MIM在4D临床放射治疗和自适应放射治疗研究中的应用 张英杰 蒋晓芹 李光俊 钟仁明 王雪桃 王强 柏森 四川大学 华西医院

4D CT 发展历史与背景 基于4D CT的放射治疗始于2000

4D放射治疗的定义 定义 在影像获取、计划设计和放疗实施过程中均包含时间变化的影响的放射治疗过程。 “Time: the 4th Dimension in Radiotherapy “, ASTRO ( 2003 ) 4D胸部CT成像：获取单呼吸周期的连续分段的CT影像集。 4D治疗计划：针对单呼吸周期不同分段CT影像的治疗计划设计。 4D治疗实施：针对整个呼吸周期连续性的完成设计好的4D治疗计划。 Keall, P.: 4-dimensional computed tomography imaging and treatment planning. Semin. Radiat.Oncol. 14(1), 81–90 (2004)

开展4D放射治疗的关键技术 4D胸部CT的成像方法 运动范围的评估方法和建模 形变配准技术

变形再勾画方法在生成肺部肿瘤ITV中的应用 应用 （ 1 ） 变形再勾画方法在生成肺部肿瘤ITV中的应用

4D技术在胸、腹部肿瘤的放射治疗中变的日益重要，利用4D-CT模拟技术可以获得定义肿瘤运动幅度的ITV 研究的背景和目的 由于患者的自主呼吸运动和生理性运动，使得胸、腹部区域的肿瘤在治疗实施时的情况与制定治疗计划时的情况并不完全一致。 4D技术在胸、腹部肿瘤的放射治疗中变的日益重要，利用4D-CT模拟技术可以获得定义肿瘤运动幅度的ITV 尝试利用一种变形再勾画的方法，以快速的完成对4D-CT序列的GTVallphase和ITV的勾画。

当前获取ITV的方法 当前获得ITV方法 MIP 利用呼吸曲线的极限位 利用呼吸曲线的各个时相 上述方法的缺点 对呼吸曲线的取样度低 需要耗费过多的时间

研究材料 1例NSCLC患者 MIM 6.2.6系统（MIM Software Inc.，Cleveland, OH） Siemens SOMATOM definition as+（Siemens AG, Wittelsbacherplatz, Muenchen, Germany）

患者CT

MIM系统4D工具箱 投影工具 勾画工具 MIM工具 Max Intensity Projection Min Intensity Projection Average Intensity Projection Sum Intensity Projection 勾画工具 拷贝工具 变形勾画 顺序变形勾画

研究方法 对1例T1期非小细胞肺癌患者行4D-CT扫描，患者的4D-CT序列采取等时间间隔均分，共分为10时相。 在MIM系统中采用如下两种方法勾画GTVallphase和ITV 由放疗医生分别在每个时相中勾画，将GTVallphase加和获得ITVmanual。 由放疗医生在20%吸气相中勾画靶区，利用MIM软件的变形再勾画方法自动在其它时相中分别生成GTV，将GTVallphase加和获得ITVauto。

VoxAlign Deformation Engine 变形勾画方法 20%序列 10%序列 变形勾画 VoxAlign Deformation Engine

统计与分析方法 我们统计了放疗医生手动勾画和MIM系统自动勾画患者GTVallphase的时间，并利用如下公式计算了MIM自动勾画的GTV和ITV与医生手动勾画的重合率 OVERLAP

结果

结果 放疗医生手动勾画GTVallphase生成ITV的时间为80分钟 放疗医生勾画GTV20%后，利用MIM的变形再勾画方法生成ITV的时间为28分钟

结果

结果

结论 通过对选取病例应用MIM的自动变形再勾画方法，有效的节省了放疗医生勾画靶区的时间，其勾画准确度在可接受的范围内，且只需医生对自动勾画靶区进行小幅修改。

应用 （ 2 ） 鼻咽癌自适应放疗的初步研究

目的 利用变形融合与配准技术,研究鼻咽癌调强放疗过程中患者体形和靶区和相关器官形态变化，以及由此引起的靶区和危机器官剂量学改变；探讨鼻咽癌患者在放疗过程中重新修改计划的必要性，修改次数及修改时间等

材料 男性NPC患者一例 MIM 6.2变形融合配准与勾画软件 Pinnacle3计划系统 Simens 64排螺旋CT

疗中CT图像和计划CT图像的形变配准

研究内容及方法 放疗过程中每周一次常规CT扫描，条件与定位CT一致，用MIM将轮廓进行变形融合，再导入到Pinnacle计划系统 病人横径变化、靶区和腮腺解剖结构变化 原计划得到的结果与每周实际执行的结果比较、最后一周上的累积剂量与原计划剂量的比较

外轮廓的变化 第一横径d1代表鼻咽水平的轮廓横径，第二横径d2代表颈部的轮廓横径； 第六周与第一周相比，体积减小了7.1%，两横径分别减小了11.3%、7.4%。

腮腺体积的变化 左侧腮腺体积缩小 右侧腮腺体积缩小 第一周 -6.51% 0.98% 第二周 1.10% 7.21% 第三周 20.20% 18.60% 第四周 32.67% 35.39% 第五周 41.57% 41.76% 第六周 49.17% 44.43%

腮腺剂量统计 腮腺实际所受到的照射剂量与原计划得到的结果有很大变化 左腮腺的照剂量明显增加 右腮腺的照射剂量明显降低

靶区和腮腺每周的变化图

靶区体积的变化 将手动勾画的靶区体积和自动勾画的靶区体积大小分别进行统计，其动态变化示意图如图

治疗前（左）与治疗完成后（右）的累积剂量分布

靶区剂量的变化 靶区实际受照剂量迭加到最后一次CT上，与计划CT上得到的结果相差很小，可以忽略不计。

脑干和脊髓受量的相对变化 脑干和脊髓每周实际受照的分次剂量与原计划分次剂量的相对比较 脊髓的最大剂量和平均剂量有增加的趋势！ 脑干的最大剂量与平均剂量变化不大！

结 论 靶区GTVnx每周的剂量变化比较小，若只考虑靶区剂量的变化，放疗过程中可以不重新做计划； 腮腺每周的受照剂量变化比较明显，若考虑腮腺的剂量变化和对其功能的影响，则有必要进行再次计划； 最后一周CT上的累积剂量分布与计划CT上的剂量分布相比出现向左偏移的现象； 依据本例病人的研究结果，在鼻咽癌调强放疗过程中有必要进行重新计划，以更好的保护腮腺及危及器官

谢 谢 ！