肺部肿瘤射波刀治疗前模拟追踪结果研究

2021-05-17邱禄伟王恩敏戴嘉中崔峰巍艾雄雄

中国医学计算机成像杂志 2021年1期

邱禄伟王恩敏戴嘉中潘力王鑫崔峰巍艾雄雄晋涛

射波刀是一种立体定向放射外科治疗的新技术［1］。在肺癌射波刀的治疗中，基于射波刀VSI 的Xsight lung 追踪方法，无须植入金标即可追踪肿瘤，便可对肿瘤实施精确追踪治疗，从而能给予肿瘤靶区单次高剂量照射以杀灭肿瘤细胞。Xsight lung 肺部追踪系统精确跟踪肺部肿瘤的能力取决于能否在模拟追踪计划正交X 线系统上扫描并识别肿瘤，因此在Xsight lung 追踪前需要对病患制订模拟追踪计划，以确定该患者是否能进行Xsight lung追踪，从而使患者能得到更精确的治疗，提高肿瘤控制率，同时降低周围正常组织的受照剂量。本研究通过记录患者肺部病灶相关数据，分析Xsight lung模拟追踪结果（肺病灶追踪成功）与各特征因素的相关性，筛选适合用Xsight lung 治疗的肺部肿瘤患者，以精确筛选适合扫描患者。

方法

1. 临床资料

纳入2018年1月—2019年1月在华山医院射波刀治疗中心拟进行射波刀治疗前做模拟追踪的患者共69 例，其中男性44 例，女性25 例。入组患者中位年龄为68.5 岁（28～91 岁）；病灶最大直径中位数为3.7 cm （0.7～9.8 cm）；中位计划靶区体积（planning target volume，PTV）为40.62 cm3；左肺病灶28 例，右肺病灶41 例，CT 定位扫描病灶CT 值中位数为37.5 HU（－315～129 HU）。所有病患经病理证实和影像诊断为肺癌或肺部转移瘤，患者CT 定位图像采用平静呼吸像、吸气末屏住呼吸像和呼气末屏住呼吸像。

2. CT定位方法

采用的设备为Toshiba 64 排螺旋CT。扫描参数：120 kV，400 mA，不超过1.5 mm 层面厚度，连续层面（无间隔）。

3. 制作模拟追踪计划

采用的设备为Multiplan 4.6.1。①勾画靶区：根据CT 定位图像，勾画肿瘤位置。②生成数字重建放射图像（DRR）：通过患者CT 影像系列生成DRR影像。

4. 实施模拟追踪计划

采用设备为射波刀VSI。具体流程：①帮助患者穿Synchrony 追踪背心。该Synchrony 追踪背心应与患者在治疗前扫描期间使用过的为同一件。②使患者平躺在体模固定装置中。③将患者在治疗床上摆位，并指导其放松和正常呼吸。④将3 个追踪标识连接到Synchrony 追踪背心。⑤使用脊柱追踪患者，当前显示的患者平移偏移量小于10 mm 且旋转偏移量小于1°。⑥将治疗床移动到肺部位置，然后调整曝光参数并得到一对实时X线影像。⑦获取模拟数据集，分散在整个呼吸周期的8～12 个影像对，得出来自X 线成像系统的照相机A 的2 个影像和照相机B 的2 个影像所提供的肿瘤位置说明。⑧确认结果，照相机A侧可看见的为1-viewA，照相机B 侧可看见的为1-viewB，两侧都看不见的为0-view，两侧都可见的为2-view。

5. 测量方法

采用efilm 软件，使用纵隔窗宽=400、窗位=40来测量肿瘤最大直径和CT值。

6. 统计学处理

本研究为单中心、回顾性研究，主要的观察指标为肺癌患者射波刀追踪结果，将双侧肺追踪（2-view Xsight lung）定义为肺追踪成功，单侧肺追踪（1-viewA/B Xsight lung）及脊柱追踪定义为非肺追踪。

分类变量采用例数（百分比）形式描述，连续变量服从正态分布，采用中位数及最大、最小值描述。采用Excel 16.31软件预处理数据格式，余所有数据分析采用R 1.1.383 软件实现。因变量定义为肺追踪成功与否，采用二分类变量logistic 回归，分别计算PTV、肿瘤最大直径、病灶位于左/右肺，病灶是否位于肺上叶等自变量对因变量的影响。将P＜0.05 自变量及有临床意义的自变量纳入最终logistics 分析拟合模型，计算比值比（odds ratio，OR）、95%置信区间及P值，定义P＜0.05为自变量对因变量影响有统计学意义。

