ct在非小細(xì)胞肺癌三維適形放療靶區(qū)勾畫(huà)中的影響因素

1、ct在非小細(xì)胞肺癌三維適形放療靶區(qū)勾畫(huà)中的影響因素【關(guān)鍵詞】 癌,非小細(xì)胞肺,腫瘤1 靶區(qū)的定義靶區(qū)是指放射治療將要照射的部位,它的確定是放射治療的第一步,也是最重要的一步。國(guó)際輻射單位和測(cè)定委員會(huì)(icru)50號(hào)報(bào)告對(duì)3d2crt靶區(qū)作了如下規(guī)定:大體腫瘤體積(gtv):是指臨床檢查和影像學(xué)資料顯示的臨床腫瘤灶;臨床靶體積(ctv):在gtv基礎(chǔ)上擴(kuò)大一定區(qū)域,包括gtv周邊的亞臨床病灶以及預(yù)計(jì)可能出現(xiàn)亞臨床播散的區(qū)域;計(jì)劃靶體積(ptv):在ctv基礎(chǔ)上再擴(kuò)大一定范圍,以適應(yīng)放射治療過(guò)程中各種系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差。icru262報(bào)告作為對(duì)50號(hào)報(bào)告的補(bǔ)充,對(duì)其中的一些定義和概念進(jìn)行了修正,

2、將ptv中體內(nèi)器官生理運(yùn)動(dòng)和治療重復(fù)性誤差區(qū)分開(kāi)來(lái),分別定義了體內(nèi)邊界(im)和擺位誤差邊界(sm)等概念。內(nèi)靶體積(itv):在ctv外加一個(gè)im,以包括正常器官運(yùn)動(dòng)而導(dǎo)致的ctv在三維空間上的變異;sm:itv外面再擴(kuò)大一定的邊界,用于補(bǔ)償每次放療擺位重復(fù)性誤差和治療設(shè)備誤差等不確定因素。2 窗寬、窗位對(duì)勾畫(huà)靶區(qū)的影響為在熒光屏或膠片上更清晰地顯示感興趣的組織或器官的結(jié)構(gòu),ct機(jī)采用了窗寬、窗位技術(shù)。窗寬是指ct圖像上所包含的ct值范圍，在此ct值范圍內(nèi)的組織結(jié)構(gòu)按其密度高低從白到黑分為16個(gè)灰階供觀察對(duì)比。窗位或稱窗中心指窗寬上下限的平均數(shù)。為了提高組織結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)的顯示，使ct值差別小的兩

3、種組織能分辨，可將窗寬與窗位進(jìn)行調(diào)整。不同窗位、窗寬時(shí),熒光屏上顯示的器官或腫瘤大小不同,勾畫(huà)出的gtv就有所差別,肺腫瘤尤為明顯。為了精確描繪靶區(qū)或正常組織,要把窗寬、窗位定在恰當(dāng)?shù)奈恢蒙?harris等4的研究表明,軟組織窗(窗寬400 hu,窗位+20 hu)適宜顯示縱隔結(jié)構(gòu)。肺窗條件(窗寬850 hu,窗位-750 hu)顯示肺內(nèi)結(jié)節(jié)較為精確。rosenman5對(duì)肺癌的研究證實(shí),在窗位-750 hu,窗寬850 hu的條件下,ct圖像上的肺腫瘤大小與實(shí)際腫瘤的大小最接近。夏士安等6報(bào)道，目前一般建議肺窗窗位為-750 hu、窗寬為1 000 hu左右,縱隔的窗位為40 hu,窗寬為90

4、 hu。如果窗位過(guò)高或窗寬過(guò)小,容易把腫瘤周圍正常肺組織當(dāng)作腫瘤組織,使肺損傷加重,引起放射性肺炎等嚴(yán)重并發(fā)癥。窗位過(guò)低或窗寬過(guò)大,則不太容易顯示肺組織中的腫瘤組織,從而使勾畫(huà)的腫瘤有可能比實(shí)際腫瘤小,引起放療后未控或復(fù)發(fā),降低生存率。總之，肺內(nèi)病變?cè)诜未爸泄串?huà)，縱隔病變?cè)诳v隔窗中勾畫(huà)，但各種不同類別型號(hào)的ct機(jī),最適窗寬窗位并不相同,需在實(shí)踐中不斷摸索。3 掃描層厚對(duì)勾畫(huà)靶區(qū)的影響ct掃描攝影時(shí),每個(gè)斷層面均具有一定的厚度,在同一厚層內(nèi),如果被掃描物體的密度不同,呈斜面或弧度,則局部密度與實(shí)際的ct值會(huì)產(chǎn)生誤差,使影像上物體與實(shí)際的物體產(chǎn)生變形或密度的改變,此效應(yīng)稱為部分容積效應(yīng)。此在影像學(xué)

