呼吸遲滯現(xiàn)象對(duì)肺癌螺旋斷層放射治療的劑量學(xué)影響.pdf

1、目的：遲滯現(xiàn)象是呼吸運(yùn)動(dòng)中常見的一種現(xiàn)象，而且每個(gè)患者各有不同，對(duì)于受呼吸運(yùn)動(dòng)影響的腫瘤病種如肺癌，放射治療的精確實(shí)施與遲滯現(xiàn)象緊密相關(guān)，應(yīng)被考慮到腫瘤運(yùn)動(dòng)行為的研究中。呼吸遲滯現(xiàn)象對(duì)于放射治療劑量學(xué)影響的研究很少見，對(duì)于螺旋斷層放射治療劑量學(xué)影響的研究尚未見報(bào)道。本課題為國(guó)際上首次系統(tǒng)研究呼吸遲滯現(xiàn)象對(duì)肺癌螺旋斷層放射治療的劑量學(xué)影響，為肺癌螺旋斷層放射治療提供參考意見。
　　方法：將MapCheck與配套校準(zhǔn)模體、膠片配準(zhǔn)模板

2、和XY4D二維器官運(yùn)動(dòng)模擬系統(tǒng)形成模體組合，基于其兆伏CT影像進(jìn)行實(shí)驗(yàn)計(jì)劃設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)計(jì)劃中靶區(qū)與各器官的輪廓和優(yōu)化參數(shù)均來(lái)自患者臨床計(jì)劃，確保模體計(jì)劃與臨床情況相似。每個(gè)計(jì)劃在靜止?fàn)顟B(tài)和五個(gè)遲滯狀態(tài)下（遲滯0，π/32，π/16，π/8和π/4）測(cè)量三次，每次測(cè)量開始于隨機(jī)起始相位，三次測(cè)量結(jié)果的平均值用于劑量學(xué)影響分析。SNC Patient軟件導(dǎo)入由自行開發(fā)的MATLAB程序修改的DICOM RT Structure文件，并在測(cè)量平

3、面內(nèi)對(duì)全局、靶區(qū)和每個(gè)器官進(jìn)行顯示和分析。在靜止?fàn)顟B(tài)測(cè)量數(shù)據(jù)與計(jì)劃計(jì)算數(shù)據(jù)的比較中，使用相對(duì)劑量模式的伽馬指數(shù)分析，吻合距離閾值3mm和劑量差異3％。在各遲滯運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與靜止?fàn)顟B(tài)的比較中采用劑量差異閾值為3％的絕對(duì)劑量差異全局歸一分析。所有分析中采用的感興趣區(qū)定義閾值均為10％。統(tǒng)計(jì)學(xué)分析采用Wilcoxon符號(hào)秩和檢驗(yàn)，檢驗(yàn)水準(zhǔn)設(shè)為0.05。相關(guān)性分析采用斯皮爾曼等級(jí)相關(guān)系數(shù)，檢驗(yàn)水準(zhǔn)設(shè)為0.05。為了在三維空間模擬各種器官運(yùn)動(dòng)，尤其是

4、呼吸遲滯現(xiàn)象，本課題設(shè)計(jì)制作一套器官運(yùn)動(dòng)模擬系統(tǒng)。該系統(tǒng)由模擬胸部解剖結(jié)構(gòu)的仿真人模體（可變形胸部模體）、模擬靶區(qū)運(yùn)動(dòng)的靶區(qū)運(yùn)動(dòng)模擬裝置與操控仿真人模體和靶區(qū)運(yùn)動(dòng)模擬裝置的器官運(yùn)動(dòng)模擬軟件三部分組成。使用三維器官運(yùn)動(dòng)模擬系統(tǒng)替代XY4D二維器官運(yùn)動(dòng)模擬系統(tǒng)，對(duì)代表性病例進(jìn)行類似測(cè)量。
　　結(jié)果：對(duì)于靜止?fàn)顟B(tài)測(cè)量數(shù)據(jù)與計(jì)劃計(jì)算數(shù)據(jù)的伽馬指數(shù)分析，全局的通過(guò)率為99.11％±1.51％，靶區(qū)的通過(guò)率為98.97％±2.35％，各器官中

