术前放疗中食管胃结合部病灶移动度分析

目的 探索食管胃结合部(GEJ)腺癌在术前放疗过程中移动度范围。方法 纳入接受GEJ腺癌术前同步放化疗14例患者,胃镜直视下于肿瘤上、下缘或四周分别置入钛夹标记肿瘤边缘。8例患者采用4DCT定位共获得位于GEJ的8个钛夹分次内图像98套供分析,12例患者在放疗前5次、第7、12、17、22次分别进行CBCT共获得分次间图像90套供分析。配对t检验差异。结果 肿瘤分次内动度在左右、腹背、头脚方向上分别为(0.92±0.95)、(2.27±2.73)、(9.95±5.48) mm,分次内动度头脚方向大于左右方向(P=0.000)和腹背方向(P=0.000),腹背方向大于左右方向(P=0.000)。肿瘤分次间动度在左右、腹背、头脚方向上分别为(6.56±4.19)、(5.69±3.29)、(6.49±4.37) mm,分次间动度左右方向和头脚方向均大于腹背方向(P=0.031、0.044),左右方向和头脚方向差异不显著(P=0.956)。为保证90%肿瘤体积接收95%处方剂量,在GEJ病灶的左右、腹背、头脚方向分别外放19.4、14.6、27.2 mm,可在术前放疗期间较好覆盖肿瘤分次内和分次间的移动度。结论 GEJ肿瘤在术前放疗中分次内和分次间移动度均较大,需在精确治疗中给予考虑并寻找新方法限制肿瘤移动。     

聚氨酯发泡胶与负压真空垫在乳腺癌保乳根治术后IMRT体位固定精度初步研究

目的 初步探究发泡胶与真空垫在乳腺癌保乳根治术后IMRT体位固定中的精度差异。方法 选取2017-2018月间本院收治保乳术后全乳大分割IMRT (42.56Gy分16次)的乳腺癌患者40例,随机均分为发泡胶组和真空垫组固定。分次治疗前使用瓦里安Trilogy机载图像验证系统拍摄患者正侧位照片,并与计划系统重建的数字重建图像进行匹配验证获得两组患者在左右、头脚、腹背方向摆位误差。每名患者验证10次,共获得400组数据。采用独立样本t检验获得组间摆位误差,并计算临床靶体积至计划靶体积分次间摆位误差的外扩值。结果 发泡胶固定组与真空垫组在左右、头脚、腹背方向摆位误差分别为(1.63±1.29) mm与(1.83±1.61) mm (P=0.18)、(1.46±1.51) mm与(2.26±2.03) mm (P=0.00)、(1.30±1.35) mm与(1.91±1.67) mm (P=0.00)。临床靶体积至计划靶体积分次摆位误差的外扩值分别为2.19、2.51、1.57mm与2.40、3.97、2.63mm。结论 两种固定方式均满足临床要求,但初步证明发泡胶固定摆位精度与重复性均优于真空垫组。     

发泡胶与乳腺托架在乳腺癌保乳术后IMRT中固定精度比较

目的 探讨发泡胶与乳腺托架在乳腺癌保乳术后IMRT体位固定中的精度差异。方法 选取2018年2—8月中山大学孙逸仙纪念医院收治保乳术后全乳大分割IMRT (42.56 Gy分16次)的乳腺癌患者24例,随机分为发泡胶组和乳腺托架组。使用CBCT于患者第1、3、5、7、9、11次治疗前拍摄正侧位KV图像在线匹配获得两组患者在左右、头脚、腹背的摆位误差,记录两组摆位时间。采用独立样本t检验分析两组间摆位误差,并计算PTV分次间摆位误差的外扩值。结果 发泡胶组和乳腺托架组在左右、头脚、腹背方向的摆位误差分别为(2.36±1.89) mm与(2.56±2.05) mm (P=0.49)、(1.76±1.78) mm与(3.28±2.79) mm (P<0.05)、(1.47±1.49) mm与(1.73±1.81) mm (P=0.28);CTV向PTV分次摆位误差的外扩值分别为2.97、2.92、2.21 mm与3.41、4.09、2.59 mm;单次摆位时间分别为(3.4±1.1) min与(5.5±3.1) min (P=0.01)。结论 相较乳腺托架,发泡胶的摆位精度明显提升且效率更高。     

