膀胱癌放射治療中膀胱內(nèi)在靶體積的個(gè)體化確定及對(duì)劑量學(xué)影響的研究.pdf

1、第一部分:膀胱癌千伏級(jí)錐形束CT(kvCBCT)與模擬定位CT圖像配準(zhǔn)方法學(xué)的研究
　　目的:在MIM軟件中,探討膀胱癌放療中,千伏級(jí)錐形束CT(Kvcbct)與模擬定位CT圖像配準(zhǔn)的最佳方法。
　　材料和方法:選擇2008年10月至2010年12月在我院行根治性放療的膀胱癌患者12例,分別選取其模擬定位CT圖像及第一次放射治療前的Kvcbct圖像進(jìn)行配準(zhǔn)。采用MIM圖像處理軟件中的自動(dòng)配準(zhǔn)方式,分別運(yùn)行剛性輔助配準(zhǔn)(Rig

2、idAssisted)、運(yùn)行基于邊框輔助配準(zhǔn)(Box-basedAlignment)及運(yùn)行基于勾畫配準(zhǔn)(Contour-basedAlignment)。由同一名醫(yī)生在三個(gè)不同時(shí)刻對(duì)12例患者的模擬定位CT圖像與第一次治療前Kvcbct生成的CT圖像之間進(jìn)行三種方法的配準(zhǔn)。分別記錄三種方法配準(zhǔn)兩幅圖像中心的坐標(biāo)在LR、SI及AP三個(gè)方向上需要移動(dòng)的距離值和所用時(shí)間。由另外一名醫(yī)生和一名物理師做為評(píng)價(jià)者進(jìn)行獨(dú)立評(píng)價(jià),采用單盲打分的辦法進(jìn)行三

3、種方法配準(zhǔn)質(zhì)量的評(píng)分。
　　結(jié)果:由同一名醫(yī)生在三個(gè)不同時(shí)間對(duì)12例患者進(jìn)行三種不同方法的配準(zhǔn),共得到兩幅圖像中心的坐標(biāo)距離配對(duì)數(shù)據(jù)及所用配準(zhǔn)時(shí)間108組。結(jié)果顯示運(yùn)行基于邊框輔助配準(zhǔn)及運(yùn)行基于勾畫配準(zhǔn),其配準(zhǔn)后其圖像中心坐標(biāo)移動(dòng)距離之間的差距基本上在1mm以內(nèi),而剛性輔助配準(zhǔn)結(jié)果移動(dòng)范圍略有增大。基于勾畫配準(zhǔn)方法所用時(shí)間最長,時(shí)間在44.81秒,基于勾畫配準(zhǔn)方法得到圖像配準(zhǔn)質(zhì)量評(píng)分最高(達(dá)到72分)。
　　結(jié)論:在MIM醫(yī)

4、學(xué)圖像處理分析軟件中,基于勾畫配準(zhǔn)方法是KVCBCT和模擬定位CT之間配準(zhǔn)質(zhì)量最好的方法,所用時(shí)間在可接受范圍內(nèi)。
　　第二部分:膀胱癌放射治療中膀胱內(nèi)在靶體積(ITV)的量化測定
　　目的:應(yīng)用Kvcbct與模擬定位CT所采集到膀胱癌放療前和放療后圖像,量化確定膀胱ITV變化和變化的規(guī)律。
　　材料和方法:選取2008年10月至2010年12月在我院行根治性放療的膀胱癌患者12例。放射治療前行模擬定位CT掃描。治療期

5、間,每例患者第一周每天治療前、后各行一次Kvcbct掃描,自第二周起,每周選擇一天在治療前、后各行一次Kvcbct掃描,不進(jìn)行在線引導(dǎo)體位校正。在MIM醫(yī)學(xué)圖像處理軟件中分別勾畫模擬定位CT和Kvcbct膀胱的輪廓,在相互配準(zhǔn)后比較每次放療前與模擬定位時(shí)膀胱體積變化;比較每次放療后與放療前的膀胱體積變化;比較從第二次治療及隨后每次治療得到的膀胱合并部分體積與第一次治療時(shí)膀胱體積相比的變化情況。
　　結(jié)果:本部分研究共獲取12副模擬

6、定位CT圖像,232副Kvcbct生成的CT。全部12例模擬定位CT所顯示的膀胱大小平均值:104.68±41.32ml,KVCBCT所顯示的每次放療前和放療后的膀胱體積平均值分別為:104.75±42.16ml和113.63±51.59ml。每次治療前膀胱體積變化的標(biāo)準(zhǔn)差除以其均值(變異系數(shù))在0.2以內(nèi)的有7例,5例患者的體積發(fā)生了20％以上的改變。有6例其治療前膀胱體積的平均值與該患者在模擬定位CT時(shí)膀胱體積存在顯著變化(P值＜0

