基于心电门控4DCT分析胸部肿瘤放疗时心脏受量评估误差的研究

发布时间：2020-10-23 05:39

　　本研究主要量化分析了胸部肿瘤放疗时心跳所致心脏、心包及左心室肌的位置、体积、形态及受照剂量的变化。回顾性分析了22例患者的屏气下心电门控四维螺旋断层扫描(four-dimensional computer tomography,4DCT)图像,在4DCT图像的20个时相(0%-95%)上分别勾画心脏、心包及左心室肌。利用MIM Maestro 6.6.9(MIM)工作站和影像组学开源软件IBEX(imaging biomarker explorer)分析不同时相心脏、心包及左心室肌的位置、体积及形态变化。在定位CT图像上进行计划设计,将其剂量分布导入MIM工作站,进行四维剂量分布重建并分析不同时相心脏、心包及左心室肌D_(mean)、V_5、V_(10)、V_(20)、V_(30)及V_(40)等剂量-体积指标的变化。为探讨临床中使用静态心包勾画作为危及器官(OAR)对心脏进行保护时心脏的安全性能否得到保证,本研究分析了静态心包对动态心脏的包含情况,并计算了相关的剂量影响。本研究结果主要包括:(1)心脏和心包在所有方向位移的平均值均小于1.5 mm,而左心室肌的位移较大,最大可达(4.1±2.8)mm。(2)心脏和心包的体积及相似性指数(dice similarity coefficient,DSC)变化率分别为(16.49±3.85)%和(10.08±2.14)%、(12.62±3.94)%和(5.20±1.54)%,二者的变化均小于左心室肌的(24.23±11.35)%和(184.33±128.61)%,差异均具有统计学意义(P0.05)。心脏及心包在DSC最大、最小时相间的形态学参数差异无统计学意义(P0.05),而左心室肌的差异均具有统计学意义(P0.05)。(3)心脏及心包的D_(mean)随心跳的变化率分别为(3.33±1.04)%和(2.66±1.15)%,V_5、V_(10)、V_(20)、V_(30)及V_(40)的最大差值的平均值均小于2%,且差异均无统计学意义(P0.05);而左心室肌的D_(mean)变化率为(87.05±38.34)%,V_5、V_(10)、V_(20)、V_(30)及V_(40)的最大差值分别为(13.76±4.46)%、(13.64±4.33)%、(12.84±4.55)%、(11.62±4.85)%和(3.63±2.56)%,且差异均具有统计学意义(P0.05);左心室肌D_(mean)、V_5、V_(10)、V_(20)、V_(30)及V_(40)的变化显著大于心脏和心包的同一指标(P0.05)。(4)动态心脏超出静态心包轮廓的体积最高达13.77%,所造成的D_(mean)差值最高达2.08 Gy。本研究结果表明在整个心跳周期中,心脏、心包及左心室肌均在不断变化,而左心室肌的运动变化显著大于心脏及心包,且左心室肌的运动规律与心脏及心包均不一致。心跳并没有引起心脏及心包剂量-体积指标的显著变化,故心跳可能不是引起心脏及心包剂量-体积指标评估误差的主要原因;但心跳所致左心室肌的剂量-体积指标变化显著,需单独考虑左心室肌的剂量-体积指标限制。由于静态心包轮廓并不能完全包含心脏的运动范围,且已造成剂量误差,故通过在3DCT上勾画心包作为OAR对心脏进行剂量评估和风险预测的方法应谨慎使用。
【学位单位】：南华大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：R730.55
【部分图文】：

放射治疗计划,设计系统,主界面,直线加速器