基于四维CT结合功能影像的非小细胞肺癌放疗计划优化的研究

4D CT and PET-CT respectively were used to determine the internal target volume ( ITV ) and biological target volume ( BTV ) in image guided radiotherapy and adaptive radiotherapy, and SPECT could reduce the injury of lung function by conformal avoidance of functional lung tissue ( FP ). But the spatial relationship between BTV, ITV and the planning target volume ( PTV ),and that between BTV and FP was not clear. Based on the previous study of images registration and targets fusion and construction of ITV、BTV、FP, we will firstly study the construction method of internal functional target（IBTV）and plan functional target（PBTV）based on deformal image registration and target fusion of ITV, PTV and BTV, and study the spatial relationship between IBTV, PBTV and IFP. Secondly, the infection of different construction methods on radiotherapy target will be studied. Thirdly, a duplicate image scanning and rebuilding of the IBTV, PBTV and the corresponding IFP will be performed to research their response changes during radiotherapy. Forthly, a comparison between repeat plan and initial plan was used to study the dose volume parameters accumulation of PBTV and IFP. Finally, the follow-up of local tumor control and radiation pneumonitis will be used to verify the value of radiotherapy planning optimization by 4D CT combined with functional imaging for non-small cell lung cancer.

四维CT和PET-CT在非小细胞肺癌影像引导放疗和循变放疗中分别被用于确定内靶区（ITV）和生物靶区（BTV），而SPECT对功能肺组织（FP）的适形避让，能够降低肺功能损伤。但目前BTV与ITV、计划靶区（PTV）之间、BTV与FP之间的空间关系还不明确，我们在前期对ITV、BTV、FP构建和图像配准、靶区融合方法研究基础上，拟①通过形变图像配准进行ITV、PTV与BTV构建内功能靶区（IBTV）、计划功能靶区（PBTV）的研究，并研究IBTV、PBTV和对应IFP的位置体积关系；②研究不同靶区构建方法对放疗计划的影响；③重复图像扫描和构建IBTV、PBTV及对应IFP，与初次定位比较研究它们在放疗中的反应性变化；④进行重复计划与初次计划的比对和靶区、功能肺组织的剂量容积参数累加研究；⑤随访肿瘤局部控制和放射性肺炎来验证四维CT结合功能影像进行非小细胞肺癌放疗计划优化的价值。

四维 CT 和 PET-CT 在非小细胞肺癌影像引导放疗和循变放疗中分别被用于确定 内靶区（ITV）和生物靶区（BTV），然而两者存在着靶区体积、形状和位置的差异等诸多问题，为了将两种靶区加以比较并更好地应用于放疗计划，我们做了以下工作：1.比较非小细胞肺癌（NSCLC）基于18F-FDG PET-CT不同SUV阈值勾画所得靶区与基于4D-CT最大密度投影（MIP）图像勾画所得靶区间体积及位置差异，结果发现IGTVPET与IGTVMIP中心点坐标仅在z轴（头脚方向）差异有统计学意义，IGTVPET2.0及IGTVPET20%与IGTVMIP体积大小最接近，显示基于PET SUV阈值2.0及最大阈值的20%勾画的IGTVPET与基于4D-CT MIP图像构建的IGTVMIP体积大小最接近、空间错位也相对较少，但就空间位置而言，两者之间是不能替代的；2.比较基于4D-CT 10个呼吸时相所构建非小细胞肺癌（NSCLC）内大体肿瘤体积（IGTV10）与基于18F-FDG PET-CT不同SUV值勾画所得靶区（IGTVPET）间体积及位置差异，结果发现基于PET SUV值≥2.0及SUVmax的百分比≥20%勾画所得的IGTVPET2.0、IGTVPET20%与基于4D-CT 10个时相GTV构建的IGTV10体积大小较为相近，但IGTVPET2.0、IGTVPET20%与IGTV10间空间错位较明显，二者均不能代替IGTV10；3.比较FDG PET/CT与4DCT所构建NSCLC原发肿瘤内大体肿瘤靶区（IGTV）同不同参数间的相关性，结果显示3D PET图像是包含了多个呼吸周期的中位图像，未能包含肿瘤的全部运动信息，基于3D PET/CT图像所构建的靶区不能准确地代表NSCLC的IGTV；4.比较NSCLC基于FDG PET-CT与4DCT定义的原发肿瘤PTV间位置及体积差异，结果显示尽管基于FDG PET-CT与基于4DCT所构建NSCLC原发肿瘤PTV中心点位置及体积差异并不显著，但相互DI值所反映的两靶区空间错位明显且这种错位与肿瘤位移大小并无相关性。综上所述，根据PET-CT确定的生物靶区并不能取代四维CT定义的IGTV10或者IGTVMIP，因此不能直接用于放疗计划。