5、診斷上容易導(dǎo)致誤診,而在放射治療上容易導(dǎo)致腫瘤靶區(qū)gtv改變。但是在日常的ct模擬定位中,我們采用的掃描層厚常為5 mm或10 mm,這是因?yàn)槌Ｒ?guī)模擬掃描的范圍較大,如果掃描層厚過(guò)薄,則造成掃描層數(shù)過(guò)多、掃描時(shí)間過(guò)長(zhǎng)和機(jī)器過(guò)熱，這就需要停機(jī)冷卻,這樣病人在長(zhǎng)時(shí)間的模擬定位中可因呼吸運(yùn)動(dòng)或不自主的運(yùn)動(dòng)使影像檢查誤差增大。姚原等7報(bào)道,被測(cè)物體在不同層厚掃描的ct影像上得到的前后徑和左右徑的數(shù)值與實(shí)際測(cè)量數(shù)值的誤差很小(小于0.5 mm),與體外測(cè)量的結(jié)果基本一致。而上下徑的數(shù)值與實(shí)際測(cè)量數(shù)值的誤差很大(大于1 mm),而且與掃描層厚呈正比關(guān)系,即掃描層越厚,上下徑的誤差也越大。而且掃描靶區(qū)的體積

6、較體外實(shí)際測(cè)量計(jì)算的體積,均有不同程度的放大,產(chǎn)生以上誤差的原因是因?yàn)橛衏t的部分容積效應(yīng)的存在。臨床醫(yī)生在確定臨床靶區(qū)gtv的上下徑時(shí),需要考慮gtv的上下徑約有75%61%,掃描層厚厚度的范圍是不確定的。掃描層厚越薄,掃描得到的腫瘤體積越接近實(shí)際的腫瘤體積。盡量避免用大于3 mm的層厚掃描,這樣掃描所得影像上的腫瘤容積接近于實(shí)際的腫瘤容積,有利于治療精度的提高。4 勾畫(huà)靶區(qū)醫(yī)生的影像診斷水平對(duì)勾畫(huà)靶區(qū)的影響治療計(jì)劃中，影響gtv勾畫(huà)精確性的有硬件設(shè)備的質(zhì)量與所治療病人的臨床特征等客觀因素，也有來(lái)自勾畫(huà)者(臨床醫(yī)生)的主觀原因。giraud等8請(qǐng)4家醫(yī)院多位影像診斷及放射治療醫(yī)師對(duì)10例ns

7、clc靶區(qū)進(jìn)行勾畫(huà)，不同醫(yī)院、不同專業(yè)、不同年資醫(yī)師勾畫(huà)的gtv體積值明顯不同：診斷醫(yī)師勾畫(huà)的gtv差異性小于治療醫(yī)師，高年資醫(yī)師間差異性小于年輕醫(yī)師。van de steene等9的研究顯示，5名臨床醫(yī)師在ct上對(duì)8例nsclc病例的gtv進(jìn)行勾畫(huà),比較其幾何大小與浸潤(rùn)范圍,發(fā)現(xiàn)不同觀察者之間勾畫(huà)gtv的最大和最小幾何體積之比大于7。有6位醫(yī)師對(duì)6例nsclc靶區(qū)獨(dú)立勾畫(huà)，在肺窗與縱隔窗條件下，平均差別達(dá)20%，最高/最低比值為5%42%，醫(yī)師間的差別有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義10。錢建軍等11組織了來(lái)自放射治療和影像診斷的6位醫(yī)師進(jìn)行了gtv勾畫(huà)，比較兩個(gè)學(xué)科和兩次勾畫(huà)所產(chǎn)生的差異性。結(jié)果表明，9例病人

