主動呼吸控制系統(tǒng)對肝臟腫瘤放療靶區(qū)勾畫設計影響的研究

張 璐 滕 峰 王 斌 謝德全 倪園園 姜 平

隨著計算機技術及放射生物學的發(fā)展,精確放療已在胸腹部腫瘤的治療中廣泛應用。由于在胸腹部惡性腫瘤的放射治療過程中,腫瘤會隨著呼吸運動而移動,導致療效下降,正常組織的損傷加重,因此,如何控制呼吸運動就成為當前研究的熱點。主動呼吸控制(ABC)是在放射治療時將呼吸暫停在呼吸周期的某一階段,有效減少放療過程中腫瘤靶區(qū)運動。在胸腹部腫瘤立體適形放療過程中使用 ABC,可以有效的減少腫瘤周圍正常組織的受照體積和劑量,降低放射性損傷的發(fā)生率;提高腫瘤靶區(qū)的劑量,提高局部控制率。我們選擇 15例肝臟腫瘤患者,觀察使用 ABC后膈肌的運動規(guī)律,得出使用 ABC后 PTV的范圍。

1 資料與方法

1.1 病例選擇

2008年 4月至 2009年 5月收治 15例肝臟腫瘤患者,其中 3例為膽管細胞癌術后殘端陽性者,12例為原發(fā)性肝細胞癌不能手術者。男性 9例,女性 6例,年齡 36～69歲,中位年齡 47.5歲,能耐受 20 s及以上屏氣,肝功能評級 Child-Pugh A或 B,卡氏評分 ＞70分,無嚴重肺疾病、無肝臟放療史。

1.2 實驗方法

采用 Elekta Synery-XVI-Elekta-XVI系統(tǒng),采集 15例患者使用 ELEKTA公司的 ABC時膈肌在 1個呼吸時相上下方向(caudal-cranial,CC)上二維的實時影像。患者深吸氣后快速呼氣,ABC裝置被激活,接嘴內(nèi)閥門關閉,呼吸氣流中斷,呼吸曲線變?yōu)橹本€時,用 Motion View的拍攝方式連續(xù)拍攝影像共 150張,歷時33 s。每例患者拍攝 150張圖片,測得 150個膈肌 CC方向的數(shù)值。

1.3 統(tǒng)計學方法

采用配對 t檢驗方法進行統(tǒng)計學處理。

2 結(jié)果

將患者用 ABC后的屏氣時間平均分為 4個時間段,每個時間段中膈肌位置最大值與最小值之差為膈肌的位移,見表 1。

表1 15例患者 4個時間段的膈肌位移情況(mm)

由表 1可見,呼吸周期的前 3/4及后 1/4時相,膈肌的運動幅度不同,在呼吸周期的前部分,膈肌的運動幅度在 1mm左右,中位值為 0.52 mm;而在后 1/4,膈肌的運動幅度在 4mm左右,中位值為 4.68 mm。結(jié)果顯示在肝臟腫瘤的放療中,使用 ABC,PTV至少在CTV外 5mm,否則可能漏照靶區(qū)。

3 討論

呼吸運動引起的器官和腫瘤移位,造成計劃體積和治療體積增大,從而使放射治療中急性反應加大和遠期并發(fā)癥增多,同時也限制了分割劑量的加大。肝臟腫瘤受呼吸運動的影響,限制了腫瘤的放療劑量和放療精度。因此,應控制呼吸運動范圍,掌握呼吸運動規(guī)律,減少正常組織和器官不受或少受照射。杜世鎖等[1]動態(tài)攝片發(fā)現(xiàn),膈肌 CC方向與圖像融合得到的肝臟 CC方向動度無差異,說明 CC方向上膈肌與肝臟腫瘤 GTV的動度是一致的。

膈肌在 CC方向上的位移很大,也就是說肝臟腫瘤 GTV在 CC方向上的位移很大。因此肝臟腫瘤在自由呼吸狀態(tài)下放療時,要充分考慮靶區(qū)隨呼吸三維方向的動度,故 GTV周圍要予以足夠的安全邊界,即PTV設計的治療計劃能夠保證 CTV接受足量的治療劑量,但這是以增加正常組織并發(fā)癥為代價的。而肝臟耐受性差,這就限制了靶區(qū)劑量的遞增,這也是肝臟腫瘤放療局部控制率低的重要原因。為減少照射野的外放邊界,可用多種方法來控制呼吸運動,如被動加壓技術[2～4]、深吸氣后屏氣技術[5～7]、ABC[8～10]、呼吸門控方法[11,12]、實時跟蹤放射方法[13]和慢速CT掃描[14]等。

ABC主動呼吸控制系統(tǒng)是適度的深吸氣后屏氣,達到預置肺容量時,氣流被臨時阻斷,從而制動呼吸運動,并在制動期進行放療,可有效減少放療過程中靶區(qū)的運動,減少 TPS計劃中 PTV的范圍,也就是減少了正常組織的照射范圍,使腫瘤組織受到最大劑量的照射,更加符合腫瘤放射治療學的原則。目前 ABC主要應用于乳腺癌、肺癌和肝癌等呼吸影響較大的器官[15～20]。應用 ABC系統(tǒng),可以很好地控制膈肌的運動,在 1個呼吸周期的前 3/4相,膈肌的運動小于1mm,而在呼吸周期的后 1/4,膈肌的運動在 4 mm左右。15例患者,2例屏氣時間在 30 s左右,12例屏氣35 s左右,1例屏氣 55 s。屏氣 55 s的患者,在呼吸曲線變成直線的同時,就用 Motion View連續(xù)拍攝,結(jié)果在拍攝結(jié)束時,膈肌的運動仍小于 1 mm,分析原因,考慮是該患者屏氣時間較長,Motion View拍攝結(jié)束(33秒)時仍未到該患者的呼吸周期的末期。于是我們在該患者的呼吸曲線變成直線后 20 s后再拍攝,結(jié)果在呼吸周期的末期,膈肌的移動較大,這與我們另 14位患者得出的結(jié)論一致。因此,在肝臟腫瘤的放療中,使用 ABC,PTV至少在 CTV外 5 mm,否則可能漏照靶區(qū)。

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