本文關鍵詞：CT造影劑對放射治療計劃劑量分布影響的研究

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【摘要】：放射治療計劃是一個根據患者的腫瘤分布的位置及形態(tài)所確定的放射治療方案。由醫(yī)生根據腫瘤的病理給出一定的處方劑量和危機器官的限量,治療計劃系統(tǒng)(Treatment Planning System,TPS)通過設計合理的照射野,合理的權重等劑量計算并優(yōu)化,得出醫(yī)生滿意的劑量分布。在放射治療計劃的設計階段,CT模擬定位圖像為建立放射治療計劃提供了圖像基礎,它是由表達組織密度的CT值重建后顯示的圖像,因此人體組織器官的CT值與該組織器官的密度值是相對應的。計劃系統(tǒng)(Treatment Planning System,TPS)可根據人體組織密度對于射線的不同的衰減系數(shù)通過一定的算法進行劑量計算,所得出的劑量分布將直觀的顯示在CT圖像上,因此在CT平掃圖像上設計放療計劃所顯示的劑量分布是與患者實際所受的劑量相符。通過靜脈注射造影劑使得部分組織器官的CT值增大的CT增強掃描圖像,其CT值所對應的密度值與實際人體組織器官密度值并不相符,理論上使用CT增強掃描圖像設計放療計劃會導致劑量分布的差異。本文是研究全身各部位(腦部、鼻咽部與頸部、胸部、腹部)在各種類型放療中(常規(guī)對穿野放療、三維適形放療、調強放療)因使用CT增強掃描圖像會對劑量分布造成怎樣的影響和差異,并分析該差異的大小及具體分布情況。主要通過以下兩種方式來分析CT造影劑對劑量分布所造成的影響：1.分別在CT增強掃描圖像和平掃圖像上做放療計劃,比較在同一個患者的不同掃描圖像上設計放療計劃會帶來怎樣的劑量分布差異；2.將CT增強圖像上的計劃在CT平掃圖像上重新劑量計算,所得出的計劃與CT增強圖像上的計劃進行比較,分析在CT增強圖像上所顯示的劑量分布與患者實際上所受到的劑量間的差異。本文選擇經病理確診的腫瘤患者64例,其中頭部腫瘤16例、鼻咽部腫瘤13例、胸部腫瘤15例和腹部腫瘤20例。每個患者在CT模擬定位時同時進行CT平掃和CT增強掃描,將掃描后的平掃圖像(平掃CT)和增強掃描圖像(增強CT)通過網絡傳至RAYSTATION4.5治療計劃系統(tǒng)進行圖像融合并確保融合的質量,放療醫(yī)師在增強CT上進行靶區(qū)和危及器官(Organ At Risk, OAR)的勾畫,再復制到平掃CT上,保證兩者圖像間靶區(qū)和OAR的一致。常規(guī)對穿野計劃和三維適形計劃是通過以下兩種方案設計治療計劃：方案1.分別在同一患者的平掃CT和增強CT上做放療計劃,采用相同的的布野方式、相同的劑量權重設計、相同的等中心點和等劑量線歸一方式等,得出不同的兩個計劃并進行比較。方案2.在平掃CT上設計治療計劃,采用與增強CT計劃完全相同的各照射野角度和MU值,重新進行劑量計算,得出的計劃與增強CT的計劃進行比較。調強計劃是通過以下兩種方案設計放療計劃：方案1.分別在同一患者的平掃CT和增強CT上做放療計劃,采用相同的的布野方式、相同的優(yōu)化約束條件,進行逆向優(yōu)化計算,得出不同的兩個計劃并進行比較。方案2.在平掃CT上設計治療計劃,采用與增強CT計劃完全相同的照射野角度、子野大小、子野形態(tài)和子野MU值,重新進行劑量計算,得出的計劃與增強CT的計劃進行比較。通過比較以下幾種參數(shù)分析不同計劃間差異的大小及分布情況：兩者計劃間的總MU值、靶區(qū)和危及器官的隨機采樣點P(P1、P2、P3)和T(T1、T2、T3)的劑量、靶區(qū)的近似最高劑量D2%、平均劑量Dmean、中位劑量D50%、近似最低劑量D98%、不均勻指數(shù)(Homogeneity Index, HI)和兩者計劃的劑量相減分布圖。按照以上的兩種方案設計放療計劃,通過比較這些計劃間的差異,分析在各種類型的放療(常規(guī)對穿野放療、三維適形放療、調強放療)中,造影劑對于全身各部位腫瘤的放療計劃的劑量影響,總結如下。第一,在常規(guī)對穿野放療中,造影劑對于腦部腫瘤和鼻咽部與頸部腫瘤的放療計劃所造成的劑量差異很微小,平掃CT和增強CT兩者間計劃的總MU值的差異是約為0.2%-0.4%；在劑量的具體分布中,在照射野邊緣有少量的差異,這是由于兩者圖像融合時位置的少許差異所造成的劑量差異。當將增強CT上的計劃在平掃CT上重新劑量計算后與該增強CT上的計劃比較,靶區(qū)和正常組織的劑量分布誤差均小于Dmax的1%,因此造影劑對于腦部腫瘤和鼻咽部與頸部腫瘤的放療計劃的影響可忽略不計。造影劑對胸部的腫瘤的放療計劃造成較大的劑量分布差異,平掃CT和增強CT兩者間計劃的總MU的差異最大可達4%；在具體的劑量分布中,最大差異約分布在經過心臟和縱膈的照射野內,差異約為Dmax的2%-10%；當將增強CT的計劃在平掃CT上重新劑量計算后與該增強CT上的計劃比較,其劑量的主要差異約分布在靶區(qū)內和經過心臟和縱膈照射野內的正常組織中,大約為Dmax的2%-10%。