CT螺旋掃描速度對(duì)肺部不同部位腫瘤靶區(qū)勾畫的影響

王佳，夏士安＊，蔣馬偉，林清，查元梓，張松方，車?yán)蚱?/p>

（1.上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬新華醫(yī)院腫瘤科，上海 200092；2.同濟(jì)大學(xué)附屬第十人民醫(yī)院放療科，上海 200072）

現(xiàn)時(shí)肺部腫瘤三維適形放療或調(diào)強(qiáng)適形放療，采用平靜自由呼吸下計(jì)算機(jī)斷層掃描（CT）模擬定位仍是目前最常規(guī)的方法。大量研究［1，2］表明，掃描過程中呼吸運(yùn)動(dòng)是影響靶區(qū)勾畫的重要因素，可致靶區(qū)、正常組織器官的位置、大小和形狀不準(zhǔn)確。本研究通過分析不同CT螺旋掃描速度在放射治療肺部不同部位腫瘤定位時(shí)對(duì)靶區(qū)勾畫的影響，以期進(jìn)一步提高模擬定位的準(zhǔn)確性，現(xiàn)報(bào)告如下。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

選擇2012年1月～3月本院收治的肺部原發(fā)腫瘤或肺部轉(zhuǎn)移性腫瘤患者10例，其中男7例，女3例；年齡37～79歲，中位年齡59歲；卡氏評(píng)分90～100分；肺癌6例，轉(zhuǎn)移性癌4例（直腸癌肺轉(zhuǎn)移2例，腎癌肺轉(zhuǎn)移1例，乳腺癌肺轉(zhuǎn)移1例）。腫瘤以氣管分叉起始部為界，劃1條與人體縱軸垂直的水平線，分為肺上1/2部位和肺下1/2部位，腫瘤位于分界線兩側(cè)的，以腫瘤中心為準(zhǔn)，位于肺上1/2部位8個(gè)，肺下1/2部位9個(gè)。

1.2 方法

1.2.1 定位掃描 患者仰臥位，雙手平放于身體兩側(cè)，掌心向下，負(fù)壓真空墊塑形固定，在平靜自由呼吸下利用飛利浦Brilliance大孔徑CT先后以2個(gè)不同的螺旋掃描速度掃描，采集影像數(shù)據(jù)，螺距分別為0.5和1.5，2次掃描層厚度均為3mm。掃描范圍上界為環(huán)狀軟骨，下界為肺下緣下3cm，兩側(cè)為胸廓外3cm，電壓120KV，電流30mA，2次掃描時(shí)間分別為8～10s和24～30s，即慢速掃描時(shí)間是快速掃描時(shí)間的3倍。將2次掃描所采集的圖像數(shù)據(jù)傳入Eclips 6.5治療計(jì)劃系統(tǒng)，進(jìn)行解析圖像處理。

1.2.2 靶區(qū)勾畫 在Eclips 6.5治療計(jì)劃系統(tǒng)中應(yīng)用圖像處理軟件分別重建2種掃描數(shù)據(jù)成像，在圖像勾畫工作站由同1位放療醫(yī)師進(jìn)行肺部腫瘤的勾畫。具體操作為：取窗位600HU，窗寬1 600 HU，靠近縱膈的腫瘤部分取窗位40HU，窗寬300 HU，快速掃描肺上1/2部位大體腫瘤體積（GTV）qs，慢速掃描時(shí)勾畫肺上1/2部位 GTVss；快速掃描肺下1/2部位GTVqi，慢速掃描時(shí)勾畫肺下1/2部位GTVsi，并通過計(jì)劃軟件自動(dòng)生成腫瘤靶區(qū)的三維坐標(biāo)及腫瘤體積。

1.3 觀察指標(biāo)

分別比較兩組以不同螺旋掃描速度勾畫的肺上1/2部位和肺下 1/2部位 GTVqs、GTVss、GTVqi、GTVsi中心坐標(biāo)的誤差、靶區(qū)體積、靶區(qū)相似度（DSC）及包含度（DI），DSC反映2靶區(qū)空間的重合度情況。DSC＝（2｜A ∩B｜）（｜A∩B｜＋｜A∪B｜），DSC值位于0～1，值越大表示重合度越好；靶區(qū)A對(duì)靶區(qū)B的DI＝（｜A∩B｜）/A，即靶區(qū)A和靶區(qū)B的重合部分占靶區(qū)A的百分比，反之靶區(qū)B對(duì)靶區(qū)A的DI＝（｜A∩B｜）/B，即靶區(qū) A和靶區(qū)B的重合部分占靶區(qū)B的百分比。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件比較2種不同掃描速度所引起的三維坐標(biāo)位移，誤差比較采用Friedman Z檢驗(yàn)，采用Kruskal-Wallis檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析體積及DSC，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 GTV三維方向位移

位于肺上1/2部位GTVqs、GTVss的等中心位移誤差左右方向x軸、前后方向y軸、頭足方向z軸分別為0.01、0.05、0.30cm（P值分別為0.69、0.59、0.53）；位于肺下1/2部位GTVqo、GTVso的等中心誤差x、y、z分別為0.4、0.85、1.45cm（P值分別為0.25、0.16、0.04）。

