CT螺旋掃描速度對肺部不同部位腫瘤靶區勾畫的影響

王佳，夏士安＊，蔣馬偉，林清，查元梓，張松方，車莉萍

（1.上海交通大學醫學院附屬新華醫院腫瘤科，上海 200092；2.同濟大學附屬第十人民醫院放療科，上海 200072）

現時肺部腫瘤三維適形放療或調強適形放療，采用平靜自由呼吸下計算機斷層掃描（CT）模擬定位仍是目前最常規的方法。大量研究［1，2］表明，掃描過程中呼吸運動是影響靶區勾畫的重要因素，可致靶區、正常組織器官的位置、大小和形狀不準確。本研究通過分析不同CT螺旋掃描速度在放射治療肺部不同部位腫瘤定位時對靶區勾畫的影響，以期進一步提高模擬定位的準確性，現報告如下。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

選擇2012年1月～3月本院收治的肺部原發腫瘤或肺部轉移性腫瘤患者10例，其中男7例，女3例；年齡37～79歲，中位年齡59歲；卡氏評分90～100分；肺癌6例，轉移性癌4例（直腸癌肺轉移2例，腎癌肺轉移1例，乳腺癌肺轉移1例）。腫瘤以氣管分叉起始部為界，劃1條與人體縱軸垂直的水平線，分為肺上1/2部位和肺下1/2部位，腫瘤位于分界線兩側的，以腫瘤中心為準，位于肺上1/2部位8個，肺下1/2部位9個。

1.2 方法

1.2.1 定位掃描 患者仰臥位，雙手平放于身體兩側，掌心向下，負壓真空墊塑形固定，在平靜自由呼吸下利用飛利浦Brilliance大孔徑CT先后以2個不同的螺旋掃描速度掃描，采集影像數據，螺距分別為0.5和1.5，2次掃描層厚度均為3mm。掃描范圍上界為環狀軟骨，下界為肺下緣下3cm，兩側為胸廓外3cm，電壓120KV，電流30mA，2次掃描時間分別為8～10s和24～30s，即慢速掃描時間是快速掃描時間的3倍。將2次掃描所采集的圖像數據傳入Eclips 6.5治療計劃系統，進行解析圖像處理。

1.2.2 靶區勾畫 在Eclips 6.5治療計劃系統中應用圖像處理軟件分別重建2種掃描數據成像，在圖像勾畫工作站由同1位放療醫師進行肺部腫瘤的勾畫。具體操作為：取窗位600HU，窗寬1 600 HU，靠近縱膈的腫瘤部分取窗位40HU，窗寬300 HU，快速掃描肺上1/2部位大體腫瘤體積（GTV）qs，慢速掃描時勾畫肺上1/2部位 GTVss；快速掃描肺下1/2部位GTVqi，慢速掃描時勾畫肺下1/2部位GTVsi，并通過計劃軟件自動生成腫瘤靶區的三維坐標及腫瘤體積。

1.3 觀察指標

分別比較兩組以不同螺旋掃描速度勾畫的肺上1/2部位和肺下 1/2部位 GTVqs、GTVss、GTVqi、GTVsi中心坐標的誤差、靶區體積、靶區相似度（DSC）及包含度（DI），DSC反映2靶區空間的重合度情況。DSC＝（2｜A ∩B｜）（｜A∩B｜＋｜A∪B｜），DSC值位于0～1，值越大表示重合度越好；靶區A對靶區B的DI＝（｜A∩B｜）/A，即靶區A和靶區B的重合部分占靶區A的百分比，反之靶區B對靶區A的DI＝（｜A∩B｜）/B，即靶區 A和靶區B的重合部分占靶區B的百分比。

1.4 統計學方法

采用SPSS 17.0統計軟件比較2種不同掃描速度所引起的三維坐標位移，誤差比較采用Friedman Z檢驗，采用Kruskal-Wallis檢驗統計分析體積及DSC，P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 GTV三維方向位移

位于肺上1/2部位GTVqs、GTVss的等中心位移誤差左右方向x軸、前后方向y軸、頭足方向z軸分別為0.01、0.05、0.30cm（P值分別為0.69、0.59、0.53）；位于肺下1/2部位GTVqo、GTVso的等中心誤差x、y、z分別為0.4、0.85、1.45cm（P值分別為0.25、0.16、0.04）。

