呼吸控制技术用于放射治疗的研究进展

随着计算机和三维影像技术的快速发展,精确放射治疗已成为当前放射治疗的主流和今后发展的方向,但照射时,患内部器官自主和不自主运动导致的肿瘤位移在很大程度上限制着此技术的发展。由生理过程引起的内部器官在同次治疗中的运动影响精确放射治疗,肿瘤运动即时间因素的四维放射治疗尤为重要,呼吸运动是同次治疗中最大幅度的器官运动,因此,控制呼吸已成为目前研究的热点。呼吸运动对精确放射治疗的影响主要体现在以下两方面：     

主动呼吸控制系统在非小细胞肺癌精确放疗中的应用

背景与目的:呼吸运动是影响非小细胞肺癌放射剂量提升的重要因素。本研究观察使用主动呼吸控制(activebreathingcontrol,ABC)系统对非小细胞肺癌原发肿瘤运动的影响,研究其在精确放疗中减少放射性肺损伤方面作用。方法:选择ⅢA～Ⅳ期周围型肺鳞癌或腺癌患者7例,使用ABC系统控制呼吸进行三维适形放疗定位及治疗,在患者吸气量达到平静呼吸最大吸气量的80%时强制屏气,分别计算分次放疗时、分次放疗间的肿瘤运动范围,保持相同体位患者平静呼吸,重复扫描计算出平静呼吸时的肿瘤运动范围。制定适形放疗计划,比较两种状态下内边界、V20、Dmean、大体靶区(grosstargetvolumol,GTV)的体积及双侧肺的体积(totalvolume,TV)的不同,用t检验进行统计学分析。结果:7例患者在主动呼吸控制时分次放疗时左右方向(X)、前后方向(Y)和头脚方向(Z)的运动幅度分别为(0.79±0.45)mm、(0.98±0.52)mm、(0.50±0.75)mm,分次放疗间的三维方向的运动幅度分别为(0.91±0.69)mm、(1.02±0.77)mm、(0.74±1.0)mm,平静呼吸(freebreathing,FB)时的三维运动幅度分别为(1.09±0.61)mm、(1.71±0.82)mm、(2.73±1.08)mm。分别制定ABC和FB状态下的放疗计划,其DVH显示V20分别为(10.0±3.7)%、(17.0±6.5)%(P=0.015),Dmean分别为(539±247)cGy、(844±390)cGy(P=0.012),GTV的体积分别为(26.1±22.0)cm3、(30.0±23.9)cm3(P=0.02),双肺的总体积分别为(3522.8±1020.0)cm3、(3240.7±876.7)cm3(P=0.045)。结论:使用ABC系统控制呼吸,可有效缩小肿瘤运动幅度和内边界,缩小周围型肺癌周围正常组织的受照体积;使用吸气期屏气进行定位和放射治疗,可增加全肺体积,从而降低受照射肺组织的密度,减少放射性肺损伤的发生率。     

主动呼吸控制技术用于原发性肝癌放疗的可行性及剂量学研究

目的研究主动呼吸控制技术(ABC)用于原发性肝癌放疗的可行性并且与自由呼吸(FB)的放疗计划进行剂量学参数比较。方法入选病人完成ABC呼吸训练后,进行CT模拟定位,TPS计划设计,摆位验证以及实施放疗,评估ABC应用于原发性肝癌放疗的可行性,ABC放疗的摆位误差和肝脏位置的重复性,并且与平静呼吸的放疗计划比较计划靶体积(PTV)、未受肝癌累及的正常肝脏的平均剂量(MDTNL)、接受≥23Gy照射的肝脏体积比(V23)和放射性肝病的发生概率(NTCP)等剂量学参数。结果有11例病人入选该研究,所有病人配合良好,没有因为不能耐受屏气而中断放疗者。PTV的平均体积由FB下的757cm3±475cm3减少到了ABC技术的444cm3±297cm3(P=0.002)。ABC技术下的平均MDTNL为15.9Gy±5.4Gy,而FB则为24.6Gy±6.5Gy(P<0.01)。ABC计划和FB计划平均的V23分别为31%和55%,而NTCP分别为11%和21%。ABC放疗的随机误差和系统误差在头脚、前后和左右方向分别为4.8mm和1.3mm、3.5mm和1.6mm以及2.4mm和1.7mm,肝脏位置一次放疗内和分次放疗间在头脚方向上的重复性平均分别为1.5mm(范围:0.5～3.0mm)和5.1mm(范围:1.9～9.2mm)。ABC放疗所需的时间平均为6分钟(范围:5～14分钟)。结论ABC技术用于肝癌放疗是可行的。没有显著增加治疗时间,摆位精确性和重复性好。该技术能减少正常肝的照射体积,降低平均剂量,减少了放射性肝病的发生概率。     

