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目的:应用直线加速器机载千伏级锥形束CT (kilo-voltage cone-beam computertomography, KV-CBCT)在线采集左侧乳腺癌保乳术后瘤床同步加量调强放射治疗(simultaneous integrated boost intensity-modulated radiation therapy, SIB-IMRT)患者靶区和周围组织结构的解剖图像,与患者计划CT图像进行对比,分析放疗过程中所产生的摆位误差及其对靶区和周围正常组织受量的影响,探讨放疗前日行KV-CBCT纠正摆位误差的必要性。目前,基于KV-CBCT图像引导的在线摆位校正技术能够发现并校正一部分摆位误差,但不能校正形变引起的误差,通过自主研发的FBCT-CBCT的形变配准软件能够获得靶区及周围正常组织器官等变形前后的映射关系,评估形变对放疗的影响,及时调整治疗计划做出适应性计划修改即自适应放疗的必要性。方法:1、13例左侧乳腺癌保乳术后行瘤床同步加量调强放射治疗(SIB-IMRT)患者入组,采用Varian-IX直线加速器机载影像系统(OBI),每分次放疗前均行千伏级锥形束CT(KV-CBCT)扫描,系统自动重建成断层扫描图像后并与治疗计划CT图像进行刚性配准,并记录患者左右(x轴表示)、前后(y轴表示)、头脚(z轴表示)方向的摆位误差。在TPS治疗计划系统中将射野等中心(isocenter)移至扫描中心的位置,其余包括射野角度、形状和权重等条件与原治疗计划(Plan1)相同,然后重新计算,得到新的计划即引入摆位误差的模拟计划(Plan2)。模拟未移床时剂量分布并与原计划即治疗计划Plan1对比,分析研究摆位误差对瘤床、全乳腺临床靶体积(CTV)、计划靶体积(PTV)及正常组织肺、心脏、对侧乳腺等受量影响。2、8例左侧乳腺癌保乳术后行瘤床同步加量调强放射治疗(SIB-IMRT)患者入组,采用自主研发的快速、准确的三维容积图像FBCT-CBCT形变配准技术,将计划CT图像及CBCT图像导入形变配准软件,获得校正图像(mCBCT)即具有计划CT图像CT值和CBCT图像解剖轮廓结构的校正CBCT图像(mCBCT),并将初始计划Plan1的靶区和器官轮廓信息自动映射至28次mCBCT图像上,用Eclipse8.6计划系统中plan sum功能得到靶区及危及器官的实际累积受照剂量,即得到实际照射中靶区及正常组织受照剂量,最后通过与初始计划(Plan1)比较,分析研究形变误差对瘤床、全乳腺临床靶体积(CTV)、计划靶体积(PTV)及正常组织肺、心脏、对侧乳腺等受量影响。结果:1、13例左侧乳腺癌患者共获得364套CBCT图像。在X (左右)、Y(前后)、Z(头脚)轴方向误差分别为(2.2±2.3)mm、(2.7±2.3)mm、(3.0±2.6)mm。其绝对值最大分别为16mm、13mm和14mm。小于等于3mm的误差在三个方向上的发生率分别为78.1%、72.4%、54.1%;5mm以内误差在三个方向上分别为90.3%、86.3%、70.3%;位移大于10mm的发生频率为1.6%、0.9%、4.2%。与标准治疗计划相比,瘤床及全乳腺CTV受照剂量(最大D2%、最小D98%和平均剂量Dmean)和计划靶区PTV的最大剂量D2%影响不明显,但摆位误差使瘤床、全乳腺计划靶区PTV的最小剂量D98%和平均剂量Dmean分别减少5.62、6.99和1.53、0.87Gy (t=4.33、2.63,-2.73、3.91,P<0.05);两套计划的5%瘤床、全乳腺PTV受照剂量D5%差异无统计学意义(P>0.05),但瘤床、全乳腺、95%的体积受照剂量D95%治疗计划相比分别下降了3.40、1.71Gy,差异有统计学意义(t=-0.09、-3.91,P<0.05),表明摆位误差明显降低了95%的PTV受照剂量。与标准计划相比模拟计划的瘤床及全乳腺的V95%,V100%,V105%,V110%均减小,差异均有统计学意义(P<0.05)。另外,标准计划与模拟计划的PTV靶区适形度CI和剂量均匀性HI的差异均有统计学意义(t=-2.02与-3.02;7.91与2.63;P<0.05),由此可见,摆位误差的校正可提高计划靶区PTV适形度CI和剂量的均匀性HI。摆位误差对患肺、双肺、心脏、对侧乳的腺平均受量Dmean未见明显影响,值得注意的是,心脏平均剂量Dmean为(8.54±1.60) Gy高于标准计划的(7.35±1.35) Gy,且差异无统计学意义(P>0.05)。模拟计划与标准计划相比,同侧肺、双肺、心脏、对侧乳腺V5、V10、V20明显升高,差异均有统计学意义(P<0.05);而摆位误差对同侧肺、双肺、心脏的V30、V40、V50未见改变,差异均无统计学意义(P>0.05)。2、8例左侧乳腺癌患者共获得224套CBCT图像,224套mCBCT图像。瘤床及全乳腺PTV的D5%、D95%、最小剂量D98%、Dmean的实际累积值均低于CT计划参数,差异均有统计学意义(P<0.05);另外,CT计划与实际累积计划的PTV靶区适形度CI和剂量均匀性HI的差异均有统计学意义(t=-2.02,-2.02和-2.11,-2.11,P<0.05),可见,形变误差会影响靶区适形度CI和剂量的均匀性HI。但是瘤床及全乳腺PTV的最大剂量D2%,CT计划与累积计划未见显著差异(P>0.05)。相对于CT计划,实际累积计划中同侧肺、双肺、心脏、对侧乳腺平均剂量Dmean明显升高,上述差异均具有统计学意义(P<0.05);另外,同侧肺、双肺及心脏V5、V10、V20、V30、V40、V50以及对侧乳腺的V5、V10累积计划中也显著升高,以上差异均有统计学意义(P<0.05)。结论:摆位误差使实际照射的剂量分布情况达不到原治疗计划水平,明显降低了靶区的受量,同时增加了肺、心脏、对侧乳腺等正常组织的受量。基于CBCT图像引导的在线摆位校正技术能够明显减小放疗过程中的摆位误差,在放疗中值得应用推广。此外,刚体配准之后仍然存在一部分形变误差,它可导致实际治疗的剂量分布与初始计划的剂量分布之间存在差异,故对乳腺癌保乳术后放疗过程中进行放疗计划调整是必要的。