應(yīng)用普通CT-sim勾畫立體定向消融放療的肺腫瘤內(nèi)靶區(qū)？

賀選 張軍維 張學(xué)成 張雷 萬偉

在肺腫瘤的放射治療中，病灶會(huì)隨著呼吸而運(yùn)動(dòng)，從而給內(nèi)靶區(qū)(internal target volume, ITV)勾畫帶來不確定性，既往的自由呼吸CT掃描并不足以涵蓋整個(gè)病灶運(yùn)動(dòng)信息[1-4]。而4DCT(四維CT模擬機(jī))雖為較佳解決方案。但在我國目前擁有的1 353余臺(tái)模擬定位CT中，很多并不具備4DCT功能[5-8]。本研究目的是給不具備4DCT定位條件的放療單位提供如何運(yùn)用傳統(tǒng)的CT-Sim精準(zhǔn)勾畫肺腫瘤的內(nèi)靶區(qū)(ITV)。

材料與方法

一、一般資料

收集2015年3月至2016年7月間我院腫瘤放療中心進(jìn)行肺部立體定向消融放療(SABR)的10例患者，其中男性7例，女性3例；年齡56～79歲， 中位年齡63.5歲；原發(fā)性肺癌6例(具有穿刺病理或PET-CT診斷)；繼發(fā)性轉(zhuǎn)移瘤4例：分別為2例乳腺癌肺轉(zhuǎn)移和2例腎癌肺轉(zhuǎn)移。其中7個(gè)病灶位于右側(cè)(上/中/下葉：3,2,2)，3個(gè)位于左側(cè)(上/下葉：2,1)。

二、定位方式

1. 自由呼吸： 自由呼吸狀態(tài)下2.5 mm層厚CT掃描，范圍肺上5 cm至肺下5 cm。

2. 慢速CT：改良慢速CT掃描(2.5 mm層厚，Pitch=0.5，Gantry rotation time=1.5秒)，范圍肺上1 cm至肺下1 cm。

3. 深吸氣-深呼氣：囑患者深吸氣掃描獲取圖像后再行深呼氣掃描獲取圖像，范圍肺上1 cm至肺下1 cm。

二、肺組織勾畫

肺窗勾畫(窗位-60，窗寬1600)[9]，所有的炎癥、纖維化和不張的肺都勾畫在內(nèi)，肺門和氣管/主支氣管不包括在內(nèi)。肺V-s：在慢掃相肺窗勾畫肺體積。肺V-d：在深吸氣相肺窗勾畫肺體積。肺V-n：在自由呼吸相肺窗勾畫肺體積， 見圖1。

三、病灶定義

ITVn：傳統(tǒng)自由呼吸狀態(tài)下CT圖像上勾畫的內(nèi)靶區(qū)；ITVs：慢速CT圖像上勾畫的內(nèi)靶區(qū),ITVd：參考呼氣-吸氣相聯(lián)合勾畫的內(nèi)靶區(qū)。

四、統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS20.0進(jìn)行各組間均數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)差及率的計(jì)算，配對(duì)樣本t檢驗(yàn)，分析各組ITV與ITVall有無差異，P<0.05表示有統(tǒng)計(jì)學(xué)有意義。

結(jié) 果

一、各方法勾畫數(shù)據(jù)分析

ITVn/ITVall=51.88% ;ITVs/ITVall=58.42%; ITVd/ITVall=72.42%; ITV1/ITVall=71.62%; ITV2/ITVall=86.55%; ITV3/ITVall=92.78%。靶區(qū)體積ITVall>ITV3>ITV2>ITV1>ITVd>ITVs>ITVn。ITVn，ITVs，ITVd，ITV1，ITV2，ITV3與ITVall配對(duì)檢驗(yàn)t值分別為-3.41，-3.44，-3.07，-2.89，-1.81，-3.94，P值均<0.05存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，見表1，表2。

二、各方法肺組織體積數(shù)據(jù)

在10例患者肺體積中n，s，d三種掃描方式下左肺平均體積分別為1 520 cc，1 363 cc，1 828 cc；右肺體積分別為1 692 cc,1 557 cc,1 970 cc。左，右肺均為肺V-d>肺V-n>肺V-s，且右肺體積總體略大于左肺，見表3。

表2 各組與ITVall配對(duì)分析統(tǒng)計(jì)列表

圖1 靶區(qū)勾畫示意圖(軸位)：紅ITVn， 橙ITVs ，黃 ITVd，綠ITV1，藍(lán) ITV2，靛 ITV3 ，紫 ITVall

表1 各方法病灶I(lǐng)TV體積的具體數(shù)據(jù)

