基于4DCT扫描与自主呼吸控制辅助3DCT扫描的周围型肺癌靶区构建与比较

摘要

目的:基于自主呼吸控制(ABC)辅助三维CT(3DCT)探讨周围型肺癌四维CT(4DCT)各时相大体肿瘤体积(GTV)伪影大小及相关影响因素;比较基于4DCT与ABC辅助3DCT确定的周围型肺癌GTV位置、位移及相互包含度(DI)和匹配指数(MI);比较基于ABC辅助3DCT扫描与基于自由呼吸3DCT扫描及4DCT扫描所构建周围型肺癌内大体肿瘤体积(IGTV)中心点位置、体积大小、DI及MI的差异。
　　 方法:选取周围型肺癌患者，依次完成胸部自由呼吸3DCT(CT3D)和4DCT及ABC辅助平静吸气末(CTEIH)和呼气末（CTEEH）3DCT扫描，将每个呼吸周期的4DCT图像平均分为10个呼吸时相，0％时相定义为吸气末时相(CT0)，50％时相定义为呼气末时相(CT50)，分别在CT0、CT10…CT90、CTEIH、CTEEH和CT3D上勾画GTV，得到GTV0、GTV10…GTV90、GTVEIH、GTVEEH和GTV3D。GTV0、GTV10…GTV90融合得到IGTV10，GTV0和GTV50融合得到IGTV2，基于最大密度投影(MIP)图像构建IGTVMIP，GTV3D外扩基于4DCT测得的运动范围得到IGTV3D，GTVEIH与GTVEEH融合得到IGTVABC。分别计算基于CT3D勾画所得GTV(GTV3D)和基于4DCT各时相勾画所得GTV与参照GTV(GTVref)间相对变异(Devref)。用Spearman法分析GTVref与GTV的Devmax相关性，多元回归分析肿瘤头脚方向运动与Devmax间相关性。比较GTV0和GTV50间中心点在三维方向上的位移（4D位移）与GTVEIH和GTVEEH间中心点在三维方向上位移（ABC位移）的差异，分别比较GTV0和GTVEIH、GTV50和GTVEEH间体积的相互DI及MI。分别比较IGTVABC与IGTV10、IGTVMIP、IGTV2、IGTV3D中心点位置、体积大小及其相互DI和MI的差异。
　　 结果:GTV3D的Devref最大，中位数为17.83％;4DCT中GTV30的Devref最大，中位数为17.20％。GTVEIH与Devmax呈负相关（r=-0.691，P=0.001）。GTV3D及4DCT各时相GTV的Devref与肿瘤头脚方向运动幅度均呈正相关（r=0.323～0.617，P=0.005～0.150）。GTVref大小和肿瘤头脚方向运动幅度对Devmax影响的偏回归系数分别为-0.500和0.583，P=0.002、0.001。
　　 GTV0与GTVEIH、GTV50与GTVEEH中心点平均位置间距分别为4.78mm、4.03mm，在上叶组和下叶组分别为4.28mm、3.50mm和6.10mm、5.41mm，上叶组GTV0与GTVEIH、GTV50与GTVEEH体积相互DI的均数为62.97％～70.57％，下叶组为24.66％～32.28％，上叶组GTV0与GTVEIH、GTV50与GTVEEH体积MI的均数分别为0.53、0.56，下叶组分别为0.19、0.25。在三维方向上，无论上叶组还是下叶组，ABC位移与4D位移的差异均小于1mm(z=-1.963～0.000, p=0.052～1.000)。
　　 上叶组IGTVABC与IGTV10、IGTVMIP中心位置分别在左右和前后方向上差异有统计学意义（t=-2.377、-2.199，P＜0.05），与IGTV2、IGTV3D中心位置在左右和前后方向上差异有统计学意义（t=-2.185～2.767，P＜0.05）;下叶组IGTVABC与IGTV10、IGTVMIP、IGTV3D中心位置在左右方向上差异有统计学意义(t=3.950～4.543，P＜0.05)。上叶组及下叶组IGTV10、IGTG3D与IGTVABC的体积比较，差异有统计学意义（Z=-3.180～-2.023，P＜0.05），IGTVABC与其他IGTV的MI上叶组大于下叶组，且差异有统计学意义(Z=-2.419～-2.119,P＜0.05)。
　　 结论:基于4DCT扫描所得周围型肺癌各时相GTV伪影大小存在差异，且位移对伪影的影响大于体积的影响，可通过控制呼吸运动来减小靶区位移继而减小伪影。
　　 基于ABC辅助3DCT扫描测得的平静吸气末和呼气末间肿瘤的位移可以代替4DCT极限时相测得的肿瘤位移用于内靶区的构建，但ABC辅助3DCT扫描得到的平静吸气末和呼气末图像获取的GTV与4DCT扫描得到的极限时相图像获取的GTV间存在明显的空间错位，尤其是体积较小且运动幅度较大的肿瘤。
　　 IGTVABC与基于4DCT扫描图像所构建的各种IGTV和基于自由呼吸3DCT扫描图像所构建的IGTV均不完全重合，这种空间错位与肿瘤位置相关，肺中下叶肿瘤较肺上叶肿瘤显著。IGTVABC体积大于IGTV2，但小于基于4DCT图像所构建的其他各种IGTV及基于自由呼吸3DCT图像所构建的IGTV。

目录

声明

摘要

符号说明

前言

一、基于自主呼吸控制三维CT分析周国型肺癌四维CT各时相大体肿瘤体积伪影

1．1 病例与方法

1．2 结果

1．3 讨论

二、基于4DCT与ABC辅助3DCT确定周围型肺癌位移比对研究

2．1 病例与方法

2．2 结果

2．3 讨论

三、基于自主呼吸控制辅助3DCT与4DCT扫描确定周围型肺癌内大体肿瘤体积比对研究

3．1 病例与方法

3．2 结果

3．3 讨论

结论

参考文献

综述 呼吸运动控制在非小细胞肺癌精确放疗中的应用

攻读学位期间取得的科研成果

致谢