CT增強劑對食管癌三維適形放療劑量分布的影響

朱鷺超 石麗婉 傅麗蓉 林 勤

食管癌是我國常見的惡性腫瘤之一，近年來，由于三維適形放療(3-dimensional conformal radiotherapy,3DCRT)等技術(shù)的應(yīng)用，原發(fā)灶靶區(qū)可得到更高的劑量,縮短了全程治療時間，進一步提高了患者的生存率，生存質(zhì)量也有了明顯的改善[1，2]。3DCRT的靶區(qū)勾畫對CT圖像有較高的要求，因而引入了影像增強劑。增強劑的引入不可避免地會導致患者CT值的改變，而治療計劃系統(tǒng)(treament planning system,TPS)是通過電子密度(由CT值換算而來)對放療劑量進行計算，患者在治療時是沒有注射增強劑的，這樣就會導致放療處方的誤差。我們應(yīng)用ICRU83號[3]報告評估CT增強對食管癌3DCRT的劑量影響。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選擇10例胸中段食管癌患者，男性6例，女性4例。年齡45～68歲，中位年齡54.5歲。病灶長度為6～10 cm，病理類型為鱗狀細胞癌。無碘過敏史及用碘禁忌證,所有患者治療前均簽署知情同意書。

1.2 體位固定及CT定位

患者仰臥位，雙手上舉抱肘，真空墊固定，并在3個激光中心貼上鉛豆。采用GE的CT模擬定位機(RT)掃描，掃描范圍為第4頸椎上緣至第3腰椎下緣，掃描參數(shù)為120 kV，采用自動毫安技術(shù)，掃描時間1圈/ s,層厚5 mm,層間距5 mm,螺距1.75,床速17.5 mm /圈。同一體位下連續(xù)接受2次CT掃描,第1次為平掃,第2次為增強掃描。平掃后采用高壓注射器注射歐乃派克80 ml，壓力3.5 ml/s，延遲35 s掃描。掃描的2組CT圖像通過局域網(wǎng)傳至計劃系統(tǒng)(Varian Eclipse exteral beam planning 6.5和Pinnacle 9.2)。以下CT平掃圖像簡稱C-，CT增強圖像簡稱C+。

1.3 靶區(qū)和正常器官勾畫

根據(jù)ICRU 50、 62號報告的定義[4，5]由主管醫(yī)生在C+上勾畫靶區(qū)和正常器官，腫瘤體積(gross tumor volume,GTV)為CT、食管鋇片、內(nèi)鏡和CT-PET可見的腫瘤長度，1 cm以上腫大轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)為GTVnd，臨床靶體積(clinical target volume,CTV)為GTV和GTVnd在橫斷面前后左右均放0.8 cm及上下均放3～5 cm，包括相應(yīng)縱隔淋巴引流區(qū)(根據(jù)重要組織和器官做適當調(diào)整)。GTV和GTVnd四周及頭腳方向外放1 cm形成計劃靶區(qū)體積(planning target volume,PTV)[6～8]。勾畫危及器官( organ at risk,OAR)：肺、心臟、脊髓。

1.4 治療計劃

每例患者在C+上分別設(shè)計： 6野3D-CRT:2 Gy/次，第1階段50 Gy。正常器官劑量限制為：肺接受20 Gy劑量的體積≤28%，平均劑量≤13 Gy；脊髓劑量≤45 Gy，心臟接受40 Gy劑量的體積≤40%[7]。3D-CRT計劃用前后及斜野或水平野照射，再加上小權(quán)重射野調(diào)整達到優(yōu)化的劑量分布。待計劃完成后,創(chuàng)建1個以該患者C-為原始圖像的患者登記,并將增強CT計劃中所有點( Points),感興趣區(qū)( regions of interest,ROIs) 及計劃參數(shù)(Trial) 復制到C-中,然后重新計算劑量。

1.5 評價指標

PTV：用劑量體積直方圖(dose-volume histogram DVH)評估靶區(qū)劑量分布。采用ICRU83號[3]報告中提出的關(guān)于PTV的劑量參數(shù)進行比較。ICRU的83號報告指出：近似最低劑量D98%、D95%的體積所受到的劑量D95%、中位劑量D50%、近似最高劑量D2%均應(yīng)報告。還有不均勻性指數(shù)(homogeneity index，HI)=(D2%-D98%)/D50%，適形度指數(shù)(conformal index,CI)=(PTV/Body95%)×(1-PTV～95%/Body95%)[9]，公式中PTV～95%是PTV中小于95%的劑量所包含的體積，Body95%[5]是身體中95%劑量所包含的體積，即治療區(qū)；以及整個治療計劃的機器跳數(shù)(MU)。

ROIs：根據(jù)ICRU83號[3]，評價肺的V5，V20及平均劑量；心臟的V40及平均劑量；脊髓最大劑量不超過45 Gy，其中Vx表示正常組織接受X Gy劑量的體積。

為了評價患者C-和C+位置的一致性,分別記錄2組圖像中3個鉛點形成坐標系的位移數(shù)據(jù),同時為了評價C-和C+組織密度差異,記錄2組圖像PTV、Body及正常組織的平均CT值(HU)和平均物理密度(ρ)。