脑转移瘤立体定向放疗分次间和分次内摆位误差及残余误差分析

目的 分析脑转移患者立体定向放疗ExacTrac X线图像,计算分次间和分次内摆位误差及残余误差,分析进行逐弧位置验证的必要性。方法 通过对过去2年在本中心采用头部立体定向放疗的脑转移瘤病例的回顾性分析,配准其数字重建图像和ExacTrac正交kV级验证图像,计算患者3个方向的平移误差和旋转误差。数据包含分次间摆位误差、分次内摆位误差和残余误差。结果 75例116个病灶进行了337次头部立体定向放疗。分次间、分次内平移摆位误差分别为左右方向x (0.93±0.86)、(0.15±0.59) mm,头脚方向y (1.83±1.27)、(0.25±0.73) mm,腹背方向z (0.96±0.80)、(0.14±0.56) mm;分次间、分次内旋转摆位误差分别为矢状面Rx (0.65°±0.62°)、(0.19°±0.40°),横断面Ry (0.97°±0.94°)、(0.13°±0.25°),冠状面Rz (0.92°±0.71°)、(0.10°±0.29°)。残余平移误差左右、头脚、腹背方向分别为(0.06±0.23)、(0.08±0.24)、(0.08±0.22) mm;残余旋转误差矢状面、横断面、冠状面分别为(0.12°±0.27°)、(0.09°±0.18°)、(0.06°±0.19°)。337次分次间摆位误差99.1%超过误差阈值(0.7 mm,0.7°)需要至少校正1次;1 006组分次内摆位误差33.6%在治疗床转到位验证无需误差校正,66.4%需要校正至少1次。结论 头部立体定向放疗患者要重视分次间摆位误差和分次内摆位误差,进行逐弧体位验证是非常必要的。     

胃食管结合部腺癌术前放疗胃充盈状态与肿瘤分次内动度和分次间动度的关系

目的 探索胃食管结合部腺癌(AEG)术前放疗,胃充盈状态与肿瘤分次内动度和分次间动度的关系。方法 前瞻性纳入2018—2019年间行全新辅助治疗的10例局部晚期AEG患者,均于治疗前在胃镜下标记肿瘤上下界,共获20枚钛夹。全部患者均在定位及治疗期间行空腹和充盈两种状态下的4DCT扫描,每次扫描均由系统自动重建出0%~90%呼吸时相的10套图像,每个患者可获得100套图像。结果 胃充盈状态并不显著影响肿瘤近胸端的分次内动度与分次间动度,而在肿瘤远胸端,空腹状态下头脚方向的分次间动度较充盈状态下更大[(6.22±4.67) mm∶(4.13±3.68) mm,P=0.013]。为保证AEG的近胸端在放疗期间90%的CTV累积剂量接受95%处方剂量,口服300ml半流质后胃充盈状态下建议左右、腹背、头脚方向分别外放9、8.5、12.1mm。另纳入有近胸端钛夹的6例AEG术前放疗患者作为验证组,显示治疗期间93%的钛夹在外扩范围内。结论 对于AEG的术前放疗,也可考虑定量充盈胃的方式完成放疗。     

射波刀肺部动态追踪精度受心脏搏动影响的不确定性分析

目的 分析心脏搏动对射波刀肺部动态追踪肿瘤位置不确定性的影响。方法 选取 48例肿瘤位置距离心脏位置较近的患者,导出其肺部动态追踪系统采集的治疗过程中的肿瘤运动位置曲线。对导出的肿瘤运动位置曲线进行滤波分析,将<1Hz的呼吸运动波形和>1Hz的心脏搏动波形进行分离。依据患者的滤波结果,按是否存在>1Hz的心脏搏动波形,将患者治疗追踪数据分为两组。依据治疗时追踪系统采集的X线影像数据,比较两组治疗分次之间的追踪误差。结果 对于准确建立心脏搏动模型的患者,身体左右、头脚和腹背方向,相关模型追踪误差分别为(1.45±0.99)、(0.46±0.21)、(0.70±0.54)mm;对于未准确建立心脏搏动模型的患者,身体左右、头脚和腹背方向的追踪误差分别为(1.52±1.17)、(0.63±0.37)、(1.07±0.62)mm。前者射波刀肺部动态追踪系统的追踪误差比后者在头脚、腹背方向分别减少28.34%、34.86%(P<0.05)。结论 准确建立心脏搏动模型,射波刀肺部动态追踪系统的追踪精度将大幅提高。     

