主动呼吸控制系统对肝脏肿瘤放疗靶区勾画设计影响的研究

张 璐 滕 峰 王 斌 谢德全 倪园园 姜 平

随着计算机技术及放射生物学的发展,精确放疗已在胸腹部肿瘤的治疗中广泛应用。由于在胸腹部恶性肿瘤的放射治疗过程中,肿瘤会随着呼吸运动而移动,导致疗效下降,正常组织的损伤加重,因此,如何控制呼吸运动就成为当前研究的热点。主动呼吸控制(ABC)是在放射治疗时将呼吸暂停在呼吸周期的某一阶段,有效减少放疗过程中肿瘤靶区运动。在胸腹部肿瘤立体适形放疗过程中使用 ABC,可以有效的减少肿瘤周围正常组织的受照体积和剂量,降低放射性损伤的发生率;提高肿瘤靶区的剂量,提高局部控制率。我们选择 15例肝脏肿瘤患者,观察使用 ABC后膈肌的运动规律,得出使用 ABC后 PTV的范围。

1 资料与方法

1.1 病例选择

2008年 4月至 2009年 5月收治 15例肝脏肿瘤患者,其中 3例为胆管细胞癌术后残端阳性者,12例为原发性肝细胞癌不能手术者。男性 9例,女性 6例,年龄 36～69岁,中位年龄 47.5岁,能耐受 20 s及以上屏气,肝功能评级 Child-Pugh A或 B,卡氏评分 ＞70分,无严重肺疾病、无肝脏放疗史。

1.2 实验方法

采用 Elekta Synery-XVI-Elekta-XVI系统,采集 15例患者使用 ELEKTA公司的 ABC时膈肌在 1个呼吸时相上下方向(caudal-cranial,CC)上二维的实时影像。患者深吸气后快速呼气,ABC装置被激活,接嘴内阀门关闭,呼吸气流中断,呼吸曲线变为直线时,用 Motion View的拍摄方式连续拍摄影像共 150张,历时33 s。每例患者拍摄 150张图片,测得 150个膈肌 CC方向的数值。

1.3 统计学方法

采用配对 t检验方法进行统计学处理。

2 结果

将患者用 ABC后的屏气时间平均分为 4个时间段,每个时间段中膈肌位置最大值与最小值之差为膈肌的位移,见表 1。

表1 15例患者 4个时间段的膈肌位移情况(mm)

由表 1可见,呼吸周期的前 3/4及后 1/4时相,膈肌的运动幅度不同,在呼吸周期的前部分,膈肌的运动幅度在 1mm左右,中位值为 0.52 mm;而在后 1/4,膈肌的运动幅度在 4mm左右,中位值为 4.68 mm。结果显示在肝脏肿瘤的放疗中,使用 ABC,PTV至少在CTV外 5mm,否则可能漏照靶区。

3 讨论

呼吸运动引起的器官和肿瘤移位,造成计划体积和治疗体积增大,从而使放射治疗中急性反应加大和远期并发症增多,同时也限制了分割剂量的加大。肝脏肿瘤受呼吸运动的影响,限制了肿瘤的放疗剂量和放疗精度。因此,应控制呼吸运动范围,掌握呼吸运动规律,减少正常组织和器官不受或少受照射。杜世锁等[1]动态摄片发现,膈肌 CC方向与图像融合得到的肝脏 CC方向动度无差异,说明 CC方向上膈肌与肝脏肿瘤 GTV的动度是一致的。

膈肌在 CC方向上的位移很大,也就是说肝脏肿瘤 GTV在 CC方向上的位移很大。因此肝脏肿瘤在自由呼吸状态下放疗时,要充分考虑靶区随呼吸三维方向的动度,故 GTV周围要予以足够的安全边界,即PTV设计的治疗计划能够保证 CTV接受足量的治疗剂量,但这是以增加正常组织并发症为代价的。而肝脏耐受性差,这就限制了靶区剂量的递增,这也是肝脏肿瘤放疗局部控制率低的重要原因。为减少照射野的外放边界,可用多种方法来控制呼吸运动,如被动加压技术[2～4]、深吸气后屏气技术[5～7]、ABC[8～10]、呼吸门控方法[11,12]、实时跟踪放射方法[13]和慢速CT扫描[14]等。

ABC主动呼吸控制系统是适度的深吸气后屏气,达到预置肺容量时,气流被临时阻断,从而制动呼吸运动,并在制动期进行放疗,可有效减少放疗过程中靶区的运动,减少 TPS计划中 PTV的范围,也就是减少了正常组织的照射范围,使肿瘤组织受到最大剂量的照射,更加符合肿瘤放射治疗学的原则。目前 ABC主要应用于乳腺癌、肺癌和肝癌等呼吸影响较大的器官[15～20]。应用 ABC系统,可以很好地控制膈肌的运动,在 1个呼吸周期的前 3/4相,膈肌的运动小于1mm,而在呼吸周期的后 1/4,膈肌的运动在 4 mm左右。15例患者,2例屏气时间在 30 s左右,12例屏气35 s左右,1例屏气 55 s。屏气 55 s的患者,在呼吸曲线变成直线的同时,就用 Motion View连续拍摄,结果在拍摄结束时,膈肌的运动仍小于 1 mm,分析原因,考虑是该患者屏气时间较长,Motion View拍摄结束(33秒)时仍未到该患者的呼吸周期的末期。于是我们在该患者的呼吸曲线变成直线后 20 s后再拍摄,结果在呼吸周期的末期,膈肌的移动较大,这与我们另 14位患者得出的结论一致。因此,在肝脏肿瘤的放疗中,使用 ABC,PTV至少在 CTV外 5 mm,否则可能漏照靶区。

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