三维CT与四维CT确定胸段食管癌计划靶体积比较研究

目的 比较基于三维CT (3DCT)和四维CT (4DCT)构建的胸段食管癌原发肿瘤计划靶体积(PTV)的位置及体积差异性。
方法 43例胸段食管癌患者于同次CT模拟定位时序贯完成3DCT和4DCT扫描。通过4DCT获取自由呼吸状态下靶区中心点三维方向最大位移,依据靶区位移不均匀外扩获取PTV 3D ,常规外扩获取PTV conv ,PTV 4D 则通过4DCT的10个时相靶区融合获得。
结果 胸上、中、下段食管癌患者PTV3D和PTVconv与PTV4D中心点位置差异三维方向上中位数均<03cm,PTV4D/PTV3D分别为0.80、0.88、0.71,PTV4D/PTVconv分别为0.67、0.73、0.76(χ2=－3.18、－2.98、－3.06,P=0001、0003、0002)。胸上、中、下段食管癌PTV3D与PTV4D靶区相似度中位数分别为0.87、0.90、0.81,PTVconv与PTV4D的分别为0.80、0.84、0.83(χ2=－3.18、－2.98、－3.06,P=0.001、0.003、0.002)。三组患者PTV3D及PTVconv对PTV4D的包含度差异均<2%。胸上、中段食管癌PTV3D造成正常组织受照体积比PTVconv降低了11.81%、11.86%,胸下段食管癌增加了2.93%。
结论 对胸中上段食管癌3DCT不均匀外扩构建的PTV与4DCT构建的PTV符合度较好,对胸下段食管癌常规外扩构建的PTV与4DCT构建的PTV符合度相对较为理想。     

3DCT、4DCT和PET-CT定义的胸段食管癌PTV比较研究

目的 探讨基于PET-CT图像SUV≥2.5、20%或25%SUV_max与基于3DCT、4DCT构建的胸段食管癌PTV位置及体闫积差异性。方法 18例胸段食管癌患者序贯完成3DCT、4DCT、FDG PET-CT 胸部定位扫描。3DCT图像常规外扩获得PTV_3D;PTV_4D通过10个时相靶区融合获得;基于SUV≥2.5、20%或25%SUV_max分别得到IGTV_PET2.5、IGTV_PET20%、IGTV_PET25%,分别将这3个靶区上下方向外扩3.5 cm,左右前后方向外扩1 cm得到PTV_PET2.5、PTV_PET20%、PTV_PET25%。结果 PTV_3D体积显著大于PTV_4D和PTV_PET(P=0.000~0.044),而PTV_PET和PTV_4D相近(P=0.216~0.633)。PTV_3D、PTV_4D相互间DI分别为0.70、0.95,同三维运动矢量呈负相关(P=0.039)。PTV_PET2.5、PTV_PET20%、PTV_PET25%相互间DI分别为0.74、0.72、0.78、0.73、0.77、0.70,同三维运动矢量无相关性(P=0.150~0.822)。PTV_3D、PTV_PET间相互DI分别为0.86、0.84、0.88、0.63、0.67、0.59。结论 由于各自所包含的靶区信息差异等原因,基于3DCT、4DCT及PET-CT构建的胸段食管癌PTV在空间上很难达到完全重合。利用自由呼吸状态下PET扫描图像来构建胸段食管癌PTV尚需慎重。     