因此在實際治療過程中需考慮造影劑對胸部放療的影響,建議使用平掃CT來設計放療計劃。造影劑對腹部的腫瘤的放療計劃所造成的劑量差異很微小,平掃CT和增強CT兩者間計劃的總MU的差異約為0.53%；在具體的劑量分布中,最大差異約分布在照射野內小腸腸腔形態(tài)大小改變的位置,差異約為Dmax的2%-6%,當將增強CT的計劃在平掃CT上重新劑量計算后與該增強CT上的計劃比較,其劑量的主要差異還是分布在照射野內小腸腸腔形態(tài)大小改變的位置,大約為Dmax的2%-6%,因CT造影劑導致軟組織CT值增大,所造成的差異小于Dmax的1%,因此造影劑對于腹部腫瘤的放療計劃的影響可忽略不計,不及小腸生理運動所帶來的劑量差異大。第二,在三維適形放療中,造影劑對于腦部腫瘤的放療計劃所造成的劑量差異很微小,平掃CT和增強CT兩者間計劃的總MU值的差異是約為0.16%；在劑量的具體分布中,在照射野邊緣有少量的差異,這是由于兩者圖像融合時位置的少許差異所造成的劑量差異。當將增強CT上的計劃在平掃CT上重新劑量計算后與該增強CT上的計劃比較,靶區(qū)和正常組織的劑量分布誤差均小于Dmax的1%,因此造影劑對于腦部腫瘤的放療計劃的影響可忽略不計。造影劑對胸部腫瘤的放療計劃所造成劑量的差異較大,平掃CT和增強CT兩者間計劃的總MU的最大差異可達5.5%；在劑量的具體分布中,最大差異約分布在經過心臟及縱膈的照射野內和源皮距(Skin and Source Distance, SSD)較大的照射野內,差異約為Dmax的2%～11%；當將增強CT上的計劃在平掃CT上重新劑量計算后與該增強CT上的計劃比較,其劑量的主要差異約分布在靶區(qū)內和源皮距較大的照射野內,大約為Dmax的2%-8%。因此在實際治療過程中需考慮造影劑對胸部放療的影響,建議使用平掃CT來設計放療計劃。造影劑對腹部的腫瘤的放療計劃所造成的劑量差異很微小,平掃CT和增強CT兩者間計劃的總MU的差異約為0.5%；在劑量的具體分布中,最大差異約分布在照射野內小腸腸腔形態(tài)大小改變的位置,差異約為Dmax的1%～6%,當將增強CT的計劃在平掃CT上重新劑量計算,其劑量的主要差異還是分布在照射野內小腸腸腔形態(tài)大小改變的位置,大約為Dmax的2%-7%,因CT造影劑導致軟組織CT值增大,所造成的差異小于Dmax的1%,因此造影劑對于腹部腫瘤的放療計劃的影響,可忽略不計。第三,在調強放療中,造影劑對于腦部腫瘤和鼻咽部與頸部腫瘤所造成的劑量差異很微小,平掃CT和增強CT兩者計劃間的劑量差異是由于該兩者計劃是兩個不同優(yōu)化的結果因此導致的劑量差異,當將增強CT上的計劃在平掃CT上重新劑量計算后與該增強CT上的計劃比較,劑量分布差異小于Dmax的1%,因此造影劑對于腦部腫瘤和鼻咽部與頸部腫瘤的放療計劃的影響可忽略不計。造影劑對胸部腫瘤的放療計劃所造成劑量的差異較大,將增強CT的計劃在平掃CT上重新劑量計算后與該增強CT上的計劃比較,在整個靶區(qū)內部和附近的正常組織的劑量分布均有差異,大約為Dmax的2%-6%。因此在實際治療過程中需考慮造影劑對胸部放療的影響,建議使用平掃CT來設計放療計劃。造影劑對腹部的腫瘤的放療計劃所造成的劑量差異很微小,同時由于周圍正常組織受照的劑量較小,由小腸腸腔位置形態(tài)的變化所造成的劑量影響也是較小,對于靶區(qū)內的劑量分布影響也是小于Dmax的1%,因此腹部的實際治療過程中因造影劑引入所造成的差異很小,可忽略不計。CT造影劑對于放射治療計劃劑量分布影響的因素有很多,其中包括治療計劃系統(tǒng)的差異、硬件設施的差異(CT、醫(yī)用直線加速器)、造影劑的濃度及注射速度等都可能影響到放射治療計劃的劑量分布,本文雖然對于造影劑對放射治療計劃的劑量差異的大小及分布等分析的較詳細,但仍然是比較片面的,在未來的工作中仍需要更多的臨床數(shù)據和更詳細的研究來完善造影劑對放射治療劑量的影響。
【學位授予單位】：南方醫(yī)科大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：R730.55

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據庫 前3條

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2 殷文明;顧文棟;沐金明;裴紅蕾;;CT模擬定位在宮頸癌術后輔助放射治療中的必要性[J];中國現(xiàn)代醫(yī)藥雜志;2009年10期

3 李奇欣;孫長庚;;CT增強掃描對鼻咽癌調強放射治療劑量的影響[J];醫(yī)療裝備;2008年08期

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本文編號：1276225