三维适形再程放射治疗肺癌的临床研究

局部失败是肺癌放射治疗失败的重要原因之一。放射治疗后肿瘤局部复发再照射，特别是根治性放射治疗后再照射临床上存在一定难度。本研究为一临床Ⅰ、Ⅱ期试验，旨在研究肺癌放射治疗后复发病例用三维适形放射治疗(3DCRT)的可行性，观察其耐受性和肿瘤的疗效。     

三维适形加量放射治疗非小细胞肺癌

目的：探讨三维适形加量放射治疗非小细胞肺癌（NSCLC）的优势。方法：21例非小细胞肺癌,CT模拟机定位,输入TPS（Pinnacle^3 7．4／7．6）,勾画GTV1,先常规或三维适形放疗30Gy／15F～50Gy／25F,第2次CT定位,勾画GTV2,予三维适形放射治疗至66Gy／33F～70Gy／35F。结果：GTV2与GTVl相比,平均缩小比例39．5％,13例大于40％。近期疗效：CR19．0％,PR71．4％,NC9．5％,总有效率（CR＋PR）90．5％,1年生存率85．7％。早期放射性肺损伤：1级13例（61．9％）,2级6例（28．6％）,3级2例（9．5％）。放射性食管炎：1级15例（71．4％）,2级6例（28．6％）。后期放射肺纤维化：0级2例（9．5％）,1级15例（71．4％）,2级4例（19．0％）。结论：三维适形加量放射治疗NSCLC过程中,肿瘤平均退缩比例为39．5％,再次重新勾画GTV并加量,可以有效地减少治疗范围,提高靶区剂量,降低放射治疗副反应。     

三维适形放射治疗中晚期非小细胞肺癌的临床观察

目的:观察三维适形放射治疗中晚期非小细胞肺癌的效果。方法:对200例中晚期非小细胞肺癌实施三维适形放射治疗,5～8Gy/次,隔日1次,肿瘤灶总剂量48～72Gy,随访6～42个月,平均24个月。结果:1、2、3年生存率分别为69.0%、48.0%和36.5%。治疗3个月后复查CT,肿块完全消失98例,缩小50%以上91例,不足50%11例。完全缓解98例,占49.0%;部分缓解102例,占51.0%;有效率100%。结论:三维适形放射治疗中晚期肺癌是一种有效的治疗方法,远期疗效仍待进一步随访证实。     

呼吸门控系统在肺癌放射治疗中的应用

同手术和化疗一样，放射治疗在肺癌的治疗中扮演着非常重要的角色。非小细胞肺癌治疗失败的主要原因是局部复发。Kong等报道，肿瘤的局部控制率直接与放射治疗剂量有关（P=0．015）。然而肿瘤周围正常组织对放疗的耐受力限制了放疗剂量的提高。多因素分析已经表明放射性肺炎的发生率高低及严重程度与受照射剂量超过20Gy、30Gy的肺组织体积大小（V20、V30）或肺的平均受照剂量（mean lung dose，MLD）有关。     

