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研究背景：
与常规放疗相比，三维适形放射治疗(three-dimensional conformal radiotherapy,3DCRT)使肝肿瘤周围正常组织受到较少的照射，并可提高放疗剂量，疗效较前提高。但由于肝脏肿瘤的位移受呼吸运动的影响显著，3DCRT技术难以准确定位靶区。为了使靶区覆盖肿瘤的运动范围，需在临床靶体积(clinical target volume，CTV)的基础上外扩一定的安全边界，即体内边界(internal margin，IM)和摆位边界(setup margin，SM)，形成计划靶体积(planning target volume， PTV)。安全边界一般根据X线透视下膈肌的移动度、临床经验或文献报道的数据等制定，但由于并非准确测量个体肿瘤的移动度，不能得到个体化的安全边界，因此存在遗漏靶区或过于扩大靶区的可能性。此外，由于安全边界的外扩，PTV内包含了较多的肿瘤周围正常组织，不仅增加了正常组织并发症概率，而且限制了放疗剂量的进一步提高。 4D-CT(Four-dimensional computed tomography)是一种应用呼吸相位注册技术进行CT图像采集、放疗计划设计及放射治疗的新技术。4D-CT扫描包含了完整呼吸周期的CT图像，可反映胸腹部器官的呼吸运动及靶区的真实运动“轨迹”，制定个体化的内靶体积(internal target volume，ITV)，准确定位靶区，可在保证覆盖肿瘤的同时减少正常组织的受照剂量；而呼吸门控放射治疗则可在呼吸周期的特定时相，重复给予短时的放射治疗，可进一步减少因呼吸运动而外扩的安全边界，从而缩小靶区，减少正常组织受照射体积，并提高放疗剂量。目前国际上4D-CT的报道主要集中于肺癌的研究，对肝癌的相关研究甚少，4D-CT在肝癌放射治疗中的价值尚需临床研究的证实。
研究目的：应用4D-CT技术确定原发性肝癌内靶体积(internal target volume，ITV<,4D>及ITV<,Gating>)，比较常规3DCRT计划与4D计划、呼吸门控(Gating)计划的靶区体积及相关剂量学差异，评价4D-CT技术的几何学及剂量学优势，探讨其应用于肝癌放射治疗的临床意义。
材料与方法：选择12例原发性肝癌患者，行4D-CT扫描，得到10个不同呼吸时相的CT序列，在10个相位的CT图像中分别勾画GTV、CTV和正常器官。利用三维治疗计划系统根据PTV<,3D>、PTV<,4D>、PTV<,Gating>为每例患者设计三套放疗计划：3D计划、4D计划与Gating计划。PTV<,3D>由CTV外扩常规的安全边界得到；PTV<,4D>由10个时相的CTV融合形成的ITV<,4D>外扩SM得到；PTV<,Gating>由呼气末的3个时相的CTV融合形成的ITV<,Gating>外扩SM得到。三套计划的处方剂量、射野方式均相同。比较三套计划中靶区体积、正常器官的剂量学及正常组织并发症概率(normal tissue complication probability,NTCP)的差异。
结果： ITV<,4D>、ITV<,Gating>的平均体积分别为206.92±104.83cm<3>、164.86±90.32cm<3>，后者减少42.06±20.64cm<3>。12例患者PTV<,3D>的体积均显著大于PTV<,4D>及PTV<,Gating>，但其中5例出现了PTV<,3D>较PTV<,4D>遗漏部分靶区的情况。PTV<,4D>的体积较PTV<,3D>减少87.23±29.96cm<3>，PTV<,Gating>较PTV<,4D>减少52.97±28.17cm<3>。GTV在Z轴方向的移动度最为显著，在门控时段中由9.42±4.86mm减少至1.93±0.63mm。4D计划、Gating计划中肝、肾、胃、小肠的受照剂量均较3D计划降低，以肝最为显著。与3D计划相比，4D计划中V30由36.21±16.56﹪下降至31.44±17.05﹪，正常肝平均剂量(mean dose to normal live,MDTNL)由22.63±6.80Gy下降至20.22±7.28Gy，肝NTCP由17.58﹪下降至12.50﹪；而与4D计划相比，Gating计划中肝V30下降3.23﹪；MDTNL下降1.86±1.47Gy；肝NTCP下降2.67﹪。
在不增加正常组织并发症的前提下，4D计划的处方剂量可由3D计划的平均剂量50.83±1.99Gy提升至54.67±3.34Gy，平均提升7.54﹪(4﹪～16﹪)；而Gating计划可进一步提高至58.00±3.90Gy，平均提高14.10﹪(8﹪～28﹪)。
结论：常规3D计划存在遗漏靶区或过于扩大靶区的缺陷。应用4D-CT技术可在3DCRT的基础上准确定位并缩小肝癌靶区，在保证覆盖肿瘤的同时减少正常组织的受照体积，并提升靶区剂量；门控放疗可进一步缩小靶区，更有利于保护正常组织，尤其是对于肝呼吸动度较大的病例。