CT 呼吸門控技術結合Eclipse放療計劃系統在肺癌放療中的應用

董彥妤，魏一蕊

肺癌為臨床常見惡性腫瘤，其病死率居各類型惡性腫瘤的首位。 目前放射治療是肺癌除手術以外的主要局部治療措施［1］。隨著放射技術不斷發展，放射治療已經由傳統二維常規治療步入三維精確放療。 研究表明［2］呼吸運動是影響腫瘤精確放療效果的重要因素之一。 由于呼吸運動干擾，肺部腫瘤尤其是當腫瘤體積偏小或者為肺下葉腫瘤時，放療時可能出現靶區偏移抑或“脫靶”，嚴重影響臨床療效［3］。 呼吸門控技術通過呼吸監測手段監控呼吸信號，從而反映腫瘤的位置信號，使用門控設備來控制射線的開關，于特定呼吸周期給予治療，減少因為呼吸運動干擾而外擴安全邊界［4］。該課題研究了呼吸門控技術定位相對于普通CT 應用于肺癌放療中的價值， 旨在為臨床呼吸門控技術的應用提供參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料 回顧性分析2017 年2 月—2019 年1 月收治70 例存在周圍孤立病灶未能手術或拒絕手術非小細胞肺癌患者臨床資料，其中男39 例，女31 例；部位：左側38 例，右側32 例；病理學分型：腺癌29 例， 鱗癌41 例；T 分期：T1 者17 例，T2 者34例，T3 者19 例；N 分期：N1 者11 例，N2 者57 例，N3 者2 例。

1.2 納入標準 （1）經病理學確診為原發性肺癌，影像學檢查發現肺野內存在孤立周圍性病灶，接受動態調強放療；（2）卡氏評分≥70 分；（3）無心臟病、肺不張等內科疾病，影響治療進程；（4）患者呼吸重復性和穩定性均較好；（5）血象檢查顯示血小板計數水平＞100×109/L， 中性粒細胞計數水平＞3.0×109/L；（6）臨床資料完整。

1.3 排除標準 （1）遠處轉移或鎖骨上淋巴結受侵；（2）合并活動性感染灶；（3）既往胸部腫瘤放療史；（4） 合并難以控制的心腦血管疾病、 心臟疾病等；（5）患者治療期間出現放射性肺炎、心臟不耐受等嚴重并發癥。

1.4 方 法

1.4.1 模擬定位 CT 掃描采用飛利浦CT 模擬定位機。 患者平躺，以雙手交叉的姿態，抱肘置于前額，固定體膜，通過激光線于預設放療區域進行標注，固定體位后，腹部體表固定帶標記的塑料盒，注意做好相關標記。

1.4.2 CT 平掃胸部 CT 平掃定位， 層厚3 mm，從環甲膜水平開始掃描直至患者肺下緣，將掃描結果傳送至Eclipse 計劃系統。

1.4.3 呼吸門控掃描 CT 掃描結束后，重新進床，做好呼吸門控掃描前的準備工作，提示患者保持呼吸平穩狀態，依次指導患者吸氣、呼氣、深吸氣屏氣、堅持15 s、呼氣，呼吸曲線穩定后，于下一次屏氣的周期進行掃描， 層厚與掃描范圍與上述CT 平掃要求一致。

1.5 CT 圖像的靶區勾畫 在呼吸門控掃描以及常規CT 定位技術2 組圖像掃描序列上勾畫靶區（Gross tumor volume，GTV）與正常組織，依次勾畫出放療內靶區（Internal target volume，ITV）、臨床靶區 （Clinical target volume，CTV）、 計 劃 靶 區（Planning target Volume，PTV）。 縱膈窗窗寬與窗位分別為：400 Hu、20 Hu，勾畫出可見的腫瘤組織，調整為肺窗， 窗寬與窗位分別為：1600 Hu、-600 Hu，調整邊界。

1.5.1 常規CT 定位技術 CT 片顯示的可見病灶為GTV （包括GTV 和依照病理類型的外放范圍），外放后依照危及器官、鄰近解剖界限修改。ITV 指包括CTV 和上葉腫瘤左右、前后、頭腳方向向外擴大0.3 cm；中葉腫瘤頭腳方向向外擴大0.5 cm，前后及左右兩個方向向外擴大0.3 cm； 下葉腫瘤頭腳方向向外擴大1 cm， 前后及左右兩個方向向外擴大0.5 cm。 PTV 是由ITV 均勻往外擴大0.5 cm 的擺位誤差形成。

