解傳濱　徐壽平　戴相昆　王小深　叢小虎　鞏漢順　葛瑞剛　鞠忠建

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鼻咽癌螺旋斷層治療計(jì)劃中靜脈注射造影劑對(duì)劑量計(jì)算的影響

解傳濱①解放軍總醫(yī)院放射治療科 北京 100853徐壽平①戴相昆①王小深①叢小虎①鞏漢順①葛瑞剛①鞠忠建①

[摘要]目的：探討鼻咽癌(NPC)螺旋斷層治療(HT)中靜脈注射造影劑所致CT值變化對(duì)劑量計(jì)算的影響，并評(píng)價(jià)其臨床意義。方法：回顧性選取10例已行CT平掃(C-)+增強(qiáng)(C+)并接受HT 的NPC患者資料，在計(jì)劃驗(yàn)證模塊用C+圖像替代C-圖像實(shí)施劑量再計(jì)算，選取靶區(qū)及各興趣器官內(nèi)10點(diǎn)讀取原計(jì)劃和驗(yàn)證計(jì)劃CT值和點(diǎn)劑量行對(duì)比分析。結(jié)果：C-與C+靶區(qū)劑量偏差為0.31%，各興趣器官中血管差別最大為1.13%。腮腺劑量差為0.55%。腦干差別最小，劑量差為0.39%。結(jié)論：在C-與C+條件下HT計(jì)劃劑量計(jì)算差別較小，理論上可直接在增強(qiáng)CT圖像上行計(jì)劃優(yōu)化，但考慮血管等CT值變化較大，對(duì)每次治療前X射線計(jì)算機(jī)體層攝影術(shù)(MVCT)自動(dòng)灰度配準(zhǔn)會(huì)產(chǎn)生一定影響可能，故在臨床運(yùn)用中需謹(jǐn)慎。

[關(guān)鍵詞]鼻咽癌；螺旋斷層治療；造影劑；劑量計(jì)算；電子計(jì)算機(jī)斷層掃描

[First-author’s address] Department of Radiotherapy, PLA General Hospital, Beijing, 100853, China.

隨著放射治療技術(shù)的發(fā)展，以CT影像為基礎(chǔ)的三維放射治療以及由此發(fā)展起來(lái)的調(diào)強(qiáng)治療已成為腫瘤治療的常規(guī)手段。通過(guò)獲取CT-密度曲線將患者體內(nèi)各組織CT值轉(zhuǎn)換為電子密度進(jìn)行組織不均勻劑量校正，從而完成計(jì)劃劑量的計(jì)算[1]。而平掃CT對(duì)軟組織分辨率較差，尤其在鼻咽癌(nasopharyngeal carcinoma，NPC)中由于頸部動(dòng)靜脈與淋巴結(jié)不易區(qū)分，掃描前需靜脈注射造影劑以提高靶區(qū)勾畫(huà)的準(zhǔn)確性，將勢(shì)必改變CT圖像原CT值進(jìn)而給劑量計(jì)算帶來(lái)影響。對(duì)于常規(guī)適形及調(diào)強(qiáng)放射治療國(guó)內(nèi)外已有相關(guān)報(bào)道，認(rèn)為造影劑對(duì)劑量計(jì)算影響較小(1%～3%)[2-4]。近年來(lái)，隨著螺旋斷層放射治療(helical tomotherapy，HT)的推廣和應(yīng)用，其在復(fù)雜腫瘤尤其頭頸部腫瘤治療中的優(yōu)勢(shì)已得到公認(rèn)[5-7]。為提高劑量計(jì)算準(zhǔn)確性，采用平掃＋增強(qiáng)掃描的方式通過(guò)圖像融合完成平掃序列上靶區(qū)勾畫(huà)及劑量計(jì)算，而對(duì)于增強(qiáng)圖像序列直接應(yīng)用及由此帶來(lái)的劑量計(jì)算影響卻無(wú)相關(guān)報(bào)道。為此，本研究應(yīng)用計(jì)劃驗(yàn)證模塊，評(píng)估NPC患者靜脈注射造影劑所引起的CT值變化對(duì)HT劑量計(jì)算的影響，以評(píng)價(jià)其臨床意義。

