好保护直肠,PTV向后扩大≤10 mm时,直肠受照容积的变化明显,差异有统计学意义(P＜0.05).结论 Ⅱb ～Ⅲb宫颈癌患者采用IMRT治疗可减少直肠、小肠、膀胱等危险器官受照容积,该方法的优点在于危险器官受照容积随着计划靶区的扩大而减少,以及精确勾画靶区和高度重复性的定位.
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主动呼吸控制系统在肺癌放射治疗靶区个体化设计中的应用
目的 评价主动呼吸控制方法在肺癌放射治疗靶区个体化设计中的应用及可行性.方法 对15例肺癌患者在三维适形放疗定位时通过主动呼吸控制系统分别在平静呼吸吸气末和呼气末螺旋CT快速扫描采集图像,将两组图像传输至计划系统,进行图像融合,勾画个体化放疗靶区,并测量病变在平静呼吸时的位移距离.结果 全组15均成功进行图像融合,勾画出个体化放射治疗靶区.肺部病变随呼吸运动产生的移动距离(设定X轴为身体左右方向,Y轴为身体前后方向,Z轴为头脚方向),X轴方向为(0.35±0.23) cm(范围0.00～0.80 cm),Y轴方向为(0.16±0.15) cm(范围0.00～0.5 cm) ,Z轴方向为(0.90±0.42) cm (范围0.30～1.80 cm).结论 应用主动呼吸控制系统能在肺癌放射治疗靶区勾画中实现个体化设计.
