在離線結(jié)合校正頭頸部和肺部腫瘤放療誤差的研究.pdf

1、目的： 機(jī)載錐形束CT(conebeamcomputertomography，CBCT)是重要的圖像引導(dǎo)放療設(shè)備。在線提取的CBCT圖像可以較清楚地顯示頭頸部、肺部腫塊及其周圍解剖結(jié)構(gòu)。通過對比在線提取的CBCT圖像與初始計(jì)劃CT圖像，可以驗(yàn)證并校正患者治療體位靶區(qū)位置與初始計(jì)劃靶區(qū)位置的不一致。 本研究旨在通過分析頭頸部、肺部腫瘤放療過程中在線提取的CBCT圖像與初始計(jì)劃圖像之間的差異，以及在線擺位校正或離線自適應(yīng)校正

2、干預(yù)對這種差異的影響，探討在線擺位校正或離線自適應(yīng)校正后臨床靶區(qū)(clinicaltargetvolume，CTV)的合理外放和頭頸部、肺部腫瘤進(jìn)行在離線結(jié)合圖像引導(dǎo)自適應(yīng)放療的可行性。針對肺癌在線擺位校正后殘余誤差可能導(dǎo)致一部分靶區(qū)存在劑量缺陷，提出對在線擺位校正后的劑量缺陷進(jìn)行補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)。 方法： 1.16例行三維適形放療或調(diào)強(qiáng)放療的頭頸部癌癥患者入組?；颊叻执畏暖熐昂缶性诰€CBCT掃描1次，并記錄各個(gè)方向上CBC

3、T圖像與計(jì)劃CT圖像的配準(zhǔn)差值。每周在2～3個(gè)治療分次采集CBCT圖像。放療前后配準(zhǔn)獲得的平移矢量分別作為放療分次間誤差和分次內(nèi)誤差，計(jì)算每例患者的個(gè)體化系統(tǒng)誤差和個(gè)體化隨機(jī)誤差。利用CTV外放計(jì)算公式，分別計(jì)算未行在線擺位校正和每分次放療均行在線擺位校正后的群體化CTV外放。分別以0.5mm和1.5mm為允許的最大殘余系統(tǒng)擺位誤差，計(jì)算預(yù)測個(gè)體化系統(tǒng)擺位誤差所需的最少CBCT圖像數(shù)，并計(jì)算對系統(tǒng)擺位誤差進(jìn)行離線自適應(yīng)校正后的群體化CT

4、V外放。 2.14例行三維適形放療的肺部惡性腫瘤患者入組?；颊叻执畏暖熐昂缶性诰€CBCT掃描1次，并記錄各個(gè)方向上CBCT圖像與計(jì)劃CT圖像的配準(zhǔn)差值。每周在2～3個(gè)治療分次采集CBCT‘圖像。放療前后配準(zhǔn)獲得的平移矢量分別作為放療分次間誤差和分次內(nèi)誤差，計(jì)算每例患者的個(gè)體化系統(tǒng)誤差和個(gè)體化隨機(jī)誤差。利用CTV外放計(jì)算公式，分別計(jì)算未行在線擺位校正和每分次放療均行在線擺位校正后的群體化CTV外放。分別以0.5柵和1.5咖為允許

5、的最大殘余系統(tǒng)擺位誤差，計(jì)算預(yù)測個(gè)體化系統(tǒng)擺位誤差所需的最少CBCT。圖像數(shù)，并計(jì)算對系統(tǒng)擺位誤差進(jìn)行離線自適應(yīng)校正后的群體化CTV外放。 取l例非小細(xì)胞肺癌患者，探討每分次放療結(jié)束后通過重新制定放療計(jì)劃對當(dāng)次放療的劑量缺陷進(jìn)行補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)。將第1分次放療前在線采集的CBCT圖像與計(jì)劃CT圖像配準(zhǔn)，利用三維治療計(jì)劃系統(tǒng)，獲取當(dāng)次放療相對于初始計(jì)劃，其欠劑量區(qū)域的位置和所欠劑量大小。將該欠劑量區(qū)域讀入逆向放療計(jì)劃系統(tǒng)，通過制定新的放

