張利偉,婁志霞，林 琳，劉苓苓

（中國(guó)科學(xué)院合肥腫瘤醫(yī)院 安徽 合肥 230031）

1 目的

利用四維CT技術(shù)研究種精確放療中胸腹部腫瘤的運(yùn)動(dòng)情況及正常危及器官的運(yùn)動(dòng)情況，了解其運(yùn)動(dòng)規(guī)律及特點(diǎn)，指導(dǎo)原發(fā)腫瘤（Gross Tumor Volume， GTV）的內(nèi)靶區(qū)（Internal Target Volume， ITV）制定及亞臨床灶（Clinical Target Volume， CTV）的內(nèi)靶區(qū)（ITV）外放，為胸腹部腫瘤精確放療計(jì)劃靶區(qū)的制定提供可靠的參考數(shù)據(jù)[1-5]。

2 病例、設(shè)備與方法

2.1 病例選擇與患者情況

2.1.1病例入選標(biāo)準(zhǔn) （1）患者選擇年齡46～85歲，生活基本可以自理，精神正常；（2）患者一般資料臨床或病理確診的原發(fā)性支氣管肺癌、原發(fā)性肝癌、食管癌或者寡轉(zhuǎn)移的肺癌或肝癌，病灶不能切除或拒絕手術(shù)的患者；（3）肺功能檢查基本正常，經(jīng)過(guò)呼吸訓(xùn)練后可主動(dòng)配合平靜、均勻呼吸；（4）Child-Pugh A級(jí)或B級(jí)肝功能，肝內(nèi)病變數(shù)不超過(guò)三個(gè)，僅限于一片葉；（5）無(wú)明顯惡液質(zhì)、黃疸，無(wú)胸腹水、無(wú)多發(fā)遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移（寡轉(zhuǎn)移除外）；（6）KPS評(píng)分≥70，或ZPS評(píng)分＜2，無(wú)心肺肝腎重要器官嚴(yán)重功能異常。

2.1.2患者的臨床資料 2015年1月至2016年12月，中國(guó)科學(xué)院合肥腫瘤醫(yī)院收治的25例胸腹部腫瘤患者（肺癌、食管癌、肝癌）作為研究對(duì)象，有十五名男性和十名女性，年齡在四十六至八十五歲之間；登記患者的臨床資料見(jiàn)表1。

表1 病例資料

2.2 設(shè)備、材料

4D-CT設(shè)備：飛利浦公司（Philips Electric Medical Systems）生產(chǎn)的Philips Brilliance CT Big Bore，醫(yī)科達(dá)公司（Electa）6D-Axesse高能直線加速器；壓力傳感器，定位體框架，真空墊。

2.3 方法

體位固定及4D-CT掃描：掃描定位：

在定位CT之前，在患者中進(jìn)行簡(jiǎn)單的呼吸訓(xùn)練，以使其保持平靜。患者取仰臥位，真空負(fù)壓袋固定，雙手抱肘上舉過(guò)頂，雙腿自然伸直并攏。在患者上腹部呼吸幅度較大的位置（一般選取劍突與肚臍中間/肋弓下緣）放置壓力傳感器，壓力傳感器用于執(zhí)行4D-CT掃描，并且在完成時(shí)，將造影劑注入常規(guī)CT改進(jìn)的場(chǎng)景中。

4D-CT掃描過(guò)程待呼吸曲線平穩(wěn)后，RPM：實(shí)時(shí)呼吸檢測(cè)利用4D．CT電影模式，即Cine：軸向電影掃描在同一床位中進(jìn)行軸向連續(xù)、快速掃描，采集不同呼吸時(shí)相的CT數(shù)據(jù)。

2.4 CT重建及配準(zhǔn)

掃描CT后，圖像被發(fā)送到焦點(diǎn)4D計(jì)劃站。該軟件系統(tǒng)列出并重塑了不同位置和不同呼吸階段的大量CT數(shù)據(jù)的呼吸循環(huán)，并接收了各種呼吸階段的十個(gè)CT不同階段，稱為CTp00，CTp10……CTp90，并從軟件生成CT-MIP最大密度投影和CT-AIP（平均光密度測(cè)量投影）。通過(guò)參考呼吸循環(huán)中的相位將ITV繪制在CTp50圖像中。

2.5 靶區(qū)、危及器官的定義及勾畫(huà)