用图像引导技术提高胸腹部肿瘤大分割放疗的治疗精度

目的 探讨图像引导放疗技术应用于胸腹部肿瘤大分割放疗以提高治疗精度,测最其摆位误差并确定由内靶体积(ITV)外放产生计划靶体积(PTV)的间距.方法 入组24例胸腹部肿瘤病例,采用大分割放疗,每次治疗前行锥形束CT扫描,在线校正摆位误差并记录误差值.统计校正前后的误差数据,采用二参数法计算由ITV外扩产生PTV间距.结果 校正前摆位平移误差在左右(x)、头脚(y)和腹背(z)方向I:分别为(2.1±2.0)、(3.9±3.2)、(2.9±2.8)mm,校正后分别为(0.8±0.7)、(0.9±0.7)、(0.9±0.7)mm;外扩间距校正前分别为5.6、10.2、7.7 mm,校正后分别为2.1、2.3、2.3 mm.旋转角度误差校正前后无变化,校正前头脚方向误差大于左右和腹背方向,校正后3个方向误差之间尤差别.结论 图像引导放疗通过在线校位能有效减小摆位误差并能观测肿瘤及周围组织器官位移和变形,计算在线校位后的靶区外放间距可以为PTV确定提供参考.     

基于4DCT的食管癌靶区运动的初步研究

目的 探讨4DCT下的平静呼吸状态食管癌靶区运动特征。方法 20例食管癌患者在平静呼吸状态下采用4DCT采集食管肿瘤运动信息,勾画GTV,测量并记录每个GTV等中心点坐标、体积,并计算中心点在不同呼吸时相的移动距离及体积变化情况。结果 同段食管癌靶区中心在头脚方向位移(0.521±0.319) cm,较左右方向的(0.169±0.083) cm、前后方向的(0.167±0.095) cm均大(P均<0.05)(颈段P=0.009;胸上段P=0.016;胸中段P=0.000)。不同段食管癌靶区中心在同一方向最大位移不同(左右P=0.023;前后P=0.212;头脚P=0.007)。各呼吸时相中食管癌运动规律并不完全一致,以T0时相为基准时相,食管癌GTV等中心点在T50时相时各三维方向上的位移最大。呼气末与吸气末食管靶区体积无变化(P=0.313)。结论 同段食管癌靶区在不同方向运动幅度不同,不同段病灶同一方向的运动幅度也不同,行精确放疗时应综合考虑。对于颈段及胸中上段食管癌,依据吸气末和呼气末融合图像获得ITV可行。颈段及胸中上段食管靶区在呼吸周期中形变不明显。     

分次内和分次间摆位误差在宫颈自适应放疗中的研究

目的:在图像引导的自适应放疗中,评估宫颈癌患者分次内、分次间的摆位误差。方法:从2014年1月至9月选取16例诊断为IIb-IIIb期的宫颈癌患者,所有病人均未行手术治疗,而是采用三维调强放疗作为根治性治疗。每个病人在放疗前后行10次20个CBCT扫描图像,与计划CT进行配准融合,得到三维方向矢量误差,用X（左右）、Y（腹背）、Z（头脚）、CR（旋转角度）表示。计算摆位误差的平均变化及标准差。结果:收集320套CBCT图像,每个病人平均20套。所选CBCT扫描图像显示:患者在左右、头脚、腹背方向的分次内摆位误差分别为(0.11±0.14)cm、(0.17±0.18)cm、(0.20±0.19)cm;在左右、头脚、腹背方向的分次间摆位误差分别为(0.11±0.13）cm、（0.17±0.20）cm、（0.25±0.20）cm。结论:在图像引导的自适应放疗中,患者在各个方向的摆位误差均数为0.15cm,这一大幅度的误差需要在放疗中被考虑到。     