6、療計(jì)劃，給予欠劑量區(qū)域高劑量。按新計(jì)劃執(zhí)行第2分次放療，以補(bǔ)償?shù)?分次放療的劑量缺陷。放療前仍然在線采集CBCT圖像。將該CBCT圖像與計(jì)劃CT圖像對比，發(fā)現(xiàn)新的劑量缺陷區(qū)域并通過重新制定放療計(jì)劃補(bǔ)償之。如此循環(huán)往復(fù)，始終把最近一次放療獲取的CBCT圖像作為下次放療的幾何結(jié)構(gòu)用于計(jì)劃優(yōu)化。 結(jié)果： 1.16例頭頸部癌癥患者共計(jì)320組配準(zhǔn)數(shù)據(jù)。若未行在線校正，左右、頭腳和前后方向的群體化CTV外放分別為5.7mm、5.6

7、mm和7.3mm。若每分次放療均行在線校正，左右、頭腳和前后方向上群體化CTV外放分別為1.7mm、1.7mm和2.3mm。若以0.5mm為允許的最大殘余系統(tǒng)擺位誤差，預(yù)測系統(tǒng)擺位誤差最少需要8套在線CBCT圖像。對系統(tǒng)擺位誤差進(jìn)行離線自適應(yīng)校正后，左右、頭腳和前后方向上群體化CTV外放分別為2.7mm、2.5mm和3.6mm。若以1.5mm為允許的最大殘余系統(tǒng)誤差，預(yù)測系統(tǒng)擺位誤差最少需要5套在線CBCT圖像。對系統(tǒng)擺位誤差進(jìn)行離線自

8、適應(yīng)校正后，左右、頭腳和前后方向上群體化CTV外放分別為3.5mm、3.4mm和4.3mm。 2.每例肺部惡性腫瘤患者在10～12個(gè)治療分次內(nèi)提取在線CBCT圖像，14例患者共計(jì)298組配準(zhǔn)數(shù)據(jù)。若未行在線校正，左右、頭腳和前后方向上群體化CTV外放分別為5.7mm、8.0mm和7.8mm。若每分次放療均行在線校正，左右、頭腳和前后方向上群體化CTV外放分別為2.4mm、2.4mm和2.3mm。若以0.5mm為允許的最大殘余系統(tǒng)

9、誤差，預(yù)測系統(tǒng)擺位誤差最少需要9套在線CBCT圖像。對系統(tǒng)擺位誤差進(jìn)行離線校正后，左右、頭腳和前后方向上群體化CTV外放分別為3.3mm、3.7mm和3.6mm。若以1.5mm為允許的最大殘余系統(tǒng)誤差，預(yù)測系統(tǒng)擺位誤差最少需要7套在線CBCT圖像。對系統(tǒng)擺位誤差進(jìn)行離線校正后，左右、頭腳和前后方向上群體化CTV外放分別為3.9mm、4.3mm和4.3mm。 利用三維治療計(jì)劃系統(tǒng)可以對在線擺位校正后靶區(qū)內(nèi)的欠劑量區(qū)域進(jìn)行評價(jià)。利用

10、在線圖像的解剖結(jié)構(gòu)，可以在常規(guī)定位CT圖像上制定新的放療計(jì)劃，新計(jì)劃采用逆向調(diào)強(qiáng)方法給予欠劑量區(qū)以高劑量，下一分次放療按新計(jì)劃執(zhí)行，可以實(shí)現(xiàn)對前次治療所欠劑量的補(bǔ)償。 結(jié)論： 1.頭頸部癌癥患者行三維適形調(diào)強(qiáng)放療時(shí)具有一定的擺位誤差?；贑BCT圖像分析的在線擺位校正和對系統(tǒng)擺位誤差進(jìn)行離線自適應(yīng)校正均能明顯減小擺位誤差，并有助于縮小CTV外放。頭頸部腫瘤進(jìn)行在線、離線相結(jié)合的三維圖像引導(dǎo)自適應(yīng)擺位誤差校正是可行的。