主动呼吸控制系统对肝脏肿瘤放疗靶区勾画设计影响的研究

目的 观察主动呼吸控制（active breathing control,ABC）膈肌在人体纵轴方向的运动规律,探讨计划靶区（planning targetvolume,PTV）的设计。方法对15例肝脏肿瘤患者应用ABC,同时用ElektaSynery加速器配备的XVI系统中的MotionView功能采集连续图像150张,然后测量膈肌的运动幅度。结果15例患者经训练后均能达到ABC的要求,配合ABC可很好地控制膈肌的运动,在一次屏气的前3／4时相,膈肌在人体纵轴方向的位移幅度不超过1mm,但是在屏气的后1／4时相,膈肌在人体纵轴方向的位移幅度较大,在3．12-5．00mm,中位值为4mm。结论ABC技术可以很好地控制膈肌的运动,可减少放疗过程中肿瘤靶区的位移,进而提高3DCRT的精度。     

3D-CRT联合主动脉呼吸控制主体定向放射治疗剂量学分析

目的:探讨高剂量率三维适形放疗(three-dimensional conformal radiation therapy,3D-CRT)联合主动呼吸控制技术(active breathing control,ABC)进行早期非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC)立体定向放射治疗(ste-reotactic body radiation therapy,SBRT)的剂量学特点。方法:选取接受放射治疗的早期NSCLC患者8例,分别在ABC辅助下适度深吸气末屏气(moderate deep inspiration breath-hold,mDIBH,触发阈值设定为峰值的80%)和自由呼吸(free breathing,FB)状态下行模拟定位CT扫描,分别在2套CT图像上采用高剂量率(剂量率为1 000 Mu/min)的3D-CRT设计SBRT计划。比较2种呼吸状态下大体肿瘤体积(gross tumor volume,GTV)、计划靶体积(planning targetvolume,PTV)、双肺的体积、2种计划方式下PTV的最大剂量(D1%)和最小剂量(D99%)、靶区剂量分布的均匀指数(HI)和适形指数(CI)、正常组织的相关体积-剂量(Vx、Dmean、Dmax)及机器跳数(MU)的差异。结果:PTV体积由FB下平均158.04cm3减少到了mDIBH下的76.90cm3,减少51.34%,P=0.006;GTV FB体积较GTV mDIBH平均减少了约3cm3,差异无统计学意义,P=0.658;mDIBH状态下患侧肺、健侧肺和双肺平均体积分别由FB状态下的1 978.77、1 762.55和3 745.26cm3增加到了2 910.88、2 671.13和5 615.85cm3,分别增加了32.02%、35.36%和33.31%,P值均<0.05。FB及mDIBH状态下的靶区剂量的CI、HI、D1%和D99%均基本相当,P>0.05;mDIBH下3D-CRT计划中患侧肺V5～V40、双侧肺V5～V40及Dmean、胸壁V5～V40及Dmean、脊髓Dmax、绝对剂量体积V60-50、V50-40均小于FB状态,P<0.05;mDIBH下的健侧肺V5～V15、心脏V20～V40、Dmean以及绝对剂量体积V40-30、V30-20较FB略有降低,绝对剂量体积V20-10、V10～V5略有增大,P>0.05;3D-CRT mDIBH的MU及照射时间与3D-CRT FB基本相当,P>0.05。结论:高剂量率的3D-CRT联合ABC技术在早期NSCLC SBRT中可在不影响靶区剂量分布的同时,更好的降低肺组织、胸壁受照剂量。     

