4DCT 在肝癌放射治療中的應用及劑量學研究

王凱，陳明東，吳彬，吳燕斌

福建醫科大學孟超肝膽醫院放療科 （福建福州 350025）

放射治療作為腫瘤治療的三大手段之一，在腫瘤治療的各個階段發揮著重要的作用[1-3]。理論上，放射治療要使靶區的劑量盡可能高且均勻，周圍器官及組織受量盡可能少，因此，行腫瘤放射治療時確保靶區照射的準確性非常重要。

受膈肌的影響，在自由呼吸狀態下，肝臟隨呼吸運動的位置、形態變化及引起的劑量誤差均較大[4]。已有研究報道，肝臟腫瘤可在兩個呼吸間產生2.6～23.7 mm 的運動幅度，在頭腳方向產生0.2～11.7 mm 的運動幅度[5]。4DCT 不僅具有普通CT 的空間分辨力，還包含了腫瘤在三維方向上的運動信息且兼顧了時間因素，是腫瘤及相關因素分析的有力工具[6]。本研究根據常規CT 與4DCT 掃描下的靶區指定計劃，探討肝門部肝癌放射治療時不同靶區確定方法的劑量學差異，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2018年8月至2020年6月在我院放療科行肝門部放射治療的30例肝癌患者，男24例，女6例；年齡35～66歲，中位年齡56歲。本研究已獲得醫院醫學倫理委員會的審核批準，患者肺通氣功能正常，能夠配合定位治療。

1.2 體位固定及掃描

囑患者身體放松并仰臥，雙手抱肘置于頭頂，采用熱塑網膜+真空墊固定體位；囑患者平靜自由呼吸，選用荷蘭飛利浦大孔徑CT 模擬定位機，以腹壓力傳感設備獲得呼吸腹壓力差的變化，進而獲得患者的呼吸信號，連續完成常規CT 及4DCT 腹部增強掃描，其中，4DCT 工作站根據實時位置管理系統記錄呼吸信息，生成T0%、T10%、T20%、T30%、T40%、T50%、T60%、T70%、T80%、T90%期（T0%期為吸氣末時相、T50%期為呼氣末時相，其余均為呼吸中間狀態）及平掃期、靜脈期和動脈期共13組圖像，然后將所有的CT 圖像上傳到Monaco 計劃系統。

1.3 靶區勾畫

選取CT 平掃圖像作為計劃設計的主圖像，由一名高職稱放射治療醫師在常規平掃CT 上勾畫腫瘤靶體積命名為GTV常規，并在4DCT 的10個呼吸時相上勾畫GTV，各時相GTV 自動投影到CT 平掃圖像上生成IGTV4D，其體現了GTV 在整個呼吸周期中腫瘤在主圖像上的運動范圍，參照Seong 等[7]與梁世雄等[8]的研究，對GTV常規在頭腳方向外放2.0 cm，左右、前后方向外放1.5 cm，得到PTV常規，IGTV4D各軸向均勻外放0.5 cm 得到PTV4D。

1.4 計劃設計

采用逆向調強放射治療計劃，PTV常規與PTV4D的處方劑量均為54 Gy/18 f，危及器官參數包括胃的Dmax（最大劑量）、十二指腸的Dmax（最大劑量）、正常肝相關指數V5、V10、V20、V30（Vx為照射x Gy 劑量的組織體積）及Dmean（平均劑量），靶區評價指標包括D95%、D98%、D2%（Dx%定義為x%靶區體積受到的照射劑量）、均勻性指數（homogeneity index，HI）和適形指數（conformity index，CI），其中，HI=（D2%-D98%）/D95%（HI越接近于1，均勻性越好），CI=TVRI2/TV/VRI（TVRI為處方劑量性包圍PTV 體積，TV為PTV 體積，VRI為處方劑量線體積，CI越接近于1，適形度越好）；PTV常規與PTV4D分別生成計劃Plan常規和Plan4D。