1　資料與方法

1.1 一般資料

選取2014年6月至2014年9月在解放軍總醫(yī)院行鼻咽癌螺旋斷層放射治療10例患者，其中男性6例，女性2例；平均年齡53歲。

1.2 CT定位掃描

所有患者均采用仰臥位S型頭頸肩熱塑體模固定，在荷蘭飛利浦大孔徑CT行平掃(C-)+增強(qiáng)(C+)定位掃描，掃描范圍自頭頂至鎖骨頭下3 cm，掃描層厚為3 mm，掃描條件為管電壓130 kV，管電流200 mA。為保證體位一致性，所有患者定位前均已行靜脈穿刺留置靜脈針，對(duì)患者行C-圖像掃描后，高壓注射泵經(jīng)臂靜脈自動(dòng)注射造影劑(碘海醇，Omnipaque?)70～80 ml，注射速度為3.5 ml/s，注射完成后即行相同序列條件下C+圖像掃描。

1.3 靶區(qū)勾畫(huà)及計(jì)劃設(shè)計(jì)

將患者2個(gè)序列圖像以DICOM RT格式傳輸至Pinnical3 Ver 9.6治療計(jì)劃系統(tǒng)，將C-圖像作為原始序列、C+圖像作為附加序列行圖像融合后完成靶區(qū)及危及器官勾畫(huà)，以保證所畫(huà)輪廓位于C-序列。靶區(qū)定義參考ICRU50、62號(hào)文件[8]。將可見(jiàn)腫瘤定義為GTVnx，外擴(kuò)3 mm為pGTVnx；轉(zhuǎn)移性腫大淋巴結(jié)定義為腫瘤體積(gross tumor volume，GTVnd)，外擴(kuò)3 mm為計(jì)劃腫瘤體積(planning gross tumor volume，PGTVnd)。將高危淋巴引流區(qū)命名為CTV1，外擴(kuò)3 mm為PTV1，并按實(shí)際情況調(diào)整臨近脊髓、腦干等部分外擴(kuò)距離且與外輪廓保持≥2 mm距離。CTV2為低危區(qū)，外擴(kuò)3 mm為PTV2。處方劑量：PGTVnx、PGTVnd為70 Gy/33 F；計(jì)劃靶區(qū)(planing target volume，PTV1)為60 Gy/33次；PTV2為54 Gy/33次。將勾畫(huà)完成的輪廓及C-圖像數(shù)據(jù)傳輸至Hi-Art計(jì)劃工作站(Ver4.1.2)進(jìn)行計(jì)劃設(shè)計(jì)，射野寬度選用2.5 cm，螺距為0.35，并實(shí)時(shí)調(diào)整調(diào)制因子(Modulation factor)以保證計(jì)劃?rùn)C(jī)架旋轉(zhuǎn)周期在16～20 s[9]。

1.4 C+圖像劑量再計(jì)算

在CT工作站將每例患者C+圖像序列名更改為“_ phantom”后以DICOM RT格式傳輸至Hi-Art計(jì)劃工作站，Hi-Art會(huì)將_phantom命名格式的圖像預(yù)存為模體數(shù)據(jù)以供制定驗(yàn)證計(jì)劃時(shí)調(diào)取。在Hi-Art劑量驗(yàn)證模塊按照驗(yàn)證計(jì)劃設(shè)計(jì)流程，將每例患者C+圖像以模體形式調(diào)入原計(jì)劃束流場(chǎng)并保持圖像坐標(biāo)位置不變。在C+圖像上進(jìn)行計(jì)劃劑量的重新計(jì)算從而獲得相同束流條件下的劑量分布。

1.5 數(shù)據(jù)讀取

那語(yǔ)氣像是剛才什么都沒(méi)有發(fā)生似的，我心里七上八下地坐在了萍萍的身邊，然后看著林孟拿著一張白紙和一支筆走過(guò)來(lái)，他和我們坐在了一起，他對(duì)萍萍說(shuō)：“你做了對(duì)不起我的事……”

