胃癌放療中影響靶區(qū)不確定性因素及其對劑量分布的影響分析.pdf

1、本文就胃癌放療中影響靶區(qū)不確定性因素及其對劑量分布的影響進(jìn)行了分析，主要分以下幾部分展開： 第一部分治療擺位誤差引起的不確定性 目的: 治療不確定性分析因素中,治療時(shí)的擺位誤差是一常見原因.它包含隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差.測量胃癌治療中總體擺位誤差,量化分析隨機(jī)和系統(tǒng)擺位誤差,為計(jì)算PTV邊界及劑量分布研究提供信息. 材料與方法: 治療期間,每周2次采集00和900時(shí)的擺位圖像,與DRR進(jìn)行比較,得出每

2、例患者的擺位誤差.圖像處理采用Image-J軟件,傳輸采用DICOM格式.計(jì)算每例患者在頭腳,左右和前后三軸方向上的擺位誤差,計(jì)算PTV邊界和對應(yīng)的CTV覆蓋率,并計(jì)算三維擺位誤差矢量值與靶區(qū)的覆蓋率. 結(jié)果: 頭腳方向需10.0mm,前后方向?yàn)?.0mm,左右方向最小為4.0mm.誤差的分布呈高斯分布.擺位誤差發(fā)生的頻度在三軸方向分布也有不同,主要發(fā)生在-6 mm~6mm區(qū)域,但頭腳方向的頻度分布有不對稱,有系統(tǒng)誤差存

3、在.三維移動(dòng)矢量計(jì)算需要10.0mm邊界才能達(dá)到92％的覆蓋率. 結(jié)論: 以頭腳方向的變化最大,左右方向最小,在對由擺位誤差引起的邊界設(shè)置時(shí)需分別對待.采用圖像引導(dǎo)放療技術(shù),可行在線或離線糾正,在保證靶區(qū)覆蓋率的前提下,減小靶區(qū)SM邊界,更好地保護(hù)正常組織. 第二部分器官/靶區(qū)移動(dòng)的不確定性造成的影響 目的: 了解呼吸對靶區(qū)移動(dòng)的影響度,分析采用主動(dòng)呼吸控制ABC方法后,靶區(qū)移動(dòng)減小的程度,剩余移

4、動(dòng)發(fā)生的相關(guān)因素,同時(shí)為計(jì)算移動(dòng)對靶區(qū)劑量影響的研究提供數(shù)據(jù). 材料與方法: 2005-2006年治療的22例胃癌術(shù)后,術(shù)后病理證實(shí)為T3/N+,需接受術(shù)后輔助放療的患者.術(shù)中在瘤床/淋巴結(jié)引流區(qū)放置銀夾,作為觀察靶區(qū)運(yùn)動(dòng)的標(biāo)記.體位固定采用真空氣墊.在定位前訓(xùn)練患者進(jìn)行屏氣,要求穩(wěn)定屏氣時(shí)間可達(dá)40秒.最長訓(xùn)練時(shí)間為5天,如患者無法耐受則不能采用ABC技術(shù).與治療相同體位,每周模擬機(jī)下采集00和900自由呼吸時(shí)相圖像各

5、20幅(3幅/秒),同樣方法,主動(dòng)呼吸門控ABC時(shí)00和900圖像各20幅,重復(fù)采集2次.標(biāo)記銀夾后Image J處理圖像,測定自由呼吸和ABC時(shí),銀夾在三軸上的移動(dòng)；ABC控制呼吸后的移動(dòng),包括殘余移動(dòng),同次放療間移動(dòng)和分次放療間移動(dòng). 結(jié)果: 自由呼吸時(shí)以頭腳方向的移動(dòng)度最大,左右方向大移動(dòng)最小,前后移動(dòng)平均為5.5mm:在采用自動(dòng)呼吸控制ABC后,三個(gè)軸間移動(dòng)無明顯差異.ABC控制后,頭腳和前后方向有明顯的減小(p