7、.05)。有6例患者其放療前后的體積變化有顯著性差異(P值＜0.05),有10例患者放療后的平均體積大于其治療前的膀胱體積?？紤]到每天治療前后膀胱體積存在變化的可能,我們將每次治療前后的膀胱體積合并到一起做為該次治療時(shí)的膀胱體積,分別比較后面的治療與第一次治療,發(fā)現(xiàn)其中有8例患者在隨后的治療中其膀胱的變化情況與第一次治療相比有顯著性差異(P值＜0.05)。
　　結(jié)論:膀胱癌患者在放射治療期間,膀胱的體積變化較大,如何精確確定膀胱I

8、TV是重要的。
　　第三部分:膀胱ITV精確確定的方法學(xué)研究
　　目的:將患者Kvcbct得到的膀胱輪廓疊加所形成的膀胱總體積作為膀胱ITV的金標(biāo)準(zhǔn),來探討依據(jù)放療中多少天的KVCBCT所獲得疊加膀胱體積能夠個(gè)體化確定膀胱的ITV,并且評(píng)價(jià)基于模擬定位CT的膀胱均勻外擴(kuò)和各方向不均勻外擴(kuò)生成ITV與金標(biāo)準(zhǔn)的差異性。
　　材料和方法:選取2008年10月至2010年12月在我院行根治性放療的膀胱癌患者12例。放射治療前行

9、模擬定位CT掃描,治療期間,每例患者在第一周的每天治療前、后各行一次Kvcbct掃描,自第二周起,每周選擇一天在治療前、后各行一次Kvcbct掃描,不進(jìn)行在線引導(dǎo)體位校正。根據(jù)勾畫得到的每幅Kvcbct影像得到的12例患者的膀胱總體體積VcBcT-Total。依次將每一天(獲取Kvcbct的治療日)的Kvcbct圖像疊加得到每次疊加的總輪廓VCBCT-Total-＃。分別計(jì)算每一天得到的VCBCT-Total-＃占VCBCT-Total

10、的百分比。勾畫全部模擬定位CT中的膀胱輪廓做為CTV,CTV勾畫后在該軟件中外擴(kuò)10mm做為ITVB。分別記錄每個(gè)患者的得到的VCBCT-Total和VITVB,適形指數(shù)CI、VCBCT-ITVB-Ex(CBCT的ITV中位于均勻外擴(kuò)輪廓外部分的體積)、VITvB-CBCT-SF(VITVB內(nèi)VCBCT-Total覆蓋區(qū)域以外的部分)。勾畫模擬定位CT膀胱輪廓做為CTV,依次在頭腳方向腳側(cè)(Inferior)外擴(kuò)10mm,頭側(cè)(Supe

11、rior)外擴(kuò)20mm,左右方向上向左側(cè)(Left)外擴(kuò)11mm,右側(cè)(Right)外擴(kuò)8mm,前后方向上向前側(cè)(Anterior)外擴(kuò)20mm,向后側(cè)(Posterior)外擴(kuò)14mm得到VITVC。分別記錄每個(gè)患者的得到的VCBCT-Tolal和VITVCCI、VCBCT-ITVC-EX和VITVC-CBCT-SF。
　　結(jié)果:全部12例患者的膀胱疊加總體積變化為:191.49±75.80.24ml(108.63～350.60

12、ml)。12例患者在治療第一周的D4、D5其V％CBCT-Total的均值均超過了90％,其中D5的百分比可信區(qū)間下限也接近90％,只有1例患者結(jié)果距離90％較遠(yuǎn)。均勻外擴(kuò)10mm后的ITV體積變化范圍:300.14±79.23ml(197.80～437.57ml)。其外擴(kuò)10mm后的ITV的適形指數(shù)的變化范圍為:0.52±0.06(0.38～0.06),VITVB-CBCT-SF的體積為126.63±36.77ml(72.31～194

13、.96ml)。不均勻外擴(kuò)后得到ITV的體積在412.30±102.82ml(272.77～566.36ml)之間,適形指數(shù)的變化范圍為:0.44+0.08(0.29～0.57),VITVC-CBCT-SF的體積為225.14±53.51ml(148.46～326.34ml)。與均勻外擴(kuò)10mm生成膀胱ITV的計(jì)劃B相比,采用不均勻外擴(kuò)的膀胱ITV設(shè)計(jì)的計(jì)劃C中,VEX其百分比明顯減少,結(jié)果有顯著性差異(P=0.00),而Vsp占其PTV

14、體積的百分比明顯增加,結(jié)果有顯著性差異(P=0.00)。
　　結(jié)論:根據(jù)我們利用Kvcbct得到的膀胱體積和空間變化的資料可以發(fā)現(xiàn),前五次的膀胱疊加體積用來做為膀胱癌個(gè)體化ITV勾畫設(shè)計(jì)治療方案是具有可行性的。單純采用模擬定位CT的膀胱勾畫CTV外擴(kuò)10mm的膀胱的ITV有可能造成治療期的膀胱的漏照,并存在較大范圍正常組織的照射體積。CTV不均勻外擴(kuò)的ITV對(duì)膀胱的覆蓋較好,也存在較大范圍的正常組織的照射體積。
　　第四部分

