射波刀放療中相關(guān)螺旋CT定位條件的探討

陳國(guó)梁，趙瑞，李俊杰，李莎

解放軍蘭州總醫(yī)院 放療科，甘肅 蘭州 730050

引言

由美國(guó)引進(jìn)的射波刀目前在我國(guó)投入使用已近20余臺(tái)，射波刀治療做為一種新型立體定向放療技術(shù)[1-2]，需要放療各個(gè)環(huán)節(jié)嚴(yán)格、規(guī)范的技術(shù)保證，以確保射波刀精確治療優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮。螺旋CT具有掃描速度快，同等條件下更利于腫瘤特別是運(yùn)動(dòng)腫瘤精確定位的特點(diǎn)[3-4]，目前在放療臨床上得到廣泛應(yīng)用。我院2015年引進(jìn)西門(mén)子放療專(zhuān)用大孔徑螺旋CT，美國(guó)ACCURAY公司射波刀使用指南明確規(guī)定，螺旋CT定位重建層厚≤1.5 mm、螺距為1.0，此定位條件對(duì)于腫瘤形態(tài)及大小影響到底如何？本研究采用美國(guó)CIRS公司提供胸部腫瘤體模，利用西門(mén)子放療專(zhuān)用大孔徑螺旋CT及其工作站附帶測(cè)量軟件進(jìn)行研究和探討，以期為射波刀臨床進(jìn)一步提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

（1）材料：德國(guó)西門(mén)子definition open 64層大孔徑CT模擬定位機(jī)及其相應(yīng)工作站，美國(guó)CIRS公司LLT胸部體模及配套腫瘤模/球體。

（2）掃描及重建條件：掃描采用120 kV，170 mA，螺距選用0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4；準(zhǔn)直寬度0.6 mm；重建層厚選用0.6、0.75、1.0、1.5、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0 mm；重建間隔等于重建層厚，重建窗口采用縱隔窗，重建算法B41。

（3）掃描及重建組合：不同螺距、重建層厚分別成像；同一螺距，不同重建層厚分別成像。

（4）測(cè)量及記錄內(nèi)容：腫瘤體積、腫瘤長(zhǎng)徑（Z軸方向）、腫瘤CT平均值。

（5）測(cè)量方法：西門(mén)子CT工作站容積測(cè)量工具，該工具根據(jù)某CT閾值自動(dòng)計(jì)算腫瘤模體體積、長(zhǎng)徑、平均CT值。

（6）數(shù)據(jù)表示：腫瘤體積、長(zhǎng)徑采用百分比表示，腫瘤體積、腫瘤長(zhǎng)徑百分比指不同掃描螺距下各重建層厚腫瘤體積、長(zhǎng)徑與相應(yīng)腫瘤標(biāo)稱(chēng)體積和標(biāo)稱(chēng)長(zhǎng)徑百分比值。腫瘤標(biāo)稱(chēng)直徑2.5 cm，相應(yīng)腫瘤標(biāo)稱(chēng)體積8.18 cm3。腫瘤CT值以不同掃描螺距下各重建層厚所測(cè)腫瘤實(shí)際CT值表示，單位HU。

2 結(jié)果

2.1 不同螺距、重建層厚對(duì)腫瘤體積的影響

腫瘤體積與掃描螺距及重建層厚的關(guān)系，見(jiàn)圖1。由圖可見(jiàn)，不同掃描螺距對(duì)腫瘤體積基本無(wú)影響；無(wú)論掃描螺距如何變化，腫瘤體積隨重建層厚增加而減少，整體呈減小趨勢(shì)。若以重建層厚0.6 mm腫瘤平均體積為衡量標(biāo)準(zhǔn)，0.75、1.0、1.5、2.0、3.0、4.0、5.0 mm掃描層厚其腫瘤體積百分比分別為1%、2%、3%、6%、12%、14%、23%；當(dāng)重建層厚＞1.5 mm時(shí)，所測(cè)腫瘤體積隨重建層厚增加明顯減小，當(dāng)重建層厚為5 mm時(shí)腫瘤體積變化高達(dá)23%。

圖1 腫瘤體積與掃描螺距及重建層厚的關(guān)系

2.2 不同螺距、重建層厚對(duì)腫瘤長(zhǎng)徑的影響

腫瘤長(zhǎng)徑與掃描螺距及重建層厚的關(guān)系，見(jiàn)圖2。由圖可見(jiàn)，不同掃描螺距對(duì)腫瘤長(zhǎng)徑無(wú)影響；無(wú)論何種掃描螺距，隨著重建層厚的增加，腫瘤長(zhǎng)徑出現(xiàn)不同程度波動(dòng)，尤其當(dāng)重建層厚大于2 mm后波動(dòng)明顯。