4D-CT掃描的幾個(gè)重要參數(shù)：

（1）Cine：軸向電影掃描；（2）RPM：實(shí)時(shí)呼吸檢測(cè)；（3）MIP：最大密度投影。

根據(jù)ICRU 50/62報(bào)告定義GTV CTV ITV PTV PRV

2.6 靶區(qū)移動(dòng)度的測(cè)量

GTV → ITV 要考慮：

（1）器官生理運(yùn)動(dòng)造成的靶區(qū)移動(dòng)；（2）療程中器官形態(tài)變化造成的靶區(qū)移動(dòng)；（3）療程中腫瘤退縮造成的靶區(qū)形變。

胸腹部的腫瘤，都有一個(gè)共同特點(diǎn)，都受呼吸及膈肌運(yùn)動(dòng)影響關(guān)聯(lián)，所以先觀察膈肌的運(yùn)動(dòng)幅度就可以初步了解靶區(qū)的運(yùn)動(dòng)變化范圍，如表2。

表2 4D-CT與X線透視膈肌運(yùn)動(dòng)差異

2.7 靶區(qū)的運(yùn)動(dòng)測(cè)量結(jié)果通過(guò)對(duì)入組的胸腹部腫瘤（肺部，食管，肝臟）病人4D-CT圖像重建處理后，與同期常規(guī)增強(qiáng)CT配準(zhǔn)，對(duì)靶區(qū)在三維空間坐標(biāo)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行測(cè)量，結(jié)果如表3～表5。

2.7.1肺部靶區(qū)運(yùn)動(dòng)比較

表3 肺部靶區(qū)運(yùn)動(dòng)比較

初步結(jié)論：肺癌運(yùn)動(dòng)規(guī)律：最大運(yùn)動(dòng)幅度在頭足方向（Y軸），下葉腫瘤運(yùn)動(dòng)較大。腫瘤運(yùn)動(dòng)的大小與GTV的大小，腫瘤位置和對(duì)固定組織的粘附程度有關(guān)；盡管有GTV的體積，但是下葉腫瘤的運(yùn)動(dòng)總是大于上葉的運(yùn)動(dòng)；縱隔貼壁腫瘤在前后方向上運(yùn)動(dòng)最大，左右運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)幅度不大，但下肺葉或后背的肺葉仍顯示較大的運(yùn)動(dòng)幅度，上葉的運(yùn)動(dòng)幅度在XY三維空間都是最小，另外，肺部腫瘤的運(yùn)動(dòng)還和患者本身的肺功能有影響，轉(zhuǎn)移瘤的動(dòng)度大于原發(fā)肺癌。

2.7.2食管的運(yùn)動(dòng)變化

初步判斷低放射性食管癌在放療期間發(fā)生顯著變化。應(yīng)明確定義食管內(nèi)部放射治療區(qū)域的邊界，以便減少并發(fā)癥的局部化程度。上胸部的相對(duì)位移很小。

2.7.3肝臟腫瘤的靶區(qū)變化

表5 肝臟腫瘤的靶區(qū)變化

初步結(jié)論：

我們主要在Z軸方向上測(cè)量了呼吸運(yùn)動(dòng)對(duì)肝臟腫瘤的影響，左右之間的差異不顯著；和曾兆沖等綜合報(bào)道：中等Z介質(zhì)12±7mm；Y軸7±2.8mm；X軸10±4mm相似。Shimizu等人使用高速M(fèi)RI測(cè)量50例肝癌患者的最大值：CC方向3.9厘米；AP方向2.3厘米；LR 3.1厘米，表示：方向CC 2.1厘米；AP方向0.8厘米；LR 0.9cm，由衛(wèi)生部推薦用于肝癌放療指導(dǎo)：CT和MRI成像技術(shù)確定GTV，CT采用動(dòng)脈期；MRI采用T2像；CT+MRI圖象融合.PTV=5-10mm+CTV。

2.8 放療計(jì)劃設(shè)計(jì)

由于現(xiàn)有的商業(yè)放療計(jì)劃系統(tǒng)（TPS）不支持4D-CT圖像，所講MIP與常規(guī)的增強(qiáng)定位CT配準(zhǔn)后傳入TPS，確定敏感器官，開(kāi)具處方劑量，明確目標(biāo)函數(shù)及危及器官界值。

2.9 優(yōu)化，驗(yàn)證

由資深的放療醫(yī)師和物理師共同確認(rèn)治療計(jì)劃，無(wú)誤后傳至4D-Axesse高能直線加速器進(jìn)行治療。

3 總結(jié)

