左乳癌保乳術(shù)后錐形束CT圖像引導(dǎo)自適應(yīng)放療相關(guān)研究.pdf

1、目的:
　　應(yīng)用直線加速器機(jī)載千伏級(jí)錐形束CT(kilo-voltage cone-beam computertomography, KV-CBCT)在線采集左側(cè)乳腺癌保乳術(shù)后瘤床同步加量調(diào)強(qiáng)放射治療(simultaneous integrated boost intensity-modulated radiation therapy, SIB-IMRT)患者靶區(qū)和周?chē)M織結(jié)構(gòu)的解剖圖像，與患者計(jì)劃CT圖像進(jìn)行對(duì)比，分析放療過(guò)程中

2、所產(chǎn)生的擺位誤差及其對(duì)靶區(qū)和周?chē)＝M織受量的影響，探討放療前日行KV-CBCT糾正擺位誤差的必要性。目前，基于KV-CBCT圖像引導(dǎo)的在線擺位校正技術(shù)能夠發(fā)現(xiàn)并校正一部分?jǐn)[位誤差，但不能校正形變引起的誤差，通過(guò)自主研發(fā)的FBCT-CBCT的形變配準(zhǔn)軟件能夠獲得靶區(qū)及周?chē)＝M織器官等變形前后的映射關(guān)系，評(píng)估形變對(duì)放療的影響，及時(shí)調(diào)整治療計(jì)劃做出適應(yīng)性計(jì)劃修改即自適應(yīng)放療的必要性。
　　方法:
　　1、13例左側(cè)乳腺癌保乳術(shù)

3、后行瘤床同步加量調(diào)強(qiáng)放射治療(SIB-IMRT)患者入組，采用Varian-(IX)直線加速器機(jī)載影像系統(tǒng)(OBI)，每分次放療前均行千伏級(jí)錐形束CT(KV-CBCT)掃描，系統(tǒng)自動(dòng)重建成斷層掃描圖像后并與治療計(jì)劃CT圖像進(jìn)行剛性配準(zhǔn)，并記錄患者左右（x軸表示）、前后（y軸表示）、頭腳（z軸表示）方向的擺位誤差。在TPS治療計(jì)劃系統(tǒng)中將射野等中心(isocenter)移至掃描中心的位置，其余包括射野角度、形狀和權(quán)重等條件與原治療計(jì)劃(P

4、lan1)相同，然后重新計(jì)算，得到新的計(jì)劃即引入擺位誤差的模擬計(jì)劃(Plan2)。模擬未移床時(shí)劑量分布并與原計(jì)劃即治療計(jì)劃Plan1對(duì)比，分析研究擺位誤差對(duì)瘤床、全乳腺臨床靶體積(CTV)、計(jì)劃靶體積(PTV)及正常組織肺、心臟、對(duì)側(cè)乳腺等受量影響。
　　2、8例左側(cè)乳腺癌保乳術(shù)后行瘤床同步加量調(diào)強(qiáng)放射治療(SIB-IMRT)患者入組，采用自主研發(fā)的快速、準(zhǔn)確的三維容積圖像FBCT-CBCT形變配準(zhǔn)技術(shù)，將計(jì)劃CT圖像及CBCT圖

5、像導(dǎo)入形變配準(zhǔn)軟件，獲得校正圖像(mCBCT)即具有計(jì)劃CT圖像CT值和CBCT圖像解剖輪廓結(jié)構(gòu)的校正CBCT圖像(mCBCT)，并將初始計(jì)劃Plan1的靶區(qū)和器官輪廓信息自動(dòng)映射至28次mCBCT圖像上，用Eclipse8.6計(jì)劃系統(tǒng)中plan sum功能得到靶區(qū)及危及器官的實(shí)際累積受照劑量，即得到實(shí)際照射中靶區(qū)及正常組織受照劑量，最后通過(guò)與初始計(jì)劃(Plan1)比較，分析研究形變誤差對(duì)瘤床、全乳腺臨床靶體積(CTV)、計(jì)劃靶體積(P

6、TV)及正常組織肺、心臟、對(duì)側(cè)乳腺等受量影響。
　　結(jié)果:
　　1、13例左側(cè)乳腺癌患者共獲得364套CBCT圖像。在X（左右）、Y（前后）、Z（頭腳）軸方向誤差分別為（2.2±2.3）mm、（2.7±2.3）mm、(3.0±2.6) mm。其絕對(duì)值最大分別為16mm、13mm和14mm。小于等于3mm的誤差在三個(gè)方向上的發(fā)生率分別為78.1％、72.4％、54.1％;5mm以?xún)?nèi)誤差在三個(gè)方向上分別為90.3％、86.3％、