隨機(jī)選取每例驗(yàn)證計(jì)劃靶區(qū)(PGTVnx、PGTVnd)及各興趣器官(血管、腮腺、腦干、脊髓等)區(qū)域內(nèi)10個(gè)點(diǎn)，分別讀取原計(jì)劃和驗(yàn)證計(jì)劃CT值及對(duì)應(yīng)劑量。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，計(jì)量資料結(jié)果以均值±標(biāo)準(zhǔn)差(x-±s)表示，采用配對(duì)t檢驗(yàn)，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2　結(jié)果

2.1 CT值變化

注射造影劑后，靶區(qū)及各感興趣器官的CT值變化見(jiàn)表1。靶區(qū)內(nèi)CT值變化較小，增強(qiáng)前后差異為79.7%和79.3%，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=-5.5，t=-4.6；P＜0.05)，各興趣器官中以血管CT值變化最為顯著，C+圖像CT值達(dá)到C-圖像5.8倍，腦干脊髓相對(duì)較少，且腦干CT值變化無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=-1.7，P＞0.05)。

表1　不同掃描計(jì)劃患者靶區(qū)及各興趣器官CT值(HU，x-±s)

表2　不同掃描計(jì)劃患者靶區(qū)及各興趣器官劑量差異(Gy，x-±s)

2.2 劑量差異

通過(guò)在相同坐標(biāo)系下讀取靶區(qū)和各興趣器官點(diǎn)劑量進(jìn)行對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，C-與C+條件下得到的劑量差異很小，但差異除脊髓以外均體現(xiàn)出了統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。除血管內(nèi)平均劑量差異＞1%外，其他部位包括靶區(qū)內(nèi)劑量差異均＜0.6%，見(jiàn)表2。

3　討論

CT模擬定位的應(yīng)用使放射治療由簡(jiǎn)單的二維時(shí)代進(jìn)入了精確定位、精確計(jì)劃及精確治療的三維時(shí)代，由此也帶來(lái)了調(diào)強(qiáng)放射治療、螺旋斷層放射治療及容積調(diào)強(qiáng)放射治療等新技術(shù)的推廣和應(yīng)用。CT依據(jù)表達(dá)組織密度的CT值進(jìn)行灰度圖像重建是計(jì)劃系統(tǒng)劑量計(jì)算的基礎(chǔ)。而放射治療中靶區(qū)勾畫(huà)的精確度依賴于與組織密度差異正相關(guān)的灰度對(duì)比度[10]。若腫瘤組織密度與軟組織相近則圖像灰度近似，這勢(shì)必給靶區(qū)確定帶來(lái)困難，而造影劑的引入很好的解決了這個(gè)問(wèn)題。但由此造成的CT值變化對(duì)劑量計(jì)算的影響引起了許多學(xué)者的關(guān)注。

Shibamoto等[11]在影像增強(qiáng)劑對(duì)3DCRT計(jì)劃跳數(shù)影響的研究中發(fā)現(xiàn)，除上腹部腫瘤跳數(shù)增加＞2%外，顱內(nèi)、頸部、縱隔及盆腔部位影響均＜1%。Choi等[12]在對(duì)頭頸部腫瘤調(diào)強(qiáng)放射治療劑量影響研究中發(fā)現(xiàn)：在相同體位固定、CT掃描及靶區(qū)計(jì)劃參數(shù)條件下，平掃CT計(jì)劃靶區(qū)劑量均高于增強(qiáng)CT，其差異＜1%。本研究結(jié)果顯示，除頸部血管影響＞1%外，其他部位的劑量影響均＜0.6%，與Choi等[12]研究結(jié)果相類似。Ramm等[13]研究發(fā)現(xiàn)，造影劑對(duì)劑量計(jì)算的影響會(huì)隨著射野個(gè)數(shù)的增加而逐漸減少。而HT計(jì)劃在計(jì)算過(guò)程中將機(jī)架旋轉(zhuǎn)的一個(gè)周期分成了51個(gè)角度進(jìn)行優(yōu)化，這無(wú)疑會(huì)降低造影劑對(duì)劑量計(jì)算的影響，本研究的結(jié)果也很好的印證了這一點(diǎn)。