器官運(yùn)動(dòng)影響CT模擬定位的準(zhǔn)確性，4D-CT增加圖像清晰度，減少運(yùn)動(dòng)偽影，4D-CT反映器官運(yùn)動(dòng)，可個(gè)體化確定ITV，MIP可用于肺內(nèi)孤立病灶的靶區(qū)勾畫(huà)，胸腹部?jī)?nèi)腫瘤運(yùn)動(dòng)具有一定的規(guī)律性，對(duì)這些規(guī)律的認(rèn)識(shí)有助于精確放療的進(jìn)行。傳統(tǒng)的3D程序具有丟失目標(biāo)區(qū)域或超過(guò)目標(biāo)區(qū)域的缺陷。4D-CT技術(shù)可以用來(lái)準(zhǔn)確地定位3DCRT下的目標(biāo)區(qū)域或正常的多光組織，通過(guò)提供的腫瘤覆蓋減少正常組織暴露的體積和增加劑量至所述目標(biāo)區(qū)域；更有利于正常的組織保護(hù)。特別是對(duì)于呼吸運(yùn)動(dòng)幅度較大的案例[6，7]。

4 討論

在確定胸部靶向區(qū)域和腹部CT定位4D的應(yīng)用分析中，有經(jīng)驗(yàn)的四點(diǎn)：

（1）減少PTV的：Rietzel通過(guò)螺旋CT和4DCT 10肺癌患者掃描，4DCT流PTV和比較腫瘤運(yùn)動(dòng)和國(guó)際PTV標(biāo)準(zhǔn)識(shí)別。當(dāng)然，4DPTV限制為15mm，內(nèi)部限制為5mm，PTV標(biāo)準(zhǔn)限制為20mm，內(nèi)部限制為10mm。與PTV標(biāo)準(zhǔn)相比，4DPTV適度降低了12%，因此使用了4DCT，評(píng)估個(gè)體腫瘤運(yùn)動(dòng)和確定治療區(qū)靶區(qū)的外放邊界[8]。

（2）通過(guò)4DCT工作站，能夠利用最大密度投影將靶區(qū)快速勾畫(huà)出來(lái)。通過(guò)利用MIP圖像能使內(nèi)在靶題記快速產(chǎn)生。MIP能夠?yàn)榉伟┗颊呖焖俚倪x擇出合適的呼吸門控方式，通過(guò)MIP圖像能夠?qū)袇^(qū)的CT圖像快速的勾畫(huà)出，包括呼吸引起的腫瘤運(yùn)動(dòng)范圍[9，10]。

（3）使用4DCT圖像重建估計(jì)腫瘤位移。4DCT的一種重要功能就是對(duì)靶區(qū)和器官的位置變化進(jìn)行評(píng)估，在制定和實(shí)施放療技術(shù)以及劑量分布過(guò)程中這些變化有著重要的影響。不同患者之間的移位和體積變化以及正常器官和GTV的陽(yáng)性變化是完全不同的，這些差異可以通過(guò)4DCT找到，其具有治療計(jì)劃的制定和實(shí)施重要性[11]。

（4）使用4DCT圖像重建還能夠評(píng)估正常呼吸誘導(dǎo)的組織移位。研究表明[12]，4DCT的應(yīng)用能夠?qū)粑\(yùn)動(dòng)中正常組織產(chǎn)生的位移進(jìn)行較好的評(píng)估。4DCT測(cè)量的體積體積變化與肺活量計(jì)測(cè)量的肺容積變化之間的差異小于百分之三，因此4DCT可以更準(zhǔn)確地估計(jì)肺容積的變化。另外、利用4DCT對(duì)沒(méi)有發(fā)生病變的食管在呼吸運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的位移進(jìn)行評(píng)估時(shí)，了解到食管的上段位移要要小于下段的位移，前后方向的位移要小于左右方向，96%食管運(yùn)動(dòng)合理外放邊界的前后方向和左右方向上的上、中、下三段食管的位移分別是5、6、8mm和5、7、9mm。

總之，4DCT作為腫瘤放療手段中的一種新型技術(shù)，多個(gè)研究表明4DCT技術(shù)能夠準(zhǔn)確評(píng)估正常器官以及腫瘤由于呼吸引起的位移，MIP/AIP圖像則對(duì)腫瘤的運(yùn)動(dòng)范圍進(jìn)行概括，同時(shí)能夠作為靶區(qū)勾畫(huà)的重要手段，并且能夠利用MIP/AIP圖像來(lái)優(yōu)化劑量，因?yàn)槲以喝虢M病例偏少，測(cè)量的數(shù)據(jù)會(huì)有偏倚，相信隨著4D-CT定位技術(shù)的普及個(gè)發(fā)展，4D-CT定位技術(shù)會(huì)給更多病人帶來(lái)臨床獲益。