1.5 統計學處理

2 結果

2.1 靶區體積

PTV常規體積（143.75±66.65）cm3，PTV4D體積（75.74±45.34）cm3，差異有統計學意義（P＜0.05）。

2.2 靶區劑量

兩種計劃的D2%、D98%、HI、CI比較，差異均無統計學意義（P＞0.05），見表1。

表1 兩種計劃的靶區劑量學參數比較（±s，30例）

表1 兩種計劃的靶區劑量學參數比較（±s，30例）

注：Dx%為x%靶區體積受到的照射劑量，HI 為均勻性指數，CI 為適形指數

計劃 D2%（Gy） D98%（Gy） HI CI Plan常規 55.83±0.91 50.15±0.43 0.90±0.02 0.94±0.03 Plan4D 55.66±0.78 51.57±0.53 0.91±0.01 0.95±0.03

2.3 危及器官劑量

Plan4D的正常肝Dmean、V5、V10、V20、V30均低于Plan常規，差異有統計學意義（P＜0.05）；兩種計劃的胃Dmax、十二指腸Dmax比較，差異均無統計學意義（P＞0.05），見表2。

表2 兩種計劃的危及器官劑量學參數比較（±s，30例）

表2 兩種計劃的危及器官劑量學參數比較（±s，30例）

注：與Plan常規比較，aP＜0.05；Dmean 為平均劑量，Vx 為照射x Gy 劑量的組織體積，Dmax 為最大劑量

十二指腸Dmax（Gy）Plan常規 11.23±3.70 56.49±19.31 40.93±12.47 18.64±6.77 8.13±4.11 39.40±12.24 30.55±22.15 Plan4D 9.45±3.30a 53.69±19.94a 36.11±11.54a 15.58±8.66a 7.33±2.01a 38.89±13.45 29.87±19.90計劃 正常肝Dmean（Gy）正常肝V5（%）正常肝V10（%）正常肝V20（%）正常肝V30（%）胃Dmax（Gy）

3 討論

肝臟腫瘤是受呼吸運動等生理活動影響較大的腫瘤，隨著呼吸運動，腫瘤位置及形態發生變化，可對放射治療中的模擬定位、靶區勾畫、計劃設計和精確實施等環節產生較大的影響[9]。目前，臨床常采用以下幾種方法定位肝臟腫瘤：（1）在患者自由平穩呼吸狀態下，對其行常規CT 模擬定位，通過經驗外放得到PTV，此方法得到的圖像是某一隨機時相點的圖像，不能反映腫瘤及正常組織隨呼吸運動改變的信息，且不能兼顧個體差異，與4DCT 掃描比較，肝臟受量明顯升高，限制了靶區劑量的提高，甚至會使腫瘤部分體積漏照；（2）深吸氣屏氣技術，需要患者及呼吸門控的配合，且對肺功能的要求較高，大幅度增加了治療時間，所以普及率較低；（3）主動呼吸控制技術，需要患者高度配合，且對肺功能有要求，限制了應用；（4）實時追蹤技術，能夠很好地解決腫瘤運動帶來的問題，但國內大部分醫院都由于受設備的限制而無法開展；（5）4DCT 掃描技術，是近年來出現的能夠較好地解決腫瘤隨呼吸運動移動問題的新技術，基于4DCT 掃描確定的IGTV，可很好地反映腫瘤的范圍和運動軌跡，進而提高肝癌靶區勾畫精度，4DCT掃描模擬定位是在患者自由平穩呼吸狀態下完成掃描，對肺功能要求低，患者耐受性好，易于接受。

應用4DCT 掃描客觀反映了呼吸周期內腫瘤及正常器官三維方向的位移，可以精確地確定靶區，減少正常肝組織的照射劑量，降低放射性肝病的發生風險[10]。本研究結果顯示，PTV常規體積大于PTV4D，表明PTV常規造成過多的正常肝組織受照射，這限制了肝門部肝臟腫瘤的個體化計劃制定和靶區劑量的提高；兩種計劃的D2%、D98%、HI、CI比較無顯著差異，表明通過計劃參數的優化設計，兩種計劃靶區接受的照射劑量無差異；Plan4D的正常肝Dmean、V5、V10、V20、V30均低于Plan常規，表明4DCT 掃描有利保護正常肝臟組織；兩種計劃的胃Dmax、十二指腸Dmax比較無顯著差異，這可能與腫瘤位置與胃、十二指腸的距離相對較遠且計劃優化參數的限制有關。

總之，隨著CT 技術的發展，尤其4DCT 掃描技術的進步及在模擬定位中的應用，實現了對肝臟腫瘤的實時動態靶區跟蹤，減少了正常肝組織受照射劑量，為靶區劑量的提高提供空間。