8、gtv體積最大值/最小值比值2。在已知影響準(zhǔn)確性的重要客觀因素一致的條件下，造成差異的主要原因是醫(yī)師間學(xué)科的不同，影像科醫(yī)師比放療科醫(yī)師勾畫(huà)的變異性小、準(zhǔn)確性高。任克杰等12研究顯示，在肺癌3d2crt過(guò)程中確定gtv時(shí)應(yīng)該由多位放射治療醫(yī)師和放射診斷醫(yī)師共同討論確定。張燁等13研究認(rèn)為，在可能影響勾畫(huà)gtv準(zhǔn)確性客觀因素一致的情況下,不同醫(yī)師之間勾畫(huà)的gtv等中心值在x軸和y軸上存在的差異均有高度統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,而同一醫(yī)師在前后不同時(shí)間點(diǎn)勾畫(huà)的結(jié)果則無(wú)差異。吳開(kāi)良等14觀察到放射治療醫(yī)師之間勾畫(huà)gtv的差異主要在于對(duì)肺門淋巴結(jié)的認(rèn)定。引起gtv勾畫(huà)不確定性的主要原因可能是不同醫(yī)師對(duì)腫瘤學(xué)的理解和

9、影像學(xué)知識(shí)存在的差異上。不同醫(yī)師之間勾畫(huà)腫瘤靶區(qū)存在差異，醫(yī)師勾畫(huà)腫瘤靶區(qū)主觀性差異的主要原因有:gtv勾畫(huà)基于單一影像學(xué)資料(目前主要是ct影像)，ct圖像顯示腫瘤的局限性以及勾畫(huà)醫(yī)師肉眼閱片時(shí)的不確定性，增加了gtv體積變異性;放療科醫(yī)師勾畫(huà)gtv時(shí)，一般會(huì)將腫瘤周圍可能存在的亞臨床病灶區(qū)以及可能造成的放射性損傷同時(shí)考慮在內(nèi)，而不同醫(yī)師的側(cè)重點(diǎn)又不同，因此，放療科醫(yī)師所勾畫(huà)的gtv變化范圍較大;不同醫(yī)師在臨床經(jīng)驗(yàn)、腫瘤診斷學(xué)以及腫瘤學(xué)知識(shí)等方面存在差異，導(dǎo)致腫瘤區(qū)域確定差異。5 呼吸運(yùn)動(dòng)對(duì)靶區(qū)勾畫(huà)的影響三維放療計(jì)劃系統(tǒng)進(jìn)行靶區(qū)三維重建與劑量計(jì)算時(shí)，大多默認(rèn)為靶區(qū)是靜止的，實(shí)際上因?yàn)槟承┰?/p>

10、，例如呼吸運(yùn)動(dòng)或心臟搏動(dòng)等，病人在ct掃描過(guò)程中腫瘤靶區(qū)仍然處于運(yùn)動(dòng)之中，導(dǎo)致腫瘤靶區(qū)在ct圖像上出現(xiàn)偽影，掃描后三維重建靶區(qū)不能真實(shí)反映腫瘤的實(shí)際形狀和大小，三維劑量計(jì)算結(jié)果與真實(shí)值之間必然存在著差異。erridge等15利用射野影像系統(tǒng)監(jiān)測(cè)了25例nsclc病人肺部腫瘤的運(yùn)動(dòng),發(fā)現(xiàn)腫瘤側(cè)向運(yùn)動(dòng)距離為(7.32.7)mm,頭腳方向?yàn)?12.57.3)mm,前后方向?yàn)?9.45.2)mm。在頭腳方向上位于下葉和中葉的腫瘤運(yùn)動(dòng)幅度(16.7 mm)明顯大于上葉腫瘤(8.8 mm)。shimizu等16在病人自由呼吸狀態(tài)下對(duì)下肺部腫瘤進(jìn)行ct掃描,利用三角形的各個(gè)邊長(zhǎng)之間的關(guān)系計(jì)算出腫瘤的位移。結(jié)

11、果顯示,肺下葉腫瘤頭腳方向平均位移9.1 mm(3.424.0 mm),左右方向平均位移10.1 mm(022.0 mm),上中葉腫瘤頭腳方向平均位移是6.2 mm(2.411.3 mm)。seppenwoolde等17在治療前將直徑為2 mm的金制標(biāo)記放置在20例病人的腫瘤內(nèi)或附近,以金制標(biāo)記的運(yùn)動(dòng)代表肺部包塊的運(yùn)動(dòng)情況。在平靜呼吸的條件下進(jìn)行ct掃描,發(fā)現(xiàn)位于肺下葉、未侵犯脊柱或胸壁等固定結(jié)構(gòu)的腫瘤在頭腳方向的運(yùn)動(dòng)幅度為(126)mm,位于肺上葉或侵犯固定結(jié)構(gòu)的腫瘤在頭腳方向的運(yùn)動(dòng)幅度(22)mm?？傊?肺下葉腫瘤平均運(yùn)動(dòng)幅度要大于肺部其他位置的腫瘤,其中又以頭腳方向的位移最為顯著。張書(shū)旭