15、:個(gè)體化確定膀胱ITV對(duì)膀胱癌放療劑量學(xué)影響的研究
　　目的:分別用個(gè)體化確定,均勻和不均勻外放所確定的膀胱ITV來設(shè)計(jì)滿足各自腫瘤和正常組織劑量學(xué)要求的放療計(jì)劃A、B、C。比較三個(gè)計(jì)劃中個(gè)體化確定的ITV以及其周邊正常組織接受到的放療劑量的差異性。
　　材料和方法:選取2008年10月至2010年12月在我院行根治性放療的膀胱癌患者12例。利用第三部分得到的三個(gè)不同ITV,分別外擴(kuò)0.8mm得到相應(yīng)的PTVA(個(gè)體化確定I

16、TV后的PTV)、PTVB(均勻外放ITV得到的PTV)、PTVc(不均勻外放ITV得到的PTV),采用逆向束流調(diào)強(qiáng)技術(shù)分別進(jìn)行上述三種PTVA、PTVB、PTVC和PTV2(腫瘤區(qū)域加量照射)的計(jì)劃設(shè)計(jì)。所設(shè)計(jì)得到計(jì)劃均能滿足各自外放的PTV和正常組織劑量要求,然后將個(gè)體化確定的PTVA套入到三個(gè)計(jì)劃中,觀察在三個(gè)計(jì)劃中95％PTVA和99％PTVA所接受的劑量,記錄95％PTVA體積接受的最低劑量;99％PTVA體積接受的最低劑量,

17、99％PTVA的劑量達(dá)不到處方劑量的95％被認(rèn)為存在不可接受腫瘤內(nèi)漏照;并觀察各自計(jì)劃中95％等劑量線(41.8Gy等劑量線)與PTVA的體積差值以及該體積內(nèi)平均劑量(反映了正常組織多照射體積和劑量),分別命名為VA(4180-PTVA),VB(4180-PTVA)和Vc(4180-PTVA)的體積和收到的平均劑量。
　　結(jié)果:三組計(jì)劃均采用IMRT計(jì)劃設(shè)計(jì)后滿足腫瘤和正常組織劑量學(xué)的要求。將PTVA套入計(jì)劃A中,95％PTVA內(nèi)

18、的最低劑量范圍為44.17Gy+0.21Gy,99％PTVA內(nèi)的最低劑量為43.42Gy±0.58Gy,均符合劑量學(xué)要求。將PTVA套入計(jì)劃B中95％PTVA的最低劑量范圍為42.66Gy±4.33Gy,99％PTVA內(nèi)的最低劑量范圍為35.72Gy±9.93Gy(15.54～44.13Gy),有7例患者存在不可接受的漏照(99％PTVA接受的最低劑量低于41.8Gy)。將PTVA套入計(jì)劃C中,有4例患者存在不可以接受的漏照射(99％P

19、TVA接受的最低劑量低于41.8Gy)。與計(jì)劃A中12例病人均能滿足腫瘤最低劑量學(xué)要求相比,計(jì)劃B中7例達(dá)不到95％最低劑量要求,其出現(xiàn)漏照的患者數(shù)與計(jì)劃A相比有顯著性差異(P=0.005),計(jì)劃C中4例達(dá)不到95％最低劑量要求,結(jié)果無顯著性差異(P=0.093)。各自計(jì)劃中95％處方劑量等劑量線(41.8Gy等劑量線)與PTVA的體積差值以及該體積內(nèi)平均劑量在計(jì)劃A中為97.47±39.18ml,其平均劑量為42.99±0.32Gy;

20、計(jì)劃B中,VB(4180-PTVA)的平均體積為390.98±119.67ml,其平均劑量為44.4l±0.29Gy;計(jì)劃C中,Vc(4180-APTV)的體積變化范圍為471.57±124.93ml,其平均劑量為44.56±0.22Gy。將計(jì)劃A中的VA(4180-PTVA)分別與計(jì)劃B的VB(4180-PTVA)和計(jì)劃C的Vc(4180-PTVA)進(jìn)行配對(duì)分析,其結(jié)果計(jì)劃A與計(jì)劃B相比,41.8Gy(處方44Gy的95％劑量)等劑量

21、線輪廓內(nèi)未包括PTVA的部分體積兩者有顯著性差異(P=0.000);計(jì)劃A與計(jì)劃C相比,41.8Gy等劑量線內(nèi)PTVA輪廓外的體積兩者也有顯著性差異(P=0.000)。對(duì)VA(4180-PTVA),分別于VB(4180-PTVA)和VC(4180-PTVA)的平均劑量進(jìn)行配對(duì)分析,其結(jié)果計(jì)劃B中VB(4180-PTVA)平均劑量高于計(jì)劃A的VA(4180-PTVA),兩者有顯著性差異(P=0.000),;計(jì)劃C中VC(4180-PTVA