2.2 不同掃描速度的GTV體積

位于肺上1/2部位GTVqs、GTVss的體積大小分別為10.56、11.05cm3（DSC＝0.97，x2＝3.37，P＝0.19）；位于肺下1/2部位 GTVqi、GTVsi的體積大小分別為9.48、14.01cm3（DSC＝0.81，χ2＝5.32，P＝0.043）（見表1、2）。

表1 位于肺上1/2部位的GTV體積（cm3）

2.3 GTV體積的DI

位于肺上1/2部位 GTVqs對GTVss的DI＝0.98，GTVss對 GTVqs的 DI＝0.96；位于肺下1/2部位GTVqi對 GTVsi的 DI＝0.98，GTVsi對 GTVqi的DI＝0.82。

表2 位于肺下1/2部位的GTV體積（cm3）

3 討論

對肺部腫瘤來說，呼吸運動是影響靶區勾畫的重要因素［3，4］。為降低呼吸運動對腫瘤的影響，很多學者做過相關的研究，如呼吸自主控制技術、4DCT 技術等［5－7］。

目前，正在廣泛應用的3D適形放療所采用的模擬定位通常為CT模擬定位，掃描方法通常使用螺旋連續掃描，此種方法對不存在呼吸運動的頭頸部或四肢腫瘤影響不大［8］，但對有生理運動的胸部腫瘤影響較大。Erridge等［9］發現，腫瘤側向運動距離為（7.3±2.7）mm，頭腳方向為（12.5±7.3）mm，前后方向為（9.4±5.2）mm，在頭腳方向上，下葉和中葉的腫瘤運動幅度明顯大于上葉腫瘤運動幅度。Shimizu等［3］在患者自由呼吸狀態下對下肺部腫瘤進行CT掃描，并計算出腫瘤位移，結果顯示肺下葉腫瘤頭腳方向平均位移為9.1mm，左右方向平均位移為10.1mm，上中葉腫瘤頭腳方向平均位移是6.2mm，表明肺下葉腫瘤平均運動幅度大于肺部其他位置的腫瘤，且以頭腳方向上的位移最為顯著，這主要與膈肌運動有關。因此，掃描時速度不宜過快，以使掃描圖像包含更多的腫瘤運動信息，從而減少呼吸運動對肺部腫瘤靶區勾畫的影響，不致遺漏。

本研究中對同等長度范圍的快速掃描用時8～10s，慢速掃描用時24～30s，慢速掃描時間是快速掃描時間的3倍，使慢速掃描包含了更多的腫瘤運動信息。有研究［10］表明，腫瘤體積的大小受呼吸運動影響也較大，腫瘤體積大小與呼吸運動呈負相關，體積越小，影響越大，體積越大，影響越小。當腫瘤位于肺下1/2部位，體積不很大時，CT模擬定位時尤其應考慮螺旋掃描速度對采集腫瘤靶區含有呼吸運動信息的價值，以便精確勾畫靶區，保證精確放療的實施。雖然慢速掃描比常規掃描所受的輻射量要大，計算機斷層掃描劑量指數（CTDI）平均劑量為42mGy，但明顯低于4DCT掃描所接受的CTDI 125mGy［11］。比較平均劑量長度乘積（DLP），如果長度＞20cm，則慢速掃描、常規掃描和4DCT掃描分別為840、344、2 500mGy·cm，但后續精確放療應對正常組織起到保護作用。為了盡可能降低DLP，在掃描定位時盡可能的不要有過長的掃描長度。本研究結果顯示，位于肺上1/2部位GTVqs、GTVss的體積大小分別為10.56、11.05cm3；位于肺下1/2部位GTVqi、GTVsi的體積大小分別為9.48、14.01cm3；位于肺上1/2部位 GTVqs對 GTVss的DI＝0.98，GTVss對GTVqs的DI＝0.96；位于肺下1/2部位 GTVqi對 GTVsi的 DI＝0.98，GTVsi對GTVqi的DI＝0.82，提示肺上1/2部位的腫瘤受呼吸運動的影響較小，而肺下1/2部位的腫瘤受呼吸運動的影響較大。

綜上所述，不同掃描速度在放射治療肺部不同部位腫瘤定位時對靶區勾畫存在一定影響，尤以肺下部1/2部位的腫瘤靶區勾畫影響較大，模擬定位時應考慮到掃描速度的影響。

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