12、等18設(shè)計(jì)了一個(gè)能模擬呼吸過(guò)程中靶區(qū)一維運(yùn)動(dòng)的體模，在不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下掃描，同一靶區(qū)重建圖像的外形差異明顯，重建靶體積的相對(duì)偏差最大近90%;同一運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，各靶區(qū)重建體積變化隨靶而異;外形較小的靶區(qū)重建體積相對(duì)偏差變化范圍為-39.8%89.5%，外形較大的靶區(qū)重建體積相對(duì)偏差變化范圍是-18.4%20.5%。呼吸運(yùn)動(dòng)對(duì)靶區(qū)重建的影響極大，三維放療計(jì)劃設(shè)計(jì)所依賴的ct圖像，必須是腫瘤靶區(qū)處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)下掃描的圖像，否則，適形射野和劑量體積直方圖將嚴(yán)重失真。而如何正確地控制呼吸運(yùn)動(dòng)顯得尤為重要。總之，在三維適形放療技術(shù)中,精確勾畫(huà)腫瘤區(qū)是優(yōu)化治療增益比的關(guān)鍵,要求既不漏掉腫瘤組織,又要最大限度

13、保護(hù)正常組織。作者認(rèn)為可以通過(guò)以下途徑來(lái)提高靶區(qū)勾畫(huà)的精確性:提高ct機(jī)的質(zhì)量,改進(jìn)掃描技術(shù);應(yīng)用融合技術(shù)(與mri圖像的融合、與pet或spect圖像的融合);應(yīng)用增強(qiáng)ct掃描技術(shù)，提高組織對(duì)比度;通過(guò)對(duì)放療醫(yī)師進(jìn)行臨床及影像知識(shí)的培訓(xùn),可提高gtv勾畫(huà)的一致性。放療的進(jìn)步與診斷技術(shù)的提高與計(jì)算機(jī)的發(fā)展密切相關(guān)。診斷的發(fā)展已由解剖性的診斷轉(zhuǎn)向?yàn)楣δ苄缘脑\斷,包括pet、mrsi及準(zhǔn)確率高于pet的基因檢測(cè)。待這些技術(shù)臨床應(yīng)用成熟,腫瘤靶區(qū)的勾畫(huà)范圍不僅要求邊界精確,而且同時(shí)要求內(nèi)部結(jié)構(gòu)勾畫(huà)的精細(xì),可達(dá)到組織學(xué)上的腫瘤細(xì)胞gtv的勾畫(huà),屆時(shí)勾畫(huà)的腫瘤范圍為生物靶區(qū)。肺癌是最常見(jiàn)的惡性腫瘤之一,

14、近年來(lái)其發(fā)病率和死亡率都有逐年增加的趨勢(shì),其中非小細(xì)胞肺癌(nsclc)大約占肺癌總數(shù)的70%80%。然而,近20年來(lái)常規(guī)放療的療效并不顯著,5年生存率只有5%10%1,且反應(yīng)較重。其主要原因是局部未控或復(fù)發(fā)和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移。臨床研究顯示，提高放療劑量可望提高局部控制率和病人生存率2。然而,常規(guī)放射治療不能有效地將放療劑量集中到靶區(qū)內(nèi),周圍器官受量較高,總劑量難以提高。三維適形放射治療(3d2crt)則可使高劑量射線投入照射靶區(qū)內(nèi),同時(shí)鄰近正常組織的受量極低。3d2crt治療nsclc切實(shí)可行,可顯著提高近期療效,不同程度延長(zhǎng)病人壽命,改善生活質(zhì)量,減輕放射所致副作用3。靶區(qū)勾畫(huà)是適形放療的“精確診

15、斷”、“精確定位”、“精確計(jì)劃”、“精確治療”中最重要和最基礎(chǔ)的步驟之一。目前，3d2crt靶區(qū)勾畫(huà)主要依賴ct圖像,以ct為基礎(chǔ)制訂的放療計(jì)劃已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。ct圖像在靶區(qū)勾畫(huà)中受窗寬、窗位、掃描層厚、呼吸動(dòng)度及勾畫(huà)者主觀因素等的影響。本文對(duì)以上影響因素進(jìn)行綜述。【參考文獻(xiàn)】2perez c a, pajak t f, rubin p, et al. long2termobservations of the patternsof failure in patientswith unresectable nonoat cell carcinoma of the lung treated with definitive radiotherapy: report by the rtog j. cancer,