呼吸运动对肺癌立体定向放疗靶区边缘剂量的影响

目的 探讨呼吸运动对肺癌SBRT显微病灶的不经意照射及靶区外扩边界的影响。方法 根据放疗照射过程中肺部肿瘤随呼吸运动的规律,建立肿瘤周围显微病灶进入或移出ITV概率模型,并结合4DCT的静态剂量分布,得到显微病灶理论计算值。运用模拟呼吸运动模体和光释光实测运动状态下显微病灶剂量分布,与显微病灶理论计算值比较,以验证模型的准确性。结果 周期运动靶区的显微病灶理论计算值与光释光实测值差值在5%内,距离ITV 10 mm以内区域接受的生物剂量>80 Gy。结论 剂量模型可准确预测周期运动靶区显微病灶受量,呼吸运动使显微病灶接受的不经意照射剂量增加不需外扩CTV。     

Planning target margin calculations for prostate radiotherapy based on intrafraction and interfraction motion using four localization methods

PURPOSE: To determine planning target volume (PTV) margins for prostate radiotherapy based on the internal margin (IM) (intrafractional motion) and the setup margin (SM) (interfractional motion) for four daily localization methods: skin marks (tattoo), pelvic bony anatomy (bone), intraprostatic gold seeds using a 5-mm action threshold, and using no threshold. METHODS AND MATERIALS: Forty prostate cancer patients were treated with external radiotherapy according to an online localization protocol using four intraprostatic gold seeds and electronic portal images (EPIs). Daily localization and treatment EPIs were obtained. These data allowed inter- and intrafractional analysis of prostate motion. The SM for the four daily localization methods and the IM were determined. RESULTS: A total of 1532 fractions were analyzed. Tattoo localization requires a SM of 6.8 mm left-right (LR), 7.2 mm inferior-superior (IS), and 9.8 mm anterior-posterior (AP). Bone localization requires 3.1, 8.9, and 10.7 mm, respectively. The 5-mm threshold localization requires 4.0, 3.9, and 3.7 mm. No threshold localization requires 3.4, 3.2, and 3.2 mm. The intrafractional prostate motion requires an IM of 2.4 mm LR, 3.4 mm IS and AP. The PTV margin using the 5-mm threshold, including interobserver uncertainty, IM, and SM, is 4.8 mm LR, 5.4 mm IS, and 5.2 mm AP. CONCLUSIONS: Localization based on EPI with implanted gold seeds allows a large PTV margin reduction when compared with tattoo localization. Except for the LR direction, bony anatomy localization does not decrease the margins compared with tattoo localization. Intrafractional prostate motion is a limiting factor on margin reduction.     

自制体部固定装置在SBRT放疗中的应用分析

目的 应用千伏级CBCT评价自制体部固定装置在肺部SBRT中的固定效果。方法 选取SBRT肺肿瘤患者10例(中央型、周围型各5例),通过数据分析得到每次SBRT前后骨性配准和软组织配准的平均摆位误差。采用单因素方差分析两种型别分次间骨性配准后摆位误差差别。结果 中央型和周围型患者分次间骨性配准摆位误差在横断面左右、前后、上下方向不同( P =0、001),分别为( 0. 01±0、32)、( －0、08 ±0、38)、( 0. 14±0、36) cm和( －0、23 ±0、39)、( －0、13 ±0、52)、( 0. 21±0、33) cm,上下方向误差最大( P=0、003),左右方向误差最小( P=0、001)。总平均误差分别为( 0. 09±0、33)、( －0、10 ±0、44)、( 0. 17±0、35) cm,效果优于其他常见固定方式。利用骨性配准分次内摆位误差为( 0. 00±0、00) cm。软组织配准的结果也类似。结论 自制体部固定装置可降低SBRT中肺肿瘤运动范围,提高摆位精度。     

基于四维CT的平静呼吸状态下肾脏各方向运动幅度及影响因素分析

目的 探索平静呼吸状态下正常肾脏在三维方向的运动幅度及其相关的影响因素。方法 收集2018—2019年间行四维CT且能够平静呼吸的 28例患者数据,肿瘤类别包括肝肿瘤、胰腺肿瘤或肺肿瘤。腹窗条件下逐层、逐呼吸时相勾画肾脏外轮廓并找到几何中心及三维方向坐标数值;计算左、右肾各个方向及三维方向位移。记录周围脏器体积及患者年龄、性别、身高、体重指数。采用t检验或非参数检验比较差异。结果 左、右肾脏上下方向运动幅度大,分别为(8.39±3.18)、(7.71±3.55)mm。男性双肾在左右、上下及三维方向平均运动幅度均大于女性(P<0.05),身高>165cm者亦大于≤165cm者(P<0.05)。超重者仅左肾左右、前后方向运动幅度大于未超重患者(P<0.05)。左肾体积>180cm³者其前后方向运动幅度较大(P=0.014)。年龄与各方向运动均相近(P>0.05)。结论 肾脏运动主要表现在上下方向,男性、身高高者运动幅度大,需格外注意使用控制呼吸运动的相关装置以降低正常组织损伤。     