三维适形放射治疗(3DCRT)非小细胞肺癌临床研究

目的: 研究三维适形放射治疗(3DCRT)非小细胞肺癌(NSCLC)的临床疗效和不良反应。 方法: 对52例Ⅰ～Ⅳ期NSCLC患者采用3DCRT技术治疗,并与采用常规放疗的50例患者临床资料进行对比分析。3DCRT组治疗靶区包括原发肿瘤加阳性淋巴结引流区,采用4～6个共面、非共面野照射,处方剂量DT2～3Gy/次,1次/天,5次/周,总剂量DT66～72Gy。常规RT组放疗靶区包括原发灶加同侧肺门、上纵隔或全纵隔,前后野对穿照射,DT36～40Gy后避开脊髓改斜野照射,1.8～2.0Gy/次,1次/天,5次/周,总剂量DT60～70Gy。 结果: 3DCRT组有效率(CR+PR)为90.4%,常规RT组为72.0%,两组差异有统计学意义(P<0.01);临床症状改善率分别为96.5%和86.4%。两组差异有统计学意义(P<0.01)。3DCRT组0.5年、1年、2年生存率分别为92.3%、75.0%、42.3%,均高于常规RT组的76.0%、60.0%、30.0%;0.5年生存率两组比较有差异(P<0.05),1年、2年生存率两组间无明显差异(P>0.05)。3DCRT组与常规RT组不良反应发生率分别为12.5%和23.7%,其中急性放射性食管炎、白细胞减少两组间差异有统计学意义(P<0.05),且3DCRT组无Ⅲ级以上不良反应发生。 结论: 3DCRT治疗NSCLC有较好的近期疗效和临床症状改善率,不良反应轻,患者易耐受,可提高肿瘤控制率,提高生存质量。     

氩氦刀序贯三维适形放疗治疗晚期大体积非小细胞肺癌的临床回顾研究

[目的]探讨经皮穿刺氩氦刀冷冻消融序贯三维适形放疗治疗Ⅲ～Ⅳ期非小细胞肺癌的临床疗效。[方法]42例Ⅲ和Ⅳ期大体积非小细胞肺癌患者随机分为两组:一组24例行氩氦刀冷冻消融后2周,序贯行三维适形放疗;另一组18例单纯接受三维适形放疗。以胸部CT动态观察治疗前后的变化,随访患者生存时间。[结果]治疗结束后1个月CT复查:两组患者的临床受益率基本一致。而术后3个月及6个月CT复查后进行疗效评价则显示:氩氦刀序贯3D-CRT治疗组临床受益率明显优于单纯3D-CRT治疗组。氩氦刀序贯3D-CRT治疗组中位生存时间为291.8±15.6d,单纯3D-CRT治疗组的中位生存时间为254.6±24.5d,前者中位生存期明显延长(P<0.01)。氩氦刀序贯3D-CRT组放射性肺损伤及肺纤维化的发生率低于单纯3D-CRT组(P<0.05)。[结论]氩氦刀序贯三维适形放疗治疗晚期大体积非小细胞肺癌有较好的临床疗效。     

ABC对肺肿瘤运动和放疗靶区及肺受照射剂量的影响

目的探讨肺癌3DCRT中应用主动呼吸控制（ABC）技术对肿瘤运动、靶体积变化和肺受照射剂量的影响。方法选择NSCLC患者9例，在模拟定位机下分别测量FB和DIBH—ABC时，肿瘤在左右（X）、前后（Y）和头脚（Z）方向的运动范围，分别在2种呼吸状态下进行3DCRT定位CT扫描，采集图像输入TPS系统，勾画2种状态下肿瘤的GTV、CTV和PTV靶体积和两肺总体积。分别以相同处方剂量、达到最优适形指数（conformal index，CI）为标准，设计3DCRT计划，再以肺V20≤25％、脊髓Dmax≤45Gy为限制条件，进行GTV剂量递增。结果9例患者，在FB状态下X、Y、Z方向上肿瘤的移动度分别为（2．22±0．95）mm、（2．78±1．48）mm、（6．44±4．75）mm；而在D1BH—ABC状态下未观察到肿瘤可测量的移动度。ABC状态下较FB状态下两肺总体积有明显增加，分别为（5980．2±1018．34）cm^3和（4338．62±826．27）cm^3（P〈0．05），PTV体积明显缩小，分别为（252．89±222．75）cm^3和（277．52±224．17）cm^3（P〈0．05），而GTV和CTV无明显变化：GTV处方剂量为60Gy时，肺V20、V30、Dmean在DIBH—ABC状态下均明显低于FB状态，P〈0．05。当以肺V20≤25％及脊髓Dmax≤45Gv为限制条件，进行GTV剂量递增，GTV剂量可以增加至100Gy以上的，在DIBH—ABC状态时，9例中有8例；在FB状态下，仅有7例。心脏V45、食管V50在2种呼吸状态下均无显著差异。结论应用深吸气屏气及主动呼吸控制技术，可有效地降低肿瘤随呼吸的移动度，明显缩小PTV体积，并使全肺总体积增加，从而使肺受照射V20、V30、Dmean明显降低.     