4DCT与MR图像形变配准确定原发性肝癌放疗靶区的应用研究

目的 研究应用形变配准技术联合4DCT和MR-T₂图像进行肝癌IGTV制定的可行性。方法 选择2015—2016年间首次放疗的原发性肝癌患者10例,依次完成自由呼吸下4DCT扫描,深吸气状态下MR-T₂像扫描,将4DCT依呼吸时相分为10个序列。应用MIM软件进行图像配准,评价指标为门静脉、腹腔干在三维方向的最大位移及肝脏交叠度。在各序列CT图像上勾画GTV,将4DCT各时相GTV融合为IGTV;将MR-T₂图像形变配准到4DCT各时相图像上,获得10个GTV_DR,并融合为IGTV_DR。配对t检验比较不同靶区体积差异。结果 门静脉和腹腔干在x、y、z轴向位移分别为(0.3±0.8)、(0.5±1.5)、(0.7±1.2) mm和(0.8±1.8)、(0.1±1.0)、(0.6±2.0) mm。肝脏交叠度为(115.4±13.8)%。形变配准后4DCT各时相GTV均大于配准前,平均增加8.18%(P<0.05),且各分时相形变后的GTV与MR-T₂图像中勾画体积基本一致。IGTV_DR显著大于形变配准前IGTV体积,平均增加了9.67%(P<0.05)。结论 MR图像能显示比CT更多的信息且表现出更高对比度。勾画GTV时应将MR图像与4DCT图像相结合,基于此获得的IGTV可更好地确定靶区范围和运动轨迹,提高肝癌靶区勾画精度。     

基于四维CT原发性肝癌内靶体积的确定及剂量学研究

目的 应用四维CT确定原发性肝癌内靶体积(ITV),比较常规三维计划与四维计划、呼吸门控计划的靶区体积及剂量学差异.方法 选择12例肝癌患者,行四维CT扫描,在10个时相的CT图像中分别勾画GTV、CTV和危及器官.根据PTV_(3D)、PTV_(40)、PTV_(Gating)为每例患者分别设计三维计划、四维计划、呼吸门控计划.PIV_(3D)由CTV外扩常规的安全边界得到,PTV_(4D)由10个时相的CTV融合形成的ITV_(40)外扩摆位误差(SM)得到,PTV_(Gating)由呼气末3个时相的CTV融合形成的ITV_(Gating)外扩SM得到.比较3套计划中靶区体积和危及器官剂量学的差异.结果 12例患者PTV_(3D)均显著大于PTV4D及PTV_(Gating),其中5例患者PTV_(3D)较PTV_(4D)遗漏了部分靶区.四维计划、呼吸门控计划中危及器官的受照剂量均较三维计划降低,以肝最为显著.在不增加正常组织受照剂量的前提下,四维计划的处方剂量可由三维计划的(50.8±2.0)Gy提升至(54.7±3.3)Cy,而呼吸门控计划可进一步提升至(58.0±3.9)Gy.结论 应用四维CT可在三维适形放疗基础上缩小肝癌靶区,在保证覆盖肿瘤的同时减少正常组织的受照剂量,并提升靶区剂量;门控放疗可进一步缩小靶区,更有利于保护正常组织,尤其是对于肝呼吸动度较大的病例.     

4DCT容积数据图像重建模式对肺孤立灶内靶区构建的影响

目的 比较4DCT呼吸周期八分法、四分法与传统十分法重建模式对肺孤立灶靶区构建的影响,探讨八分法、四分法在4DCT模拟定位中的可行性。方法 24例肺孤立灶行4DCT扫描,按3种呼吸周期均分法进行图像重建及ITV构建,比较ITV₁₀、ITV₈、ITV₄大小和中心点位置及三维方向运动度。Friedman M法非参数检验差异。结果 ITV₁₀、ITV₈、ITV₄大小分别为(9.09±12.29)、(9.10±12.47)、(8.98±12.61) cm³(P=0.001),ITV₁₀与ITV₈相近(P=0.721),ITV₁₀与ITV₄不同(P=0.002)。ITV₁₀、ITV₈、ITV₄中心点坐标分别为x轴(12.22±7.71)、(12.23±7.71)、(12.22±7.71)(P=0.668);y轴:(43.30±29.38)、(43.30±29.40)、(43.31±29.39)(P=0.643);z轴:(5.66±3.67)、(5.66±3.67)、(5.66±3.67)(P=0.878)。3种重建模式下肿瘤中心在三维方向的运动度分别为x轴:(0.69±0.56)、(0.69±0.68)、(0.79±0.51) mm (P=0.356);y轴:(3.13±3.78)、(3.13±4.05)、(3.19±4.06) mm (P=0.978);z轴:(1.18±1.31)、(1.03±1.32)、(1.16±1.34) mm (P=0.302)。结论 肺孤立灶4DCT模拟定位呼吸周期八分法与十分法重建模式下ITV大小、中心点位置及三维方向的运动度均相近,八分法减少了重建图像的数量和靶区勾画负荷,在4DCT模拟定位中具有可行性。     