本研究通過(guò)應(yīng)用Hi-Art計(jì)劃驗(yàn)證模塊，在保證原計(jì)劃束流場(chǎng)不變情況下以模體圖像形式引入C+圖像，實(shí)現(xiàn)了C-計(jì)劃在C+圖像的再計(jì)算，從而為劑量差異評(píng)估創(chuàng)造了前提。此外，本研究所選病例均為熱塑頭頸肩模固定，并在定位前做了靜脈針的留置準(zhǔn)備，已有研究表明，頭頸肩模固定具有較好的體位穩(wěn)定性，其次內(nèi)擺位誤差均在亞毫米級(jí)[14]。在注射造影劑的較短時(shí)間內(nèi)，其體位移動(dòng)可以忽略，為在影像增強(qiáng)劑注射前后體位一致性提供了有力保證。

由于驗(yàn)證軟件模塊限制，本研究未能得出靶區(qū)及各器官體積劑量信息，而是借助坐標(biāo)定位方式分別讀取2個(gè)圖像序列相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)劑量，分析結(jié)果顯示了增強(qiáng)劑對(duì)于HT劑量影響較小，完全可以勝任計(jì)劃的優(yōu)化計(jì)算。但多數(shù)單位臨床應(yīng)用中都是結(jié)合廠商建議一直沿用C-聯(lián)合C+的定位掃描方式。本研究認(rèn)為，這與HT精益求精的設(shè)計(jì)理念密不可分，但更重要的是在患者實(shí)施治療前所行MVCT掃描是在C-條件下進(jìn)行，其在圖像灰度值基礎(chǔ)上的自動(dòng)位置配準(zhǔn)勢(shì)必由于C+定位圖像CT值的較大改變帶來(lái)影響，這也是進(jìn)一步需要研究的課題。

綜上所述，在C-與C+條件下HT計(jì)劃劑量計(jì)算差別較小，理論上可直接在C+圖像上完成靶區(qū)勾畫(huà)及治療計(jì)劃的優(yōu)化計(jì)算，但考慮血管等在注射造影劑后CT值變化較大，對(duì)每次治療前MVCT自動(dòng)灰度配準(zhǔn)會(huì)產(chǎn)生一定影響可能，故在臨床運(yùn)用中需謹(jǐn)慎。

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[Abstract]Objective: To investigate the influence of computed tomography(CT) values increased by intravenous contrast agent(CA) on dose calculations of Helical Tomotherapy(HT) plans for nasopharyngeal carcinoma(NPC). Methods: Eight patients with NPC treated by HT were enrolled. Eah patient took two sets of CT in the same position before and after intravenous CA injections. Dose recalculations were done using the C+ images which were uses as a substitute for the C- images of original plans in the QA mode. The 10 points were selected randomly from every target and organ of interest, the CT values and the point doses of the QA plans were compared with the original plans in the same coordinate system. Results: The dose deviation of targets in C- and C+ plans was 0.31%, The vessels indicated the highest difference(1.13%), the dose difference of parotids was 0.55%, the difference of brainstem was the smallest with 0.39%. Conclution: The influence of intravenous contrast agent on dose calculations of HT plans for NPC is small. The C+ images can be used in HT planning theoretically. But the CT values of some tissues such as vessels were increased significantly, which may lead to the errors on the automatic registration of MVCT before delivery. So it needs to be careful in clinical use.

[Key words]Nasopharyngeal carcinoma; Helical tomotherapy; Contrast media; Dose calculation; Computed tomography

收稿日期：2015-01-27

DOI:10.3969/J.ISSN.1672-8270.2016.01.026

[文章編號(hào)]1672-8270(2016)01-0084-04

[中圖分類號(hào)]R739.62

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

作者簡(jiǎn)介
解傳濱,男,(1983- ),碩士，主管技師，物理師。解放軍總醫(yī)院放射治療科，研究方向：醫(yī)學(xué)物理和腫瘤精確放射治療。