6、<0.01),而左右方向無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(p>0.05). 結(jié)論: 在胃癌的放療中,由呼吸運(yùn)動(dòng)引起的靶區(qū)移動(dòng),在平靜自由呼吸狀態(tài)下,以頭腳方向?yàn)樽畲?左右方向最小.如不采用控制呼吸的方法,擴(kuò)大CTV到PTV邊界時(shí),需注意區(qū)別對待.在采用主動(dòng)呼吸控制.ABC技術(shù)后,均值的幅度在卜2mm,明顯減小,且在三個(gè)方向上的移動(dòng)度x,y,z三個(gè)軸方向上相似.但即使如此,仍有同次治療不同分割間,不同治療間的移動(dòng)需注意. 第三部分靶區(qū)

7、確定勾畫中的不確定性的影響 目的: 適形及調(diào)強(qiáng)放療提高了對靶區(qū)幾何形狀正確性的要求,靶區(qū)范圍的確定和勾畫是治療的第一步,其造成的是系統(tǒng)誤差,從而影響整個(gè)治療過程.勾畫過程中受多種因素影響.圖像采集和獲取方法,勾畫者間誤差等,此部分研究的是勾畫者自身不同時(shí)間內(nèi)靶區(qū)勾畫的差異. 材料和方法: 2005-2006年治療的22例胃癌術(shù)后,分期為II-IV期,放療劑量為45-55Gy/25-30次.定位CT的層厚為

8、5mm,共采集3次定位CT的圖像.CT的獲取時(shí)間為非同一天,且在進(jìn)食后3小時(shí)以上,除定位CT外,還需有術(shù)前/術(shù)后有增強(qiáng)的診斷CT.將3次CT的數(shù)據(jù)均輸入ADAC計(jì)劃系統(tǒng),對3次采集的CT圖像,以椎體為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行圖像融合.然后同一個(gè)醫(yī)生勾畫CTV,腎臟,肝臟及脊髓.比較三個(gè)CTVl,CTV2,CTV3及腎臟的體積,形狀和位置.CTV勾畫的一致性研究通過計(jì)算三個(gè)CTV互相重疊的百分率來評價(jià).重疊的CTV是由ADAC系統(tǒng)的布爾操作生成(Bool

9、earl Operator). 結(jié)果: 每個(gè)CTV在融合的CTV中所占的百分比為CTV的重疊率,所有患者的重疊率的平均為整體的CTV重疊率,最大的重疊率是89.2％,最小的重疊率是68％,平均重疊率為80.3％.未重疊的部分位于靶區(qū)的邊緣. 結(jié)論: 本研究采集3個(gè)定位CT,進(jìn)行融合觀察靶區(qū)勾畫誤差,顯示即使在同一觀察者本身也存在有靶區(qū)的勾畫誤差,誤差的發(fā)生主要在靶區(qū)的邊緣,提示對無明確可見腫瘤的亞臨床灶靶

10、區(qū)勾畫時(shí),多次CT可能減小由于一次CT而發(fā)生的勾畫誤差. 第四部分靶區(qū)/器官形變的不確定性影響分析 目的: 治療計(jì)劃及實(shí)施過程中,除了器官的移動(dòng)外,靶區(qū)/器官移動(dòng)和變形而造成的不確定性受到越來越多的關(guān)注,我們在課題中探討胃癌放療時(shí),采用主動(dòng)呼吸控制技術(shù),對銀夾標(biāo)記所構(gòu)成的范圍,分析其變形的情況,以提供在術(shù)后放療中的靶區(qū)變形的信息. 材料與方法: 臨床資料,病例選擇,體位固定,CT定位和治療,圖像采

11、集同第一部分.圖像處理:將每幅圖像連接銀夾成一多邊形,重疊后,在Z方向投影,得到按時(shí)間變化的靶區(qū)形狀變化,并得到各分次的自由呼吸和主動(dòng)控制呼吸時(shí)相ABc狀態(tài)下的靶區(qū)變形,計(jì)算多邊形的面積和周長.分別計(jì)算4周的00和900的面積和周長的差.銀夾所構(gòu)成的面積和周長,代表靶區(qū)的形變程度. 結(jié)果: ABC呼吸控制時(shí)多邊形的形變較自由呼吸時(shí)小,移動(dòng)也減少.自由呼吸時(shí)各周面積標(biāo)準(zhǔn)差變化在10％,周長在5％,提示器官形變在自由呼吸時(shí)較