低剂量4DCT扫描在肺内孤立性肿瘤模拟定位与靶区构建中的应用价值

目的:探讨低剂量4DCT扫描在肺内孤立性肿瘤模拟定位和靶区构建中的可行性。方法:23例肺内孤立性肿瘤序贯完成常规条件(CON)、低管电压(LV)、低管电流(LA)、低管电压+低管电流(LVA)条件下4DCT扫描模拟定位,基于各序列图像分别进行靶区构建与配准,比较不同扫描条件下肿瘤内运动靶区(IGTV)体积、位置、肿瘤位...     

增强扫描对基于4DCT胸段食管癌GTV勾画及IGTV构建的影响

目的 探讨增强扫描与否对基于4DCT勾画的胸段食管癌原发肿瘤各时相GTV差异及对IGTV构建的影响。方法 25例胸段食管癌患者,胸上段8例、胸中段9例、胸下段8例,自由呼吸状态下序贯完成普通4DCT与增强4DCT扫描,同一勾画者按照同一标准先在平扫4DCT各图像上勾画GTV并构建相应IGTV。1个月后同一勾画者再在增强4DCT图像上勾画GTV并构建相应IGTV。结果 基于增强扫描图像勾画的靶区变异系数小于平扫图像勾画的(P=0.000),但胸上、下段食管癌患者二者的GTVz轴长度、GTV、IGTV均相近(P=0.529、0.110;P=0.158、0.416;P=0.147、0.615),而对胸中段食管癌患者二者的GTVz轴长度、GTV、IGTV不同(P=0.005、0.035、0.021)。结论 对胸中段食管癌患者,增强4DCT扫描可减小靶区勾画误差并可构建相对精确的IGTV,而对胸上、下段食管癌患者靶区勾画及IGTV构建无显著影响。     

胸段食管癌原发灶靶区位移及影响因素分析

目的 基于4DCT扫描探讨胸段食管癌原发肿瘤靶区(GTV)三维方向位移及其影响因素。方法 65例胸段食管癌患者在自由呼吸状态下完成4DCT、3DCT模拟定位,获取呼吸周期中GTV左右(LR)、前后(AP)和上下(SI)方向位移,记录GTV上下缘与主动脉弓及隆突下缘、双侧膈顶距离。依据年龄、性别、肿瘤部位、病理类型、体积和长度分组,分析上述因素对GTV位移的影响及肿瘤上下缘位置差异与位移相关性。结果 GTV在LR、AP、SI方向位移分别为0.15、0.12、0.34 cm,胸下段GTV在LR及AP方向位移明显大于上、中段(P=0.036、0.014),SI方向相似(P=0.123)。性别、年龄及体重指数差异对GTV位移无影响(P_LR=0.46、0.96、0.73,P_AP=0.924、0.594、0.865,P_SI=0.955、0.264、0.139),肿瘤长度差异仅对LR方向位移有影响(P=0.014);GTV位移与淋巴结存在与否无相关性(P=0.502、0.665、0.815),但与其上下缘距离气管隆突距离呈负相关(P=0.000~0.014)。结论 平静呼吸状态下胸段食管癌GTV的SI方向位移最大,而年龄、性别、体重等及纵隔转移淋巴结存在与否并不影响靶区外扩范围,靶区分次内外扩范围应参照肿瘤分段及食管癌与气管隆突的毗邻关系。     