复发性宫颈癌30例三维适形放射治疗的疗效观察

目的探讨三维适形放射治疗(3DCRT)复发性宫颈癌的疗效。方法 2002年1月至2007年1月,对30例复发性宫颈癌患者行三维适形放射治疗,每次2～3Gy、每周3～5次,共计15～28次完成,总剂量30～56Gy。结果所有患者均完成3DCRT治疗,有效率(RR)66.6%,其中完全缓解率(CR)23.3%,部分缓解率(PR)43.3%;疼痛缓解率90.9%(20/22),出血完全缓解率91.7%(11/12)。1、2、3年生存率分别为50.0%、26.7%、16.7%。结论三维适形放射治疗复发性宫颈癌疗效较好,可以提高局部控制率和延长生存期,不良反应可以耐受。     

立体适形放射治疗前列腺癌29例临床分析

目的:分析立体适形放射治疗(3D-CRT)前列腺癌的疗效.方法:采用3D-CRT治疗前列腺癌29例,26例放疗前行双侧睾丸切除,22例同时服用内分泌治疗药物.采用3D-CRT技术,5次/周,1.8～2Gy/次,DT 60～72Gy,中位剂量68Gy.结果:中位随访18个月,生存率82.8%,肿瘤特异生存率93.1%.1、2、3级急性胃肠道不良反应发生率分别为44.8%,6.9%,3.4%,1、2级急性泌尿生殖系统不良反应发生率分别为34.5%,6.9%.结论:3D-CRT治疗前列腺癌疗效满意,不良反应小.     

Feasibility of the use of the Active Breathing Co ordinator™ (ABC) in patients receiving radical radiotherapy for non-small cell lung cancer (NSCLC)

Introduction

One method to overcome the problem of lung tumour movement in patients treated with radiotherapy is to restrict tumour motion with an active breathing control (ABC) device. This study evaluated the feasibility of using ABC in patients receiving radical radiotherapy for non-small cell lung cancer.

Methods

Eighteen patients, median (range) age of 66 (44-82) years, consented to the study. A training session was conducted to establish the patient’s breath hold level and breath hold time. Three planning scans were acquired using the ABC device. Reproducibility of breath hold was assessed by comparing lung volumes measured from the planning scans and the volume recorded by ABC. Patients were treated with a 3-field coplanar beam arrangement and treatment time (patient on and off the bed) and number of breath holds recorded. The tolerability of the device was assessed by weekly questionnaire. Quality assurance was performed on the two ABC devices used.

Results

17/18 patients completed 32 fractions of radiotherapy using ABC. All patients tolerated a maximum breath hold time >15 s. The mean (SD) patient training time was 13.8 (4.8) min and no patient found the ABC very uncomfortable. Six to thirteen breath holds of 10-14 s were required per session. The mean treatment time was 15.8 min (5.8 min). The breath hold volumes were reproducible during treatment and also between the two ABC devices.

Conclusion

The use of ABC in patients receiving radical radiotherapy for NSCLC is feasible. It was not possible to predict a patient’s ability to hold breath. A minimum tolerated breath hold time of 15 s is recommended prior to commencing treatment.     