1.5.2 呼吸門控技術 CT 片中顯示可見的腫瘤病灶為GTV，CTV 是GTV 基礎上根據病理向外擴大所得，呼吸門控圖像將呼吸運動造成的干擾納入到考慮范圍之內，于吸氣末屏氣時肺部相對靜止狀態下獲得圖像，此時ITV 即為CTV，不需再次進行外放，PTV 同樣為ITV 往外擴大0.5 cm 所得。

1.5.3 勾畫危及器官 （1）皮膚：由Eclipse 計劃系統識別并勾畫；（2）肺：Eclipse 計劃系統勾畫出肺部輪廓，逐層進行修正，注意避免將患者胸骨、心臟、肝臟等包含于雙肺范圍以內；（3）心臟：上界到患者左心耳，大血管不包含在內，下界至心尖，包含心包；（4）脊髓：Eclipse 計劃系統勾畫各掃描層面；（5）食管：上界到患者環狀軟骨，下緣到患者胃上部。

1.6 計劃設計 依照掃描結果分別設計出呼吸門控調強、常規調強兩種放療計劃。 計劃靶體積PTV設置處方劑量為60 Gy，分割照射，2 Gy/次，5 次/周。95%PTV 代表處方劑量水平，99%PTV 代表處方劑量95%水平，PTV 接受劑量：5%～112%處方劑量水平。 評估危及器官體積，通過直方圖記錄，評價靶區均勻性和適形度。

1.7 觀察指標 （1）比較兩種掃描方案下膈肌以及胸壁的移動度；（2）比較兩種放療計劃下GTV、ITV、PTV 體積；（3）比較靶區最大劑量、最小劑量、平均劑量（Dmax、Dmin、Dmean），95%PTV、50%PTV、5%PTV 接受的劑量分別記為D95、D50、D5。 （4）靶區適形度指數（Conformal index，CI）=CTV 體積 （VCTV）/5%等劑量線包繞體積 （V95%）； 靶區劑量均勻性指數（Homogeneity index，HI）=D5/D95。 （5）比較兩種放療計劃危及器官： 雙肺體積、 平均照射劑量（Mean lung dose，MLD）、V5、V20、V30； 心臟V40、Dmean；脊髓D1cc、Dmax；食管Dmax。

1.8 統計學方法 采用SPSS 21.0 軟件分析研究數據，計量資料以（±s）表示，組間比較采用t 檢驗，P<0.05 表示差異有統計學意義。

2 結 果

2.1 2 種掃描方案下膈肌與胸壁的移動度比較呼吸門控技術下掃描膈肌與胸壁的移動度均小于常規CT 定位技術（P＜0.05）。 見表1。

表1 2 種掃描方案下膈肌與胸壁的移動度比較（±s）

表1 2 種掃描方案下膈肌與胸壁的移動度比較（±s）

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2.2 2 種放療計劃靶區體積比較 呼吸門控調強放療計劃與常規調強放療計劃患者GTV 比較差異無統計學意義（P＞0.05）；呼吸門控調強放療計劃患者ITV、PTV 小于常規調強放療計劃（P＜0.05）。見表2。

2.3 2 種放療計劃靶區劑量比較 2 組放療計劃中Dmin、D50、D5、CI 比較差異沒有統計學意義（P＞0.05）；呼吸門控調強放療計劃中Dmean、D95高于常規調強放療計劃，Dmax低于常規調強放療計劃（P＜0.05）。 呼吸門控調強放療計劃HI、CI 相對于常規調強放療計劃更接近于1（P＜0.05）。 見表3。

2.4 2 種放療計劃危及器官體積與劑量比較 兩種放療計劃危及器官體積及劑量中雙肺MLD、食管Dmax比較無統計學意義（P＞0.05）；呼吸門控調強放療計劃雙肺體積明顯高于常規調強放療計劃（P＜0.05）； 呼吸門控調強放療計劃雙肺V5、V20、V30低于常規調強放療計劃， 心臟Dmean、V40 低于常規調強放療計劃， 脊髓Dmax、D1cc 低于常規調強放療計劃，食管Dmax低于常規調強放療計劃（P＜0.05）。見表4。

3 討 論

臨床上部分通過手術根治治療肺癌患者為防止病情復發依然需要放療補量；此外對于不能進行手術根治晚期肺癌以及高齡患者來說，放射治療是此類患者最主要治療方式［5］。 3D-CRT、IMRT 精確放療不僅可以有效提高治療增益比，增加靶區適形度，還可以使正常組織免受多余放療照射［6］。相對于3D-CRT，IMRT 通過調節射線強度， 既可以保證靶區劑量，又可以最大限度保護正常組織，具有精確定位、計劃、治療優勢。