三维CT与四维CT确定食管癌原发肿瘤内在大体肿瘤体积比较研究

目的 比较基于三维CT (3DCT)和四维CT (4DCT)4种方法确定的食管癌内在大体肿瘤体积(IGTV)位置、体积及匹配指数(MI)的差异。方法 13例食管癌患者于同次CT模拟定位时序贯完成3DCT和4DCT扫描,并依据国际抗癌联盟或美国癌症研究联合会食管分段标准分为胸上段组(A组)和胸中下段组(B组)。采用4种方式获得IGTV:4DCT 10个呼吸时相的GTV融合得到IGTV₁₀;0%和50%时相融合得到IGTV₂;在最大密度投影(MIP)图像上勾画得到IGTV_MIP;基于3DCT图像上GTV依据4DCT图像测得的靶区运动范围外扩得到IGTV_3D。结果 A组左右、前后、上下方向位移差异无统计学意义(0.11、0.09、0.18 cm,χ²=1.06,P=0.589);B组上下方向位移>左右、前后方向(0.47、0.15、0.12 cm,χ²=12.00,P=0.002)。A组IGTV₁₀与IGTV₂、IGTV_3D靶区中心三维方向位移差异均无统计学意义(t=－2.24~0.00,P=0.089~1.000),MI分别为0.88、0.54。B组IGTV₁₀和IGTV_3D靶区中心左右、前后、头脚位移差异无统计学意义(t=－0.80、－0.82、－1.16,P=0.450、0.438、0.285),MI为0.59;而IGTV₁₀和IGTV₂靶区中心位移在左右方向差异有统计学意义(t=2.97,P=0.021),MI为0.86。IGTV_MIP体积10(t=－2.84,P=0.025),IGTV_MIP和IGTV₁₀靶区中心左右、前后、头脚位移差异无统计学意义(t=－0.25、0.84、－1.22,P=0.809、0.429、0.263),IGTV₁₀对IGTV_MIP的MI为0.78。结论 对胸段食管原发肿瘤,基于4DCT图像进行靶区勾画在保证靶区覆盖率的同时缩小了内靶体积,但IGTV₂ 和IGTV_MIP均不能包含食管原发肿瘤的全部运动信息。     

基于4DCT探讨放疗中食管癌GTV50及IGTV空间位置及重合度变化

目的 基于4DCT模拟定位增强扫描探讨放疗不同时段胸段食管癌GTV₅₀、IGTV空间位置及重合度变化。方法 对33例胸段食管癌患者于放疗前及放疗10次、20次时行4DCT模拟定位增强扫描,分别在每次扫描各时相图像上勾画食管癌GTV₅₀并构建IGTV。比较不同时段靶体积大小、DI和MI。结果 疗程中GTV₅₀、IGTV体积均呈递减趋势,两靶区中心点位置变化均不明显。初始靶区对放疗10次、20次GTV₅₀的DI分别为0.75、0.63(P=0.000),IGTV的分别为0.79、0.66(P=0.000);GTV₅₀的MI分别为0.61、0.56(P=0.002),IGTV的分别为0.68、0.58(P=0.005)。两靶体积比变化与初始各靶区对疗程中各靶区DI变化均呈正相关(r=0.632,r=0.783),与MI亦均呈正相关(r=0.387,r=0.483),三维运动矢量与MI均呈负相关(r=－0.455,r=－0.438)。结论 胸段食管癌原发灶常规剂量分割放疗时GTV₅₀、IGTV空间位置变化均<0.8 cm,同时放疗中靶区退缩致使靶区DI及MI出现不同程度下降。     

基于四维CT的食管癌整体与分层测量内边界外扩距离的比较研究

目的 比较自由呼吸状态下根据四维CT (4DCT)勾画的食管癌整体与各椎体水平食管癌层面靶区外扩范围的差异。方法 13例食管癌患者接受4DCT模拟定位扫描,以呼气末T0时相为基准由同一位放疗医生在计划系统中勾画10个呼吸时相食管癌原发肿瘤体积,分别记录各时相靶区中心坐标。然后根据食管癌毗邻的同水平椎体(上下缘和中心层面)勾画10个呼吸时相CT横断面靶区,获得中心坐标(x,y)和左右、前后方向最大径。参考同一椎体平面食管癌靶区中心坐标和直径变化计算内靶区左右、前后方向外扩距离,然后筛选出10组数据中的同方向最大值,比较三维方向呼吸运动位移、相关性以及食管癌整体与分层面内靶区外扩距离差异。结果 食管癌整体左右、前后、上下方向的运动范围分别为1.32、1.09、2.92 mm,其中左右与前后方向相似(t=1.21,P=0.251),左右与上下方向不同(t=－3.38,P=0.005),前后与上下方向也不同(t=－4.02,P=0.002);r值分别为0.597、0.662、0.723,P值分别为0.040、0.019、0.008。食管癌整体左、右、前、后方向平均位移分别为 －0.38、0.94、－0.62、0.47 mm,按照椎体水平食管癌各分层最大位移平均值分别为 －1.83、2.21、－1.85、2.02 mm,各方向比较均不同(t=5.15、－4.58、3.50、－7.56,P=0.000、0.001、0.004、0.000)。结论 食管癌在三维方向位移有显著相关性,根据食管癌整体测量的内靶区外扩距离显著小于分层面测量所需的最大外扩距离。     