Displacement of hepatic tumor at time to exposure in end-expiratory-triggered-pulse proton therapy

Purpose

This study is to evaluate reproducibility of hepatic tumors in end-expiration and end-inspiration on free-breathing, also measure shift of hepatic tumor location in pulsed proton beams exposure in end-expiration in order to estimate feasible planning target volume (PTV) margin.

Materials and methods

Pairs (1232) of anterior and lateral radiographs from 30 patients (628 end-expiration and 604 end-inspiration phases) were analyzed using fiducial markers adjacent to the tumors. By using the co-ordinates of the marker centroid of mass related to the isocenter, intrafractional variation was compared in end-expiration and end-inspiration, and a feasible PTV margin was generated using the measured motion.

Results

The average internal motion in end-expiration was 1.1 mm, which was significantly smaller than that in end-inspiration. The mean deviation from the plan was −0.1, 0.3, and 0.1 mm in the left-right (LR), cranio-cepharal (CC), and anterior-posterior (AP) directions, respectively. The estimated PTV margins were 3.2, 3.5, and 4.6 mm, in the LR, CC, and AP directions, respectively.

Conclusions

It was indicated that localization of the targets was more reproducibility in end-expiration than that in end-inspiration. Also, feasible and practical margin values were obtained. These should contribute accuracy of respiration synchronized proton radiotherapy for liver tumors.     

An Evaluation of Total Internal Motions of Locally Advanced Pancreatic Cancer during SABR Using Calypso® Extracranial Tracking,and Its Possible Clinical Impact on Motion Management

(1) Background: the aims of this study were to determine the total extent of pancreatic cancer’s internal motions, using Calypso^® extracranial tracking, and to indicate possible clinical advantages of continuous intrafractional fiducial-based tumor motion tracking during SABR. (2) Methods: thirty-four patients were treated with SABR for LAPC using Calypso^® for motion management. Planning MSCTs in FB and DBH, and 4D-CTs were performed. Using data from Calypso^® and 4D-CTs, the movements of the lesions in the CC, AP and LR directions, as well as the volumes of the 4D-CT-based ITV and the volumes of the Calypso^®-based ITV were compared. (3) Results: significantly larger medians of tumor excursions were found with Calypso^® than with 4D-CT: CC: 29 mm (p < 0.001); AP: 14 mm (p < 0.001) and LR: 11 mm (p < 0.039). The median volume of the Calypso^®-based ITV was significantly larger than that of the 4D-CT based ITV (p < 0.001). (4) Conclusion: beside known respiratory-induced internal motions, pancreatic cancer seems to have significant additional motions which should be considered during respiratory motion management. Only direct and continuous intrafractional fiducial-based motion tracking seems to provide complete coverage of the target lesion with the prescribed isodose, which could allow for safe tumor dose escalation.     

前列腺癌大分割精确放疗分次治疗间和分次治疗内位置变动分析

目的 了解前列腺癌精确大分割放疗时分次间和分次内前列腺靶区位移情况。方法 对 2013—2016年间28例接受5 Gy9次放疗的前列腺癌患者,定位前2周B超引导下经直肠穿刺前列腺内植入纯金标记3颗,仰卧位体膜固定充盈膀胱并直肠内插置直肠扩张球囊充气60 ml后CT定位,Pinnacle系统制定放疗计划。23例患者Synergy加速器治疗,每次疗前CBCT校位,扫描图像与计划图像行骨配准记录摆位误差,然后通过前列腺内金标位置配准记录前列腺位移误差,两次之差为分次间位移。5例患者Novalis加速器治疗,通过前列腺内金标配准,疗中ExacTrac系统实时跟踪金标位置变化,观察前列腺分次内位移。结果 23例患者每次疗前均测量位移共计207次,左右、上下、前后位移平均值分别为(0.05±0.10)、(0.20±0.22)、(0.19±0.18) cm;3个方向>0.3 cm位移分别为1、52、49次,>0.5 cm位移分别为1、29、16次。5例患者每次疗时监测测量金标位置移动5次共计225次,左右、上下、前后位移平均值分别为(0.61±0.50)、(0.68±0.69)、(0.70±0.67) mm,各方向>3 mm移动分别为0、1、1次。结论 前列腺癌精确大分割放疗时分次间位移远远大于分次内位移,分次间位移必须校正后才能放疗。分次内靶区位移尽管变化较小,但仍有必要监测分次内靶区位移,以防患者体位变动造成靶区脱靶照射。直肠内球囊插入对前列腺位置具有固定作用。     

