三维适形放疗中呼吸运动对肺肿瘤的剂量分布影响

论文摘要

目的:三维适形放疗（3DCRT）是一种精确的放疗技术,它既可使靶区剂量进一步提高,提高肿瘤控制率,又可减少靶区周围正常组织的受照范围,保护危及器官,减少并发症。由于该放疗技术对靶区定位的高度精确要求,靶区移位的控制是非常必要的。而呼吸运动对3DCRT治疗肺部肿瘤的靶区移位影响最大,为了抵消这种影响通常采用加大临床靶体积（clinical target volume , CTV）至计划靶体积（planning target volume , PTV）安全边界的方法,以确保不漏照肿瘤。但该边界应外放多大,目前仍没有定论,多以实际模拟机下观察到的肿瘤三维运动幅度为外放margin。但实际靶区运动对剂量分布（重点考虑90%等剂量线的变化）影响是否与模拟机观察到的肿瘤三维运动幅度一致,目前没有确切的研究。所以研究三维适形放疗中肺部不同大小肿瘤在呼吸运动影响下的受照射区域的剂量分布变化情况,从而为正确了解临床上肿瘤靶区实际的剂量分布情况,以及为确定补偿呼吸运动影响而行的靶区外扩（IM）提供剂量学依据。方法:应用自行研制的运动体模系统模拟呼吸运动,体模由步进电机驱动,可以做一维的正弦运动,运动频率21次/分钟,运动幅度为15mm,用于模拟肿瘤沿身体长轴方向的运动。采用CMS计划系统设定3个矩形模拟肿瘤靶区（CTV）,大小为2×2cm、5×5cm、8×8cm,TPS计划要求:1.采用等中心照射,深度为3cm;2.以90%等剂量线包全模拟肿瘤靶区（CTV）,要求适形度（CI）98%以上;3.假设摆位误差为0;4.采用单野垂照。在TPS中设计出每个照射野,经放疗网络传输至加速器。再通过TPS对3个矩形模拟肿瘤靶区（CTV）,分别给予运动方向上外扩0.5cm、1.0cm、1.5cm,以弥补运动对靶区的影响,而与运动垂直方向不作外扩,其他要求不变,得到新的PTV,重新设定治疗计划,以观察得到的90%等剂量线包绕模拟肿瘤靶区（CTV）的情况。胶片采用Kodak-Omat低感光胶片,测量时将胶片放在固体水下3.0 cm深度处,采用等中心照射,出速剂量率设定为300MU/Min,每野照射剂量为100cGy,令加速器的机架角在0度的状态下照射每一个照射野。静止状态下,三个野各照三次;运动状态下,三个野各照4次,观察对射束半影、剂量分布（主要观察90%等剂量线）的影响外扩后的照射野。另取一组胶片,照射野设定为3×3cm,分别在相同剂量率（300MU/Min）条件下给予10cGy、20cGy、30cGy、40cGy、50cGy、60cGy、70cGy、80cGy、90cGy、100cGy剂量照射,设立校正曲线。冲洗后的胶片先由VXR-16激光扫描仪扫描进计算机,再用RIT113胶片计量系统软件处理,得出彩色等剂量线图,所选择的等剂量线包括10%、20%、30%、50%、70%、80%、90%、100%。半影以80%～20%等剂量曲线间各边中点的距离为测量标准。每一照射野不同等剂量曲线围定的面积AutoCAD软件计算给出。采用SSPS统计分析软件15.0,其中不同大小的靶区在运动时90%等剂量曲线包绕的面积变化比较采用非参数检验,P<0.05有统计学意义。结果:（1）不同大小靶区运动均明显增加了射野的半影,平均增大了6mm,而且运动时半影的变化主要发生在体模运动的方向上,而非体模运动方向上的半影基本没有变化。（2）但90%等剂量线分布情况相对变化不同,靶区边长最短的照射野（2×2cm）,其90%的等剂量线包绕的面积在运动影响下明显减少,90%的等剂量线包绕的面积差的平均百分比达27.53%;靶区边长较长的照射野（8×8cm）,其90%的等剂量线包绕的面积在运动影响下减少较少,90%的等剂量线包绕的面积差的平均百分比仅为7.59%。对不同大小的靶区在运动时90%等剂量曲线包绕的面积变化经统计分析,P=0.024<0.05,说明不同大小靶区在相同运动条件下90%等剂量线分布变化情况是有差异的。（3）相同运动条件下通过对不同靶区运动方向上逐步外扩后90%等剂量线分布情况的观察,均在给予外扩0.5cm后,90%等剂量线包绕的面积就能超过静止状态下无外扩的90%等剂量线包绕的面积,即能够包全CTV靶区;而在给予外扩1.0cm、1.5cm后,90%等剂量线包绕面积远超过肿瘤靶区（CTV）面积。结论:不同大小靶区运动均明显增加了射野在运动方向上的半影,使半影变宽,剂量梯度变缓。不同大小靶区运动对剂量分布（90%等剂量线）影响不相同,且主要影响运动方向上的剂量分布。为消除呼吸运动对肺部肿瘤的影响以肿瘤的运动幅度为外扩标准明显偏大,过多的外扩是不必要的,即不需要达到运动幅度大小。在为补偿呼吸运动影响而行靶区外扩（IM）时,应执行个体化原则,区别对待。临床上应对呼吸运动影响下的受照射区域的剂量分布变化给予充分的认识。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 研究论文 三维适形放疗中呼吸运动对肺肿瘤的剂量分布影响
• 前言
• 材料与方法
• 结果
• 附图
• 附表
• 讨论
• 结论
• 参考文献
• 综述 放疗中靶肿瘤移位分析及解决方法
• 致谢
• 个人简历