基于重复增强4DCT探讨食管癌同步放化疗中心脏体积变化

目的 基于重复4DCT模拟定位增强扫描探讨食管癌患者同步放化疗疗程中心脏体积变化。方法 食管鳞癌患者分别于放疗前及放疗10、20、30次时行4DCT及3DCT定位增强扫描。在3DCT图像及4DCT的EE和MIP图像上勾画心脏,比较疗程中心脏体积及血压、心率变化。组间比较采用配对样本t检验、单因素方差分析。结果 46例患者完成了4次3DCT及4DCT增强扫描。与初始值相比,心脏体积在放疗10次和20次时在3DCT、EE及MIP上分别下降3.27%、4.45%及4.52%和6.05%、5.64%及4.51%(P=0.000~0.027),但到放疗30次时心脏体积与初始值相近(P>0.05)。与放疗前相比,放疗结束时收缩压及舒张压下降、心率加快(P=0.000、P=0.009及 P=0.001)。结论 基于4DCT增强扫描能清晰地反映食管癌同步放化疗疗程中心脏体积变化,在放疗早期心脏体积即开始下降并持续到中后期,在放疗结束时则呈现出恢复至最初水平趋势。与此同时,疗程中血压下降,心率加快。     

基于PET-CT的SUV值与基于4DCT的EE时相勾画胸段食管癌GTV相关性分析

目的 探讨基于PET-CT图像SUV阈值≥2.0及20%SUV_max与基于4DCT的EE时相图像勾画胸段食管癌原发肿瘤GTV相关性因素。方法 22例胸段食管癌患者序贯完成3DCT、4DCT、FDG PET-CT 胸部定位扫描。基于4DCT的EE时相图像勾画GTV_50%。基于SUV≥2.0、20%SUV_max分别在PET图像上勾画IGTV_PET并分别命名为IGTV_PET2.0、IGTV_PET20%。获得GTV_50%最大横径、GTV_50%大小、上下方向位移、三维运动矢量和SUV_max。结果 IGTV_PET2.0、IGTV_PET20%与GTV_50%间体积比与GTV_50%最大横径、GTV_50%大小、上下方向位移、三维运动矢量均无相关性(P=0.055~0.932);IGTV_PET2.0、IGTV_PET20%与GTV_50%间CI与GTV_50%最大横径、GTV_50%大小、上下方向位移、三维运动矢量均有相关性(P=0.005~0.033);IGTV_PET20%与GTV_50%间体积比、CI与SUV_max均有相关性(P=0.001、0.016)。结论 基于PET-CT图像构建的IGTV并不能客观真实反映肿瘤空间位置变化及运动信息,而且单一数值的SUV阈值选取也是不可靠的。构建食管癌原发肿瘤靶区时应依据4DCT所构建IGTV纠正PET-CT所构建IGTV边界及其位置。     