12、小.ABC時(shí)各周間的面積標(biāo)準(zhǔn)差變化在6％,周長在3％,雖然自由呼吸時(shí)的變化以較小,但ABC呼吸控制后可進(jìn)一步降低器官的形變. 結(jié)論: 胃癌放療中靶區(qū)的形變,以植入的銀夾標(biāo)記物構(gòu)成的多邊形形變來代表靶區(qū)形變,以多邊形的面積和周長的標(biāo)準(zhǔn)差在療程的各周間變化量化形變影響,靶區(qū)的形變影響較為有限,而采取主動(dòng)呼吸控制ABC后,變形的程度更小.　　第五部分治療中不確定性因素對劑量頒的影響 目的: 治療中的不確定性因

13、素有多種,可引起腫瘤和正常組織照射劑量的不確定性.對胃癌放療過程中主要相關(guān)的因素,包括擺位誤差,靶區(qū)移動(dòng)形變,呼吸影響等進(jìn)行了分析和量化,本部分的目的是要了解這些因素最后對治療劑量所產(chǎn)生的影響,探討靶區(qū)劑量遞增的可能性. 材料和方法: 我們研究比較了三種不同治療方法靶區(qū)邊界間劑量分布的差別:a.平靜自由呼吸；b.主動(dòng)呼吸控制ABC；c.ABC聯(lián)合圖像引導(dǎo)放療技術(shù).得到的合成劑量圖再導(dǎo)入回到ADAC7.6c計(jì)劃系統(tǒng),利用A

14、DAC系統(tǒng)中的放射生物模型來計(jì)算TCP和NTCP和gEUD. 結(jié)果: 三維適形與IMRT計(jì)劃的比較: 1)靜態(tài)計(jì)劃:CTV V45:90％(IMRT)與99％(3DCRT)(p=0.01),PTV V45:84％(IMRT)與90％(3DCRT)(p=0.04):肝V40:18％(IMRT)與15％(3DCRT)(p=.01),腎臟左腎:V15分別為41％(IMRT)與26％(3DCRT)(p=0.03),右腎為

15、14％(IMRT)與17％(3DCRT),未顯示有差異: 2)動(dòng)態(tài)計(jì)劃:CTV V45:87％(IMRT)與98％(3DCRT)(p=0.01)；肝V40:16％(IMRT)與12％(3DCRT)(p=.01),腎臟左腎:V15(IMRT)分別為5096與34％(3DCRT)(p:0.03),右腎為15％(IMRT)與21％(3DCRT),(p=0.04),三維適形與IMRT計(jì)劃的比較:對腫瘤靶區(qū)和正常組織的平均劑量比較,靜態(tài)和

16、加入呼吸移動(dòng)因素的IMR7計(jì)劃均優(yōu)于3維適形放療計(jì)劃. 不同治療方法的靶區(qū)邊界對劑量分布的影響: 1)CTV靶區(qū)的覆蓋率:治療方法a,b和c對CTV靶區(qū)在不同計(jì)劃治療狀態(tài)的覆蓋率均達(dá)到98％以上. 2)正常組織:不同于CTV,受照體積由于不同計(jì)劃和治療采用的技術(shù)不同,從而靜態(tài)計(jì)劃采用不同的PTV邊界大小,因此,靶區(qū)周圍正常組織肝和腎受照的體積的影響各有差異.采用主動(dòng)呼吸控制聯(lián)合IGRT在線修正技術(shù)與平靜自由呼吸相

17、比,可將劑量遞增至54Gy,靶區(qū)的覆蓋和正常組織并發(fā)癥達(dá)到相似的生物學(xué)效應(yīng). 小結(jié): 胃癌的放療計(jì)劃的劑量學(xué)研究顯示,調(diào)強(qiáng)計(jì)劃優(yōu)于3維適形計(jì)劃,有較好的靶區(qū)覆蓋率,和較好的靶區(qū)均勻性和適形性,對周圍正常組織保護(hù)也較好.加入引起靶區(qū)不確定性因素卷積計(jì)算,顯示與給與足夠的PTV靶區(qū)邊界的靜態(tài)計(jì)劃相比,CTV的靶區(qū)覆蓋率相似,正常組織的影響表現(xiàn)為腎臟受照體積的增加,而在肝臟主要為高劑量受照區(qū)域的減小.平靜呼吸,主動(dòng)呼吸控制,主