呼吸運動是影響IMRT 精確放療主要因素，模擬定位時多采用平掃或增強方式，沒有考慮呼吸運動所致干擾，易導致靶區偏移，體積較小腫瘤甚至可能出現脫靶［7］。ICRU62 號報告中考慮到呼吸運動造成干擾提出了ITV 概念，通過ITV 外放擺位誤差獲得PTV，減少組織漏照［8］。 放療定位CT 平掃前應用呼吸門控系統指導患者呼吸，患者以自由呼吸狀態進行檢查以及放療時不需要進行憋氣以及放療前呼吸訓練，獲得定位影像中含有病灶呼吸運動信息， 在靶區勾畫期間可以直觀反映病灶運動幅度，準確勾畫放療靶區［9］。 Zeng 等［10］研究顯示肺癌放療過程中， 呼吸門控系統可有效提高局部控制率，誤差小且精確度高。

表2 2 種放療計劃靶區體積比較（±s）

表2 2 種放療計劃靶區體積比較（±s）

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表3 2 種放療計劃靶區劑量比較（±s）

表3 2 種放療計劃靶區劑量比較（±s）

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表4 2 種放療計劃危及器官體積與劑量比較（±s）

表4 2 種放療計劃危及器官體積與劑量比較（±s）

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該研究中呼吸門控技術下掃描膈肌與胸壁移動度均小于常規CT 定位技術， 同時呼吸門控調強放療計劃患者GTV、ITV、PTV 體積小于常規CT 定位，操作過程中肺活動度小，無須ITV 外放，靶區體積減小，在確保足夠的靶區劑量條件下，減少正常組織射線照射［11］，該研究中兩種方式確定GTV 差異比較沒有統計學意義，不同于舒留洋等［12］研究中四維CT 聯合呼吸門控技術勾畫GTV 顯著高于三維CT 勾畫GTV， 筆者認為采用常規CT 進行定位時一般要依據膈肌位移評定安全邊界，因此在確定GTV 時需要在Z 軸方向上將靶區擴大， 因此常規CT 勾畫GTV 偏大。 直方圖常用于判斷計劃靶區劑量， 該研究通過直方圖進行靶區和危及器官評估。D95、D50、D5分別為95%PTV、50%PTV、5%PTV 接受劑量， 臨床上基本很難做到100%計劃靶區剛好符合100%標準劑量， 一般情況下要求滿足95%計劃靶區， 本研究中呼吸門控調強放療計劃中Dmean、D95高于常規調強放療計劃，Dmax低于常規調強放療計劃， 避免了在進行靶區勾畫時CTV 需要外放ITV，保證靶區劑量適型度以及均勻性， 提高腫瘤局控率，70 例患者呼吸門控調強放療計劃中D95均符合靶區劑量要求， 常規調強放療計劃有5 例患者D95欠量，進一步說明呼吸門控調強放療計劃設計靶區劑量與分布更符合要求， 而當PTV 體積較小時，放療相對精確均勻，因此兩種計劃中D50、D5差異比較無統計學意義。 CI 可評價治療區形狀、大小與計劃靶區符合情況；HI 評估不同計劃劑量分布狀態［13］，該研究中兩種放療計劃CI 結果比較無明顯差異，但呼吸門控調強放療計劃HI、CI 低于常規調強放療計劃，與1 更接近，進一步說明了呼吸門控調強放療計劃靶區符合程度與均勻性更好。

放療計劃根本目標為選擇精準靶區，對保證放療療效，減少放射性肺炎等發生具有重要價值。 該研究中呼吸門控調強放療計劃雙肺V5、V20、V30低于常規調強放療計劃，顯示呼吸門控技術可降低肺組織受量。 Matthew 等［14］研究表明在靶區劑量體積直方圖對等條件下，V5、V20、V30 值均顯著降低，與該研究結果一致。 與此同時，該研究結果顯示心臟Dmean、V40 低于常規調強放療計劃， 脊髓Dmax、D1cc 低于常規調強放療計劃， 表明呼吸門控技術下患者脊髓和心臟的照劑量有效降低，與Grootjans等［15］研究結果相符。

綜上所述，呼吸門控技術應用于肺癌患者放射治療中可有效減少膈肌與胸壁移動度，降低放療過程中ITV、PTV 體積，提高放療靶區符合程度與均勻性，減少靶區正常組織受量。