7、70.3％;位移大于10mm的發(fā)生頻率為1.6％、0.9％、4.2％。與標(biāo)準(zhǔn)治療計(jì)劃相比，瘤床及全乳腺CTV受照劑量（最大D2％、最小D98％和平均劑量Dmean）和計(jì)劃靶區(qū)PTV的最大劑量D2％影響不明顯，但擺位誤差使瘤床、全乳腺計(jì)劃靶區(qū)PTV的最小劑量D98％和平均劑量Dmean分別減少5.62、6.99和1.53、0.87Gy(t=4.33、2.63，-2.73、3.91，P＜0.05);兩套計(jì)劃的5％瘤床、全乳腺PTV受照劑量D

8、5％差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05），但瘤床、全乳腺、95％的體積受照劑量D95％治療計(jì)劃相比分別下降了3.40、1.71Gy，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=-0.09、-3.91，P＜0.05)，表明擺位誤差明顯降低了95％的PTV受照劑量。與標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃相比模擬計(jì)劃的瘤床及全乳腺的V95％，V100％，V105％，V110％均減小，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。另外，標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃與模擬計(jì)劃的PTV靶區(qū)適形度CI和劑量均勻性HI的差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)

9、意義(t=-2.02與-3.02;7.91與2.63;P＜0.05)，由此可見(jiàn)，擺位誤差的校正可提高計(jì)劃靶區(qū)PTV適形度CI和劑量的均勻性HI。擺位誤差對(duì)患肺、雙肺、心臟、對(duì)側(cè)乳的腺平均受量Dmean未見(jiàn)明顯影響，值得注意的是，心臟平均劑量Dmean為(8.54±1.60) Gy高于標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃的(7.35±1.35) Gy，且差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。模擬計(jì)劃與標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃相比，同側(cè)肺、雙肺、心臟、對(duì)側(cè)乳腺V5、V10、V20明顯升高

10、，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05);而擺位誤差對(duì)同側(cè)肺、雙肺、心臟的V30、V40、V50未見(jiàn)改變，差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。
　　2、8例左側(cè)乳腺癌患者共獲得224套CBCT圖像，224套mCBCT圖像。瘤床及全乳腺PTV的D5％、D95％、最小劑量D98％、 Dmean的實(shí)際累積值均低于CT計(jì)劃參數(shù)，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05）;另外，CT計(jì)劃與實(shí)際累積計(jì)劃的PTV靶區(qū)適形度CI和劑量均勻性HI的差異均有統(tǒng)計(jì)

11、學(xué)意義(t=-2.02，-2.02和-2.11，-2.11，P＜0.05)，可見(jiàn)，形變誤差會(huì)影響靶區(qū)適形度CI和劑量的均勻性HI。但是瘤床及全乳腺PTV的最大劑量D2％，CT計(jì)劃與累積計(jì)劃未見(jiàn)顯著差異(P＞0.05）。相對(duì)于CT計(jì)劃，實(shí)際累積計(jì)劃中同側(cè)肺、雙肺、心臟、對(duì)側(cè)乳腺平均劑量Dmean明顯升高，上述差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05）;另外，同側(cè)肺、雙肺及心臟V5、V10、V20、V30、V40、V50以及對(duì)側(cè)乳腺的V5、V10

12、累積計(jì)劃中也顯著升高，以上差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)。
　　結(jié)論:
　　擺位誤差使實(shí)際照射的劑量分布情況達(dá)不到原治療計(jì)劃水平，明顯降低了靶區(qū)的受量，同時(shí)增加了肺、心臟、對(duì)側(cè)乳腺等正常組織的受量。基于CBCT圖像引導(dǎo)的在線擺位校正技術(shù)能夠明顯減小放療過(guò)程中的擺位誤差，在放療中值得應(yīng)用推廣。此外，剛體配準(zhǔn)之后仍然存在一部分形變誤差，它可導(dǎo)致實(shí)際治療的劑量分布與初始計(jì)劃的劑量分布之間存在差異，故對(duì)乳腺癌保乳術(shù)后放療過(guò)程中進(jìn)