圖2 腫瘤長(zhǎng)徑與掃描螺距及重建層厚的關(guān)系

2.3 不同螺距、重建層厚對(duì)腫瘤平均CT值的影響

腫瘤CT值與掃描螺距及重建層厚的關(guān)系，見(jiàn)圖3。由圖可見(jiàn)，不同掃描螺距對(duì)腫瘤CT值基本無(wú)影響；無(wú)論何種掃描螺距，隨著重建層厚的增加，各重建層厚腫瘤平均CT值均呈減小趨勢(shì)。不同螺距下各重建層厚CT值變化不超過(guò)1 HU，不同重建層厚其CT值總體變化不超過(guò)21 HU。

圖3 腫瘤CT值與掃描螺距及重建層厚的關(guān)系

本研究腫瘤體模不同重建層厚下腫瘤重建影像，見(jiàn)圖4。從圖中不難看出隨重建層厚的增加腫瘤體模外形廓發(fā)生明顯變化，當(dāng)重建層厚為5 mm時(shí)，其外形甚至失去了球形特征。

圖4 腫瘤外形墮重建層厚的變化

3 討論

理論上，掃描層厚越小越利于疾病檢查和診斷的準(zhǔn)確性[5]，也即越接近病變或物體的真實(shí)特征[6-7]。本研究所測(cè)腫瘤體積及長(zhǎng)徑結(jié)果，一方面與CT閾值范圍設(shè)定有關(guān)[8]，一方面與CT容積效應(yīng)有關(guān)[9]。改變CT閾值設(shè)定會(huì)出現(xiàn)腫瘤測(cè)定體積、長(zhǎng)徑漂移的現(xiàn)象，美國(guó)CIRS公司LLT胸部體模配套的腫瘤模體未提供標(biāo)準(zhǔn)CT值范圍，本研究CT閾值的設(shè)定以人眼觀察對(duì)腫瘤模體完整覆蓋為標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)驗(yàn)中CT閾值實(shí)際設(shè)定為-100～50 HU，測(cè)量時(shí)使用種子播散點(diǎn)自動(dòng)測(cè)量法，與彭振軍報(bào)道所使用腫瘤體積測(cè)量方法不同[10]，其腫瘤體積測(cè)定與不同腫瘤醫(yī)師的靶區(qū)勾畫(huà)有關(guān)。由于研究所用腫瘤模/球體設(shè)計(jì)為以球心為原點(diǎn)沿y、z軸（即相對(duì)于CT床面垂直、平行方向）方向可分離，用于夾放膠片劑量驗(yàn)證，一定程度會(huì)強(qiáng)化容積效應(yīng)對(duì)腫瘤體積及長(zhǎng)徑的影響，但因整個(gè)CT掃描過(guò)程腫瘤模/球體一次安放，掃描中不再移動(dòng)，因此腫瘤體積及長(zhǎng)徑相對(duì)固定，不會(huì)造成實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果的偏移。另外，本實(shí)驗(yàn)重建過(guò)程均采用B41固定算法，有利于排除采用不同重建算法導(dǎo)致的CT值偏移[11]。

采用較小螺距和薄層重建意味著患者放射劑量[12-13]的增加，放射防護(hù)中個(gè)人劑量限值應(yīng)與放射實(shí)踐最優(yōu)化相聯(lián)系。對(duì)于放療患者，CT定位質(zhì)量直接關(guān)系放療靶區(qū)大小、形狀、放療劑量，CT圖像是精準(zhǔn)放療計(jì)劃的基礎(chǔ)，因此放療CT定位首先應(yīng)注重CT圖像質(zhì)量，其次才應(yīng)是個(gè)人輻射劑量。Accuray公司在射波刀治療說(shuō)明中，建議射波刀CT定位應(yīng)使用CT機(jī)最大劑量條件，也是基于這個(gè)原則的考慮。當(dāng)然，對(duì)于瘦弱或者兒童患者應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)降低曝光條件，如仟伏、毫安。

從本研究看，雖然腫瘤體積、長(zhǎng)徑、CT值與掃描螺距基本無(wú)關(guān)，但考慮到CT圖像重建還原的真實(shí)性[14]、掃描速度、患者輻射劑量及掃描定位患者體位移動(dòng)的可能性，將掃描螺距設(shè)定為1.0相對(duì)折衷。在中山大學(xué)腫瘤防治中心《三維治療計(jì)劃系統(tǒng)和CT模擬定位工作站影像重建質(zhì)量檢測(cè)》報(bào)道中，陳利等建議放療定位選用掃描螺距1.0[15]。

射波刀顱骨追蹤、金標(biāo)追蹤、脊柱追蹤的照射精度大于0.9 mm，同步呼吸追蹤和肺追蹤的照射精度在1.5 mm以?xún)?nèi)[16-17]。由于射波刀高度的精確性，放療計(jì)劃靶區(qū)外放遠(yuǎn)小于常規(guī)放療方法。相對(duì)粗獷的CT掃描條件，不僅會(huì)使射波刀治療失去其先天精度優(yōu)勢(shì)，而且在射波刀治療定位中還會(huì)導(dǎo)致影像追蹤定位失敗、錯(cuò)誤或困難[18]。

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