1.6 統(tǒng)計方法

采用SPSS 19軟件包進行統(tǒng)計分析。治療計劃各項指標間的比較采用配對T檢驗(Paired Samples T Test)。以P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 靶區(qū)劑量評估

本研究結(jié)果顯示，同樣的PTV分別在C-和C+進行的治療計劃計算，兩者在D2%、D50%、D95%、D98%、Body95%方面的差異無統(tǒng)計學意義；CI和HI兩者之間也沒有統(tǒng)計學差異 (P<0.05)，見表1。

表1 PTV的劑量分布、適形度指數(shù)、均勻性指數(shù)

2.2 正常組織受量的評估

危及器官的受量對比，肺的V5，V20及Dmean；心臟的V40及Dmean；脊髓最大劑量兩者之間無統(tǒng)計學差異，見表2。

2.3 PTV和正常組織的HU和平均物理密度及位移的差別大小

增強后Body(人體組織)、PTV、肺、心臟的HU和物理密度都比平掃的時候要高，差異有統(tǒng)計學意義，見表3。C-和C+計劃中坐標中心點的位移范圍為0～0.3 mm,其差別中位數(shù)和平均值分別為0 mm和0.11 mm。

2.4 4個射野角度的MU和總MU的比較

0°、90°、270°的MU和總跳數(shù)C-低于C+，有統(tǒng)計學意義(P<0.05)；180°的MU差異沒有統(tǒng)計學意義，見表4。

表2 危及器官劑量

表3 HU和物理密度

表4 機器跳數(shù)

3 討論

胸部CT增強掃描可以更好地區(qū)分血管和其他軟組織，且可根據(jù)病灶的強化區(qū)分腫瘤邊界，在放療方面更突出的是鑒別腫大淋巴結(jié)。食管位于氣管后緣大血管旁，周圍有大血管包繞，主要的淋巴結(jié)引流區(qū)也都在血管周圍，平掃時病灶容易和血管混淆。增強CT掃描可以提高組織結(jié)構(gòu)邊界勾畫的精確度，對食管癌的靶區(qū)勾畫有了很大的幫助[10]。3DCRT治療需要更精確的靶區(qū)勾畫，進一步減少靶區(qū)勾畫的不確定性帶來的治療誤差。TPS對3DCRT的設(shè)計和優(yōu)化是通過CT值轉(zhuǎn)換成電子密度來完成的。增強劑的引入會改變CT值，從而影響劑量計算的準確性。

隨著TPS的質(zhì)量認證(quality approve，QA)日益得到重視，CT值的變化影響放射治療計劃劑量的問題也引起關(guān)注[11]。本研究對10例食管癌患者的C-和C+進行CT值和電子密度的測量，結(jié)果勾畫的各個感興趣器官和靶區(qū)都有不同程度的改變，特別是血流豐富的區(qū)域變化更為明顯。電子密度的改變勢必會影響到TPS劑量計算的精確性。之前也有不少的國內(nèi)外文章提到這一點，但是結(jié)論并不統(tǒng)一[12～14]。

我們在同一體位下分別做了CT平掃和增強掃描，在TPS下進行配準，得到中心的位移為0～0.3 mm，這說明患者在平掃和增強掃描時體位高度一致，這意味著2組計劃中的各個劑量數(shù)據(jù)有高度的可比性。根據(jù)ICRU83號報告提出的PTV所需要評估的各個參數(shù)，以及ROIs的評估，2組數(shù)據(jù)均沒有統(tǒng)計學意義。也就是說兩者之間在靶區(qū)的劑量分布和危及器官的受量方面沒有差異。但在MU上兩者存在差異，C-小于C+，C+比C-的照射量平均增加了1.30%±1.56%。這與楊煥軍等[13]和Shibamoto等[14]的研究結(jié)果相近。國內(nèi)外的文章大多認為1%～2%的劑量誤差是大家可以接受的。從劑量曲線圖上看，同樣的照射野經(jīng)過增強明顯的區(qū)域可見等劑量曲線向內(nèi)收。若射野穿過增強比較明顯的區(qū)域如心臟和大血管時，這個野在沒有增強時的跳數(shù)就會比較少，其他增強不明顯的區(qū)域跳數(shù)基本沒有變化。如我們所做的四野3DCRT，0°的照射野要經(jīng)過心臟，在增強時跳數(shù)要比沒有增強時要大；90°和270°也存在這個問題，但是由于這2個角度的大血管和心臟的區(qū)域相對0°小，所以變化也比較小；而180°沒有什么增強比較明顯的區(qū)域，2組計劃的跳數(shù)在這一角度沒有差別。所以C-和C+劑量上產(chǎn)生的誤差是由人體組織吸收了造影劑所導致的。雖然誤差是在可以接受的范圍，但是治療計劃最好還是要在CT平掃下完成，這樣才是患者治療時候的真正狀態(tài)。或是可以在治療計劃中，對增強比較明顯區(qū)域的電子密度做出一定的修正，也可以進一步地精確計算的結(jié)果。

總之，食管癌C+條件下對劑量有一定影響，但影響很小。50 Gy可能增加機器跳數(shù)100 MU左右是大家都可以接受的。但是如果可以在C-上做計劃或是對增強區(qū)域的電子密度做出修正則會使治療計劃更加精確，更能符合精確放療的宗旨。

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