4D-CT聯合呼吸門控技術在非小細胞肺癌放療中的應用研究

高靖琰，展 萌，李海龍，王 臻，鄢佳文（通訊作者）

（云南省腫瘤醫院放療科＜昆明醫科大學第三附屬醫院＞ 云南 昆明 650118）

非小細胞肺癌是常見的惡性腫瘤之一,目前放射治療是除手術外最重要的局部治療手段?，F代放療技術中“精確定位”是精確放療中的重要一環，放療定位過程中腫瘤在三維空間內隨心臟搏動、呼吸運動、消化道運動等生理運動而變化，且每位患者的呼吸運動也存在差異[1]，因為傳統非小細胞肺癌放療時依據三維CT定位圖像而采取的外擴計劃靶區(planning target volume, PTV)可能會造成部分腫瘤靶區的漏靶或周圍正常組織的不必要照射，從而造成放療失敗或者放療副反應的發生[2]，而4D-CT技術可反映病灶隨呼吸運動和內臟生理運動造成的在三維的空間位置的變化[3-4]，同時使用最大密度投影（maximum intensity projection, MIP）勾畫腫瘤運動的極限范圍，進而探討非小細胞肺癌病灶在三維空間的運動位移，比較分析應用4D-CT技術的靶區與統經驗外放計劃靶區體積的差異。

1 資料與方法

1.1 對象

選擇云南省腫瘤醫院放療科2016年3月—2018年6月首次行三維適形調強放療的非小細胞肺癌患者36例（均為首次治療患者），男性21例，女性15例，年齡46～71歲，其中病灶位于左肺18例，右肺18例，患者通氣功能良好，能較長時間平臥，意識清晰，能夠配合，且卡氏評分（KPS）≥80分。

1.2 方法

患者仰臥位，雙手上舉報肘，平靜呼吸，熱塑體膜或發泡膠固定體位。掃描前患者上腹部置腹帶，其內放置壓力感受器采集運動軌跡并通過專用計算機軟件轉化為患者的呼吸曲線并將信號傳輸至大孔徑CT模擬定位機，當觀察患者呼吸曲線規律且均勻時（圖1），開始采集數據。掃描后圖像通過后處理軟件重建得到10個不同呼吸周期中的呼吸時相：分別為呼氣0%、呼氣25%、呼氣50%～呼氣75%、呼氣100%，層厚3mm，螺距3mm,重建薄層厚度為3mm。將全部呼吸時相通過網絡傳送至三維治療計劃系統TPS，由一位高年資主治醫師分別勾畫每位患者10個呼吸時相中的大體腫瘤靶區（gross tumor volume, GTV）。利用后處理軟件在MIP圖像上勾畫(internal target volume, ITV)并外放0.5cm得到PTV4DMIP,由相同醫師在普通CT模擬定位圖像上勾畫GTV，并外放1.5cm得到PTV3D。通過三維治療計劃系統TPS確定GTV的幾何中心坐標，比較GTV在X軸(左右)、Y軸(前后)、Z軸(頭腳)方向隨呼吸位移及三維空間的運動，記錄每位患者10個呼吸時相圖像各個邊界在三維空間中的最大位移、最小位移坐標，通過兩者相減之差得到病灶三維空間的呼吸動度。

圖1 均勻且規律的呼吸曲線

1.3 統計方法

用SPSS17.0軟件對非小細胞肺癌病灶在三維空間位移差異，比較最大密度投影(MIP)法與傳統經驗外放計劃靶區體積的差異配對行t檢驗，P＞0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 不同非小細胞肺癌病灶隨生理運動在X軸（左右）、Y軸（頭腳）、Z軸（前后）軸方向的位移，見表1。

表1 三維空間上病灶位移比較

2.2 最大密度投影（MIP）法與傳統經驗外放PTV比較：MIP法PTV均小于傳統經驗外放PTV，見表2。

表2 PTVMIP與PTV3D靶區體積比較

3 討論

精確放療已成為非小細胞肺癌除外手術的主要治療手段，確定腫瘤靶區是非小細胞肺癌精確放療的關鍵。勾畫PTV通常根據醫師個人經驗來確定GTV外擴的距離，而實際由于心臟搏動、呼吸運動、消化道運動等生理運動造成的非小細胞肺癌病灶位移不規律且難于預測[5]，所以傳統的經驗外擴PTV容易造成腫瘤的漏照或者正常組織的不必要劑量照射。

根據本研究數據顯示：（1）肺部不同位置的腫瘤病灶，其腫瘤動度與其運動線路差別較大；（2）肺部中心的運動幅度小于邊緣；（3）肺部病灶的位移以Y軸（頭腳）為著，X軸（左右）和Z軸（前后）位移無統計學差異；（4）對于同一腫瘤，在吸氣、呼氣兩個環節的運動路線不同。由于呼吸運動的不規律和不可預判性，若選用一個固定的外擴標準或者憑借經驗外擴形成的PTV都不能很好的體現不同病灶的呼吸運動差異，從而降低了腫瘤的局部控制率，增加了放療的不良反應[6]。目前隨著4D-CT技術的興起，基于四維CT掃描得到的非小細胞肺癌PTV因為考慮到了病灶受人體內生理運動影響而產生的位移，因此相對于經驗外擴的PTV相對準確。

非小細胞肺癌病灶在不同的呼吸周期中處于不同的位置，可能產生無規律且無法預測的位移，而通過4D-CT技術后處理重建的MIP圖像可以從整個呼吸周期的腫瘤運動軌跡中得到其最大的位移范圍[7]。本研究中通過4D-CT技術得到的PTVMIP體積均小于普通三維定位掃描的PTV3D，兩者差異明顯，具有統計學意義。所以4D-CT技術聯合呼吸門控技術確定的非小細胞肺癌病灶靶區可以確保完全覆蓋真實的病灶隨生理運動而位移的范圍，同時可以減少周圍正常組織、器官不必要的照射劑量。

綜上所述，應用4D-CT聯合呼吸門控技術形成個體化方案，勾畫出個體化的PTV能在保證CTV內高劑量的同時外擴合適的安全邊界，以保證周圍正常組織受到盡可能低的照射劑量，從而在保證患者放療質量的同時，降低相關副反應的發生。