4DCT全时相与PET-CT不同SUV阈值勾画胸段食管癌IGTV的比较研究

目的 比较基于4DCT 10个时相与基于PET-CT不同SUV值勾画的IGTV的大小和CI、DI值。方法 15例胸段食管癌患者序贯完成3DCT、4DCT、FDG PET-CT 胸部定位扫描。在4DCT各时相图像上分别勾画IGTV并融合获得IGTV₁₀。基于不同SUV值(≥2.0、2.5、3.0、3.5)及 SUV_max的不同百分比(≥20%、25%、30%、35%、40%)分别在PET图像上勾画IGTV_PET2.0、IGTV_PET2.5、IGTV_PET3.0、IGTV_PET3.5、IGTV_PET20%、IGTV_PET25%、IGTV_PET30%、IGTV_PET35%、IGTV_PET40%。两两比较采用配对t检验,靶区中心间距与CI、DI值相关性采用Pearson法分析。结果 IGTV_PET2.5、IGTV_PET20%与IGTV₁₀体积相近(体积比0.92、1.08,P=0.985、0.886),IGTV_PET2.0、IGTV_PET2.5、IGTV_PET20%与IGTV₁₀间CI值也相近(0.53、0.52、0.53,P=0.432,1.00,0.414),但三者均明显大于其他6个IGTV_PET与IGTV₁₀间的CI值(0.33~0.50,P=0.000~0.047)。IGTV_PET2.5对IGTV₁₀的DI (0.74)与IGTV_PET20%对IGTV₁₀的DI (0.72)也相近(P=0.542),IGTV₁₀对IGTV_PET2.5的DI (0.67)与IGTV₁₀对IGTV_PET20%的DI也相近(P=0.539)。结论 SUV阈值为2.5及最大值的20%时,基于PET-CT勾画的IGTV_PET与基于4DCT 10个时相构建的IGTV₁₀体积大小接近且空间错位程度相对较小。     

基于四维CT的胸中下段食管癌大体肿瘤体积和位移的相关研究

目的 探讨基于四维CT (4DCT)测定的胸中下段食管癌原发大体肿瘤体积(GTV)位移与邻近器官位移相关性及呼吸周期中GTV与心脏、肺体积变化相关性。方法 17例胸中下段食管癌患者自由呼吸状态下行4DCT模拟定位扫描,通过图像配准获取同一坐标系下10个呼吸时相图像。在配准图像上分别勾画GTV、邻近器官(肺、心脏、膈肌顶),获取各呼吸时相中GTV与邻近器官三维坐标和体积。用配对t检验比较GTV中心点在左右(x轴)、前后(y轴)、头脚(z轴)方向的最大位移,用Pearson法分析GTV与邻近器官位移、GTV与心肺体积相关性。结果 GTV中心点在x、y、z轴方向的最大位移平均值分别为0.19、0.17、0.48 cm,z与x、y轴方向位移差异有统计学意义(t=－3.59、－4.09,P=0.002、0.001)。GTV位移与右肺x、y、z轴均相关(r=0.922、0.700、0.994,P=0.000、0.024、0.000),与心脏x、y、z轴也均相关(r=0.720、0.920、0.910,P=0.010、0.000、0.000),与左肺z轴相关(r=0.987,P=0.000),与左右膈肌顶z轴相关(r=0.918、0.928,P=0.000、0.000)。呼吸周期中GTV变化与双肺体积变化均呈负相关(r－0.680、－0.067,P=0.031、0.034),与心脏体积变化无关(r=－0.368,P=0.295)。结论 平静呼吸下胸中下段食管癌GTV的z轴位移最大且与双侧膈肌顶位移同步,呼吸周期中GTV与双肺及心脏体积变化相关性不同。     

基于放疗中重复四维CT的食管癌大体肿瘤体积与位移的相关性

目的 基于放疗中重复4DCT增强扫描探讨胸段食管癌原发肿瘤分次放疗内大体肿瘤体积大小、长度及最大橫径与位移的相关性。方法 32例胸段食管癌患者分别于放疗前及10、20、30次时行4DCT模拟定位增强扫描,获取各次4DCT扫描GTV三维方向位移并分析其与体积、长度及最大横径的相关性。结果 放疗20次时,全部患者、胸下段癌患者肿瘤体积与左右方向位移呈正相关(P=0.012、0.040),全部患者、胸上、中段癌患者肿瘤长度与GTV上下方向位移呈正相关(P=0.003、0.031、0.044),胸下段癌患者肿瘤长度与GTV左右方向位移呈正相关(P=0.027)。初次扫描全部患者最大橫径与GTV左右方向、上下方向、三维运动矢量均呈正相关(P=0.036、0.033、0.018),胸下段癌患者最大橫径仅与GTV左右方向位移相关(P=0.011)。结论 放疗中各时段各部位食管癌体积、长度及最大横径与GTV前后方向位移均无相关性,而在左右、上下方向的相关性则依病变部位及疗程时段不同而异。