表3 不同定位方法所勾畫的肺體積大小

討 論

呼吸所導(dǎo)致的肺腫瘤運(yùn)動(dòng)在個(gè)體的患者中沒有一成不變的規(guī)律性，因此病灶的運(yùn)動(dòng)軌跡很難采用經(jīng)驗(yàn)去估計(jì)。傳統(tǒng)的自由呼吸定位CT掃描方式只能環(huán)繞極少數(shù)的病灶運(yùn)動(dòng)信息。而深吸氣-呼氣掃描也僅包含兩個(gè)極值的運(yùn)動(dòng)軌跡信息，對(duì)于整個(gè)病灶在一個(gè)呼吸周期完整的運(yùn)動(dòng)軌跡更無法掌握，慢掃CT采用的是旋轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)于呼吸周期的一種掃描方式，該法雖可掌握部分病灶運(yùn)動(dòng)信息，但獲得圖像較為模糊，在臨近肝臟，縱膈，胸肋等低對(duì)比區(qū)域時(shí)容易與正常組織運(yùn)動(dòng)重合而大量丟失病灶信息[10-13]。因此上述單一的方法均無法滿足臨床需要，特別是在肺內(nèi)擬行SABR治療的患者，這類患者的特點(diǎn)是單次劑量高，靶區(qū)體積小(一般5 cm≤)，腫瘤隨呼吸運(yùn)動(dòng)的不確定性極大，可以想象在無法掌握腫瘤ITV運(yùn)動(dòng)軌跡的情況下這種治療根本無法施照[14-16]。為了優(yōu)化腫瘤病灶信息，本研究，假定以ITVall為肺內(nèi)腫瘤實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡，自由呼吸掃描，慢速CT掃描以及深吸氣-呼氣CT掃描等單一定位掃描方法環(huán)繞靶區(qū)的體積最大都無法超過75%(分別為：51.88%，58.42%，72.42%)。即使兩兩結(jié)合共同勾畫的ITV1，ITV2，ITV3環(huán)繞實(shí)際的腫瘤體積最多也不過93%(分別為：71.62%，86.55%，92.78%)。通過實(shí)際數(shù)據(jù)分析無論哪種方式都未能覆蓋到ITVall體積的95%，這種近5%的誤差在臨床ITV靶區(qū)勾畫中是無法接受的。因此建議采用ITVall的體積來定義內(nèi)靶區(qū)的實(shí)際運(yùn)動(dòng)范圍用以進(jìn)行計(jì)劃設(shè)計(jì)。

對(duì)于肺部放療的患者，正常肺組織為并聯(lián)器官故多采用體積-劑量模式進(jìn)行評(píng)估(例如：V5，10，20，V30等)，因此肺體積的大小對(duì)于計(jì)劃評(píng)估至關(guān)重要[17-19]。本文結(jié)果中左右肺均肺V-d>肺V-n>肺V-s。且總體數(shù)據(jù)表現(xiàn)為右肺體積略大于左肺，可能與心臟，縱膈，大血管等偏于左側(cè)有關(guān)。雖然深吸氣掃描獲得的肺體積最大，作為計(jì)劃評(píng)估肺受量時(shí)可接受度更好，但因患者治療時(shí)一般都處于自由呼吸狀態(tài)，不太會(huì)持續(xù)憋氣，因而該法會(huì)過高估計(jì)肺組織耐受性從而帶來放射性肺損傷的較大風(fēng)險(xiǎn)[20]。而自由呼吸狀態(tài)下的肺體積是目前最常用的計(jì)劃計(jì)算評(píng)估方式，相關(guān)臨床數(shù)據(jù)及經(jīng)驗(yàn)很多，用來評(píng)估計(jì)算自然可行。但在沒有呼吸控制的情況下患者治療一次的加速器施照時(shí)間是要長(zhǎng)于一個(gè)呼吸周期的。自由呼吸僅僅反映的是一個(gè)呼吸周期中的隨機(jī)狀態(tài)。而慢速CT所獲圖像基本可以涵蓋整個(gè)呼吸循環(huán)中肺，胸肋，縱膈及大血管的運(yùn)動(dòng)軌跡。其圖像作為正常組織評(píng)價(jià)應(yīng)該是最為合適，但目前并沒有以其為標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)研究及參考文獻(xiàn)。強(qiáng)行套用當(dāng)前肺組織評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)則會(huì)低估肺受量。雖然慢速CT所獲圖像用于正常組織計(jì)算評(píng)價(jià)最為合適，但基于當(dāng)前放療經(jīng)驗(yàn)及指南，仍建議以自由呼吸掃描下所獲得肺體積作為放療計(jì)劃的正常組織評(píng)估與計(jì)算。

基于以上本文結(jié)果與分析，建議ITV精準(zhǔn)勾畫采用自由呼吸掃描+慢速CT掃描+深吸氣-呼氣掃描三者結(jié)合的方式勾畫，以自由呼吸時(shí)的肺體積作為正常敏感肺體積進(jìn)行計(jì)算與評(píng)估。