呼吸运动对肺部肿瘤靶区受照剂量分布影响的研究

目的 探讨放疗中呼吸运动对肺部肿瘤患者靶区受照剂量分布影响.方法 使用配置腹带系统的大孔径CT获取17例肺部肿瘤患者四维CT图像和呼吸频率信息,在计划系统上通过10个时相的肿瘤靶区中心点位置坐标来确定肿瘤在左右、前后和头脚方向上的运动范围.应用呼吸模型模拟呼吸引起的肿瘤运动,然后用四维运动平台模拟肺部肿瘤在射野方向观上的运动轨迹.将二维半导体剂量仪固定在运动平台上,测量机架角为0°时在不同射野下静止和动态的剂量分布.在统计软件R 2.8.1上编写一个脚本程序来计算在静止和运动时相对剂量之差≤4%的点通过率等.结果 当肿瘤头脚方向运动振幅(运动范围一半)为1 cm,射野相对剂量差≤4%的通过率最小(1.1%),且最大有58%的相对剂量缺失.头脚方向振幅分别为<0.25、0.25～<0.50、0.50～<0.75、≥0.75 mm的4%通过率中位值分别为94.7%、79.4%、58.6%、37.1%(X<'2>=29.20,P=0.000),前后方向、左右方向振幅分别为<0.15、≥0.15 mm的4%通过率均相似.89%(75个射野)的射野中高剂量区的相对剂量差比低剂量区的小.只考虑头脚方向后,运动周期为3.6、8.2 s的4%通过率分别为72%、60%.结论 头脚方向的运动振幅是呼吸运动影响剂量分布的因素,同时其呼吸参数不变时周期长的运动对剂量的影响要大于周期短的运动.做调强放疗计划时,应特别注意肿瘤头脚方向运动振幅>0.5 cm的患者.     

Quantification of mediastinal and hilar lymph node movement using four-dimensional computed tomography scan: implications for radiation treatment planning

PURPOSE: To quantitatively describe mediastinal and hilar lymph node movement in patients with lymph node-positive lung cancer. METHODS AND MATERIALS: Twenty-four patients with lung cancer who underwent four-dimensional computed tomography scanning at Massachusetts General Hospital were included in the study. The maximum extent of superior motion of the superior border was measured, as well as the maximum inferior movement of the inferior border. The average of these two values is defined as the peak-to-peak movement. This process was repeated for mediolateral (ML) and anterior-posterior (AP) movement. Linear regression was used to determine lymph node characteristics associated with peak-to-peak movement. Various uniform expansions were investigated to determine the expansion margins necessary to ensure complete internal target volume (ITV) coverage. RESULTS: The mean peak-to-peak displacements of paratracheal lymph nodes were 4 mm (craniocaudal [CC]), 2 mm (ML), and 2 mm (AP). For subcarinal lymph nodes, the mean peak-to-peak movements were 6 mm (CC), 4 mm (ML), and 2 mm (AP). The mean peak-to-peak displacements of hilar lymph nodes were 7 mm (CC), 1 mm (ML), and 4 mm (AP). On multivariate analysis, lymph node station and lymph node size were significantly related to peak-to-peak movement. Expansions of 8 mm for paratracheal nodes and 13 mm for subcarinal and hilar nodes would have been necessary to cover the ITV of 95% of these nodal masses. CONCLUSIONS: Subcarinal and hilar lymph nodes may move substantially throughout the respiratory cycle. In the absence of patient-specific information on nodal motion, expansions of at least 8 mm, 13 mm, and 13 mm should be considered to cover the ITV of paratracheal, subcarinal, and hilar lymph nodes, respectively.