2.2 不同掃描速度的GTV體積

位于肺上1/2部位GTVqs、GTVss的體積大小分別為10.56、11.05cm3（DSC＝0.97，x2＝3.37，P＝0.19）；位于肺下1/2部位 GTVqi、GTVsi的體積大小分別為9.48、14.01cm3（DSC＝0.81，χ2＝5.32，P＝0.043）（見表1、2）。

表1 位于肺上1/2部位的GTV體積（cm3）

2.3 GTV體積的DI

位于肺上1/2部位 GTVqs對(duì)GTVss的DI＝0.98，GTVss對(duì) GTVqs的 DI＝0.96；位于肺下1/2部位GTVqi對(duì) GTVsi的 DI＝0.98，GTVsi對(duì) GTVqi的DI＝0.82。

表2 位于肺下1/2部位的GTV體積（cm3）

3 討論

對(duì)肺部腫瘤來說，呼吸運(yùn)動(dòng)是影響靶區(qū)勾畫的重要因素［3，4］。為降低呼吸運(yùn)動(dòng)對(duì)腫瘤的影響，很多學(xué)者做過相關(guān)的研究，如呼吸自主控制技術(shù)、4DCT 技術(shù)等［5－7］。

目前，正在廣泛應(yīng)用的3D適形放療所采用的模擬定位通常為CT模擬定位，掃描方法通常使用螺旋連續(xù)掃描，此種方法對(duì)不存在呼吸運(yùn)動(dòng)的頭頸部或四肢腫瘤影響不大［8］，但對(duì)有生理運(yùn)動(dòng)的胸部腫瘤影響較大。Erridge等［9］發(fā)現(xiàn)，腫瘤側(cè)向運(yùn)動(dòng)距離為（7.3±2.7）mm，頭腳方向?yàn)椋?2.5±7.3）mm，前后方向?yàn)椋?.4±5.2）mm，在頭腳方向上，下葉和中葉的腫瘤運(yùn)動(dòng)幅度明顯大于上葉腫瘤運(yùn)動(dòng)幅度。Shimizu等［3］在患者自由呼吸狀態(tài)下對(duì)下肺部腫瘤進(jìn)行CT掃描，并計(jì)算出腫瘤位移，結(jié)果顯示肺下葉腫瘤頭腳方向平均位移為9.1mm，左右方向平均位移為10.1mm，上中葉腫瘤頭腳方向平均位移是6.2mm，表明肺下葉腫瘤平均運(yùn)動(dòng)幅度大于肺部其他位置的腫瘤，且以頭腳方向上的位移最為顯著，這主要與膈肌運(yùn)動(dòng)有關(guān)。因此，掃描時(shí)速度不宜過快，以使掃描圖像包含更多的腫瘤運(yùn)動(dòng)信息，從而減少呼吸運(yùn)動(dòng)對(duì)肺部腫瘤靶區(qū)勾畫的影響，不致遺漏。

本研究中對(duì)同等長度范圍的快速掃描用時(shí)8～10s，慢速掃描用時(shí)24～30s，慢速掃描時(shí)間是快速掃描時(shí)間的3倍，使慢速掃描包含了更多的腫瘤運(yùn)動(dòng)信息。有研究［10］表明，腫瘤體積的大小受呼吸運(yùn)動(dòng)影響也較大，腫瘤體積大小與呼吸運(yùn)動(dòng)呈負(fù)相關(guān)，體積越小，影響越大，體積越大，影響越小。當(dāng)腫瘤位于肺下1/2部位，體積不很大時(shí)，CT模擬定位時(shí)尤其應(yīng)考慮螺旋掃描速度對(duì)采集腫瘤靶區(qū)含有呼吸運(yùn)動(dòng)信息的價(jià)值，以便精確勾畫靶區(qū)，保證精確放療的實(shí)施。雖然慢速掃描比常規(guī)掃描所受的輻射量要大，計(jì)算機(jī)斷層掃描劑量指數(shù)（CTDI）平均劑量為42mGy，但明顯低于4DCT掃描所接受的CTDI 125mGy［11］。比較平均劑量長度乘積（DLP），如果長度＞20cm，則慢速掃描、常規(guī)掃描和4DCT掃描分別為840、344、2 500mGy·cm，但后續(xù)精確放療應(yīng)對(duì)正常組織起到保護(hù)作用。為了盡可能降低DLP，在掃描定位時(shí)盡可能的不要有過長的掃描長度。本研究結(jié)果顯示，位于肺上1/2部位GTVqs、GTVss的體積大小分別為10.56、11.05cm3；位于肺下1/2部位GTVqi、GTVsi的體積大小分別為9.48、14.01cm3；位于肺上1/2部位 GTVqs對(duì) GTVss的DI＝0.98，GTVss對(duì)GTVqs的DI＝0.96；位于肺下1/2部位 GTVqi對(duì) GTVsi的 DI＝0.98，GTVsi對(duì)GTVqi的DI＝0.82，提示肺上1/2部位的腫瘤受呼吸運(yùn)動(dòng)的影響較小，而肺下1/2部位的腫瘤受呼吸運(yùn)動(dòng)的影響較大。

綜上所述，不同掃描速度在放射治療肺部不同部位腫瘤定位時(shí)對(duì)靶區(qū)勾畫存在一定影響，尤以肺下部1/2部位的腫瘤靶區(qū)勾畫影響較大，模擬定位時(shí)應(yīng)考慮到掃描速度的影響。

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