结果

通过射波刀进行肺病灶追踪的结果：12 例患者为脊柱追踪，12 例患者为单侧肺追踪，45 例患者为双侧肺追踪。考虑到临床实际工作中因治疗精度需要而仅选择双侧肺追踪病例，因此将脊柱追踪及单侧肺追踪定义为未实现双侧肺病灶追踪（共24 例患者）。所有患者相关信息见表1。典型病例相关影像资料见图1。

在本组病例中，PTV、肿瘤最大直径、病灶是否位于肺上叶等自变量均对因变量有影响，考虑到CT值对X线追踪有临床意义，以及对患者定位前通常测量其肿瘤最大直径，而PTV 与肿瘤最大直径相关，因此最终选择肿瘤最大直径、CT 值、病灶位于左右肺、病灶是否位于肺上叶等因素纳入logistic 多因素模型。logistic回归模型调整了左右肺、CT值因素后，结果显示，最大直径每增加1 cm，更容易得到肺追踪扫描结果（OR=1.53，P=0.022），肺部病灶位于肺上叶者，更容易得到肺追踪扫描结果（OR=4.5，P=0.015），具体见表2。

表1 射波刀治疗肺癌追踪扫描患者信息

讨论

射波刀是立体定向放射治疗技术，兼备放射外科和放射治疗2 种功能，采用实时图像引导系统以及呼吸追踪系统，以其剂量大、精度高和周围受照射的正常组织或重要器官范围小等特点，在治疗肺部肿瘤方面取得了显著的效果［2］。Whyte 等［3］在2003 年首先将射波刀用于原发性肺部肿瘤以及转移性肺部肿瘤的治疗，肿瘤直径为1～3 cm，证实了射波刀治疗肺部肿瘤的可行性、安全性以及有效性。吴瑞花等［4］在CT引导下将金标穿刺植入肺尖部、肺中部和肺底部，在模拟定位机上观察5～8 个呼吸周期，得出肺尖部在头脚方向上移动距离为（2.7±0.8）mm，肺底部在头脚方向上移动距离为（12.0±5.3）mm。Onimarn等［5］按肺尖距金标与肺尖距肺底比（cc/CC）数值大小将病灶分为上部（cc/CC＜0.5）和下部（cc/CC≥0.5）。可见肺底部受膈肌运动的影响较大。笔者所得出的结论与之前的研究结果相近，发现肿瘤处于上肺时，由于呼吸运动，上肺的动度明显小于下肺的动度，在追踪过程中，下肺在呼吸运动时更容易被膈肌所阻挡。

本研究结果提示：肿瘤直径越大、肿瘤位于肺上叶时，模拟追踪更容易得到2-view 的结论，提示在治疗肺部肿瘤时可以采用Xsight lung追踪。这可能是因为肿瘤直径越大，治疗系统识别出肿瘤与周围正常肺组织的概率越大。并且肿瘤影像直径越大，肿瘤越不容易被周围辐射不透性组织（如心脏、肋骨、肱骨等）所阻挡［6］。

在本研究的logistic 回归分析中，CT 值的OR 值为1.02（P=0.26），提示该因素与肺模拟追踪结果无关。在本组数据中，有一病例CT 值为－315 HU，结合病史及影像学表现，可知该患者为肾癌肺转移，PET-CT 提示其左上肺磨玻璃样影，18F-脱氧葡萄糖（FDG）代谢高。考虑该患者是磨玻璃样结节，其模拟追踪结果为0-view。

该研究结果可以初步指导本中心临床工作：对于病灶在上肺、直径较大患者优先选择Xsight lung，可以提高模拟成功率，从而降低患者等候时间。这些患者在射波刀治疗期间可以使用Xsight lung 追踪技术，提高治疗精确度，避免进行有创的金标植入操作，减少了靶区外放范围，从而可降低放疗副反应的发生。

由于本次随访病例均为2018至2019年期间患者，样本量较小，数据可能存在偏倚。后期拟通过扩大样本量进行更深入的研究来探讨各因素对于2-view 模拟追踪结果的影响，并预计增加样本量后，将数据分为训练集、验证集，创建模拟追踪预测模型。目前，该项目在顺利进行中。