后程立体定向适形加速放射治疗非小细胞肺癌近期疗效分析

目的　观察后程立体定向适形加速放射治疗非小细胞肺癌的近期疗效和急性放射反应。方法　 13 7例非小细胞肺癌患者进入本研究 ,放射治疗分为常规放射治疗和后程立体定向适形加速推量治疗 2个阶段进行 ,常规放射治疗 40Gy后 ,改用后程立体定向适形加速推量照射 ,3～ 4Gy/次 ,1次 /d ,5次 /周 ,共治疗 7～ 10次 ,总剂量至 68～ 70Gy。结果　 13 7例中 ,13 2例按计划完成治疗 ,近期疗效为完全缓解 16 7% ( 2 2 / 13 2 ) ,部分缓解 68 9% ( 91/ 13 2 ) ,总有效率 85 6% (CR PR) ;放射性食管炎的发生率为 71 9% ( 95 /13 2 ) ,放射性肺炎发生率为 2 2 0 %。结论　后程立体定向适形加速放射治疗非小细胞肺癌 ,近期疗效肯定 ,急性副反应绝大多数患者可以耐受 ,远期疗效和晚期并发症有待进一步的观察。     

三维适形调强放疗治疗食管癌预后的影响因素分析

目的 探讨影响三维适形放疗(3D-CRT)以及调强放疗(IMRT)治疗食管癌患者预后的相关因素.方法 选取85例食管癌患者作为研究对象,其中59例患者接受3D-CRT,26例患者接受IMRT.治疗结束后对患者进行随访.结果 单因素分析显示,性别、年龄、体质指数(BMI)与食管癌患者预后无相关性(P>0.05);病变长度、食管肿瘤最大直径、大体肿瘤体积(GTV)、N分期、T分期、联合化疗与食管癌患者预后相关(P<0.05).多因素分析显示,GTV、N分期、联合化疗是影响3D-CRT以及IMRT治疗食管癌预后的独立相关因素(P<0.05).结论 根据相关因素分析结果,采取相应的措施可改善3D-CRT以及IMRT治疗食管癌的预后.     

Plan Dose Evaluation of Three Dimensional Conformal Radiotherapy Planning (3D-CRT) of Nasopharyngeal Carcinoma (NPC): Experience of a Tertiary Care University Hospital in Pakistan

Background: Radiation therapy is the mainstay of treatment for nasopharyngeal carcinoma. Importanceof tumor coverage and challenges posed by its unique and critical location are well evident. Therefore weaimed to evaluate our radiation treatment plan through dose volume histograms (DVHs) to find planningtarget volume (PTV) dose coverage and factors affecting it. Materials and Methods: This retrospective studycovered 45 histologically proven nasopharyngeal cancer patients who were treated with definitive 3D-CRT andchemotherapy between Feb 2006 to March 2013 at the Department of Oncology, Section Radiation Oncology ,AgaKhan University Hospital, Karachi, Pakistan. DVH was evaluated to find numbers of shrinking field (phases),PTV volume in different phases and its coverage by the 95% isodose lines, along with influencing factors.Results: There were 36 males (80%) and 9 females (20%) in the age range of 12-84 years. Stage IVA (46.7%)was the most common stage followed by stage III (31.1). Eighty six point six-percent received induction, 95.5%received concurrent and 22.2% received adjuvant chemotherapy. The prescribed median radiation dose was70Gy to primary, 60Gy to clinically positive neck nodes and 50Gy to clinically negative neck regions. Mean doseto spinal cord was 44.2Gy and to optic chiasma was 52Gy. Thirty seven point eight-percent patients completedtheir treatment in three phases while 62.2% required four to five phases. Mean volume for PTV3 was 247.8 cm3(50-644.3), PTV4 173.8 cm3 (26.5-345.1) and PTV5 119.6 cm3 (18.9-246.1) and PTV volume coverage by 95%isodose lines were 74.4%, 85.7% and 100% respectively. Advanced T stage, intracranial extension and tumorvolume >200 cm3 were found to be important factors associated with decreased PTV coverage by 95% isodose line.Conclusions: 3D CRT results in adequate PTV dose coverage by 95% isodose line. However advanced T stage,intracranial extension and large target volume require more advanced techniques like IMRT for appropriatePTV coverage.