5、通過(guò)率最低為左肺的98.91％±3.69％。對(duì)于各遲滯運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與靜止?fàn)顟B(tài)的劑量差異分析，全局、靶區(qū)、左肺、右肺、心臟和胸壁在各遲滯運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的平均通過(guò)率分別為34.54％、29.11％、26.28％、49.56％、34.75％和32.19％。全局、靶區(qū)和各器官在不同遲滯運(yùn)動(dòng)狀態(tài)之間的通過(guò)率相似，只有左肺的遲滯π/32相對(duì)于靜止的通過(guò)率與遲滯π/16相對(duì)于靜止的通過(guò)率之間存在顯著性差異，通過(guò)率分別為24.87％±10.97％和26.12％

6、±10.6％。靶區(qū)及周邊器官中，由于運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的相對(duì)于靜止?fàn)顟B(tài)下的劑量增加和降低范圍的分布隨遲滯程度變化而發(fā)生形狀上的變化。由于仿真人模體的重要組成部分無(wú)法實(shí)現(xiàn)，器官運(yùn)動(dòng)模擬系統(tǒng)方案改為包含靶區(qū)運(yùn)動(dòng)模擬裝置和器官運(yùn)動(dòng)模擬軟件兩部分，在三個(gè)不同方向的程控步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，實(shí)現(xiàn)三維平移運(yùn)動(dòng)，在前后方向、左右方向和頭腳方向的最大運(yùn)動(dòng)行程分別為120mm、300mm和200mm。以碳纖維板作為實(shí)驗(yàn)?zāi)ｓw或探測(cè)器的承載臺(tái)，避免了金屬成分對(duì)測(cè)試模體或探

7、測(cè)器的成像和治療照射過(guò)程中的影響。三維器官運(yùn)動(dòng)模擬系統(tǒng)測(cè)量代表性病例的結(jié)果與XY4D二維器官運(yùn)動(dòng)模擬系統(tǒng)的測(cè)量結(jié)果相比，通過(guò)率變化程度稍有不同，但通過(guò)率變化趨勢(shì)相似。三維器官運(yùn)動(dòng)模擬系統(tǒng)與XY4D二維器官運(yùn)動(dòng)模擬系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)周期最大差異0.11s(2.77％)，運(yùn)動(dòng)幅度最大差異0.84mm(5.54％)。
　　結(jié)論：靜止?fàn)顟B(tài)測(cè)量數(shù)據(jù)與計(jì)劃計(jì)算數(shù)據(jù)的高伽馬指數(shù)分析通過(guò)率表明運(yùn)動(dòng)以外因素，如模體組合中的金屬成分和半導(dǎo)體探測(cè)器的方向性等，對(duì)

8、本課題涉及計(jì)劃的影響有限。各遲滯運(yùn)動(dòng)狀態(tài)對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)的影響取決于全局、靶區(qū)和各器官的不同而不同，但全局、靶區(qū)和各器官在不同的遲滯運(yùn)動(dòng)狀態(tài)之間是相似的。遲滯狀態(tài)變化導(dǎo)致靶區(qū)周邊范圍內(nèi)器官的劑量差異隨遲滯狀態(tài)變化而變化，尤其是臨近靶區(qū)的小體積危及器官。本課題提出的對(duì)劑量學(xué)影響按靶區(qū)和各器官分別分析的方法為器官運(yùn)動(dòng)的劑量學(xué)影響研究提供了更有針對(duì)性更全面的方法，是目前未見報(bào)道的方法。本課題研制的三維器官運(yùn)動(dòng)模擬系統(tǒng)基本滿足本課題的實(shí)驗(yàn)需求，可實(shí)現(xiàn)