射波刀放疗中相关螺旋CT定位条件的探讨

陈国梁，赵瑞，李俊杰，李莎

解放军兰州总医院 放疗科，甘肃 兰州 730050

引言

由美国引进的射波刀目前在我国投入使用已近20余台，射波刀治疗做为一种新型立体定向放疗技术[1-2]，需要放疗各个环节严格、规范的技术保证，以确保射波刀精确治疗优势的发挥。螺旋CT具有扫描速度快，同等条件下更利于肿瘤特别是运动肿瘤精确定位的特点[3-4]，目前在放疗临床上得到广泛应用。我院2015年引进西门子放疗专用大孔径螺旋CT，美国ACCURAY公司射波刀使用指南明确规定，螺旋CT定位重建层厚≤1.5 mm、螺距为1.0，此定位条件对于肿瘤形态及大小影响到底如何？本研究采用美国CIRS公司提供胸部肿瘤体模，利用西门子放疗专用大孔径螺旋CT及其工作站附带测量软件进行研究和探讨，以期为射波刀临床进一步提供理论依据。

1 材料与方法

（1）材料：德国西门子definition open 64层大孔径CT模拟定位机及其相应工作站，美国CIRS公司LLT胸部体模及配套肿瘤模/球体。

（2）扫描及重建条件：扫描采用120 kV，170 mA，螺距选用0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4；准直宽度0.6 mm；重建层厚选用0.6、0.75、1.0、1.5、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0 mm；重建间隔等于重建层厚，重建窗口采用纵隔窗，重建算法B41。

（3）扫描及重建组合：不同螺距、重建层厚分别成像；同一螺距，不同重建层厚分别成像。

（4）测量及记录内容：肿瘤体积、肿瘤长径（Z轴方向）、肿瘤CT平均值。

（5）测量方法：西门子CT工作站容积测量工具，该工具根据某CT阈值自动计算肿瘤模体体积、长径、平均CT值。

（6）数据表示：肿瘤体积、长径采用百分比表示，肿瘤体积、肿瘤长径百分比指不同扫描螺距下各重建层厚肿瘤体积、长径与相应肿瘤标称体积和标称长径百分比值。肿瘤标称直径2.5 cm，相应肿瘤标称体积8.18 cm3。肿瘤CT值以不同扫描螺距下各重建层厚所测肿瘤实际CT值表示，单位HU。

2 结果

2.1 不同螺距、重建层厚对肿瘤体积的影响

肿瘤体积与扫描螺距及重建层厚的关系，见图1。由图可见，不同扫描螺距对肿瘤体积基本无影响；无论扫描螺距如何变化，肿瘤体积随重建层厚增加而减少，整体呈减小趋势。若以重建层厚0.6 mm肿瘤平均体积为衡量标准，0.75、1.0、1.5、2.0、3.0、4.0、5.0 mm扫描层厚其肿瘤体积百分比分别为1%、2%、3%、6%、12%、14%、23%；当重建层厚＞1.5 mm时，所测肿瘤体积随重建层厚增加明显减小，当重建层厚为5 mm时肿瘤体积变化高达23%。

图1 肿瘤体积与扫描螺距及重建层厚的关系

2.2 不同螺距、重建层厚对肿瘤长径的影响

肿瘤长径与扫描螺距及重建层厚的关系，见图2。由图可见，不同扫描螺距对肿瘤长径无影响；无论何种扫描螺距，随着重建层厚的增加，肿瘤长径出现不同程度波动，尤其当重建层厚大于2 mm后波动明显。

图2 肿瘤长径与扫描螺距及重建层厚的关系

2.3 不同螺距、重建层厚对肿瘤平均CT值的影响

肿瘤CT值与扫描螺距及重建层厚的关系，见图3。由图可见，不同扫描螺距对肿瘤CT值基本无影响；无论何种扫描螺距，随着重建层厚的增加，各重建层厚肿瘤平均CT值均呈减小趋势。不同螺距下各重建层厚CT值变化不超过1 HU，不同重建层厚其CT值总体变化不超过21 HU。

图3 肿瘤CT值与扫描螺距及重建层厚的关系

本研究肿瘤体模不同重建层厚下肿瘤重建影像，见图4。从图中不难看出随重建层厚的增加肿瘤体模外形廓发生明显变化，当重建层厚为5 mm时，其外形甚至失去了球形特征。

图4 肿瘤外形堕重建层厚的变化

3 讨论

理论上，扫描层厚越小越利于疾病检查和诊断的准确性[5]，也即越接近病变或物体的真实特征[6-7]。本研究所测肿瘤体积及长径结果，一方面与CT阈值范围设定有关[8]，一方面与CT容积效应有关[9]。改变CT阈值设定会出现肿瘤测定体积、长径漂移的现象，美国CIRS公司LLT胸部体模配套的肿瘤模体未提供标准CT值范围，本研究CT阈值的设定以人眼观察对肿瘤模体完整覆盖为标准，实验中CT阈值实际设定为-100～50 HU，测量时使用种子播散点自动测量法，与彭振军报道所使用肿瘤体积测量方法不同[10]，其肿瘤体积测定与不同肿瘤医师的靶区勾画有关。由于研究所用肿瘤模/球体设计为以球心为原点沿y、z轴（即相对于CT床面垂直、平行方向）方向可分离，用于夹放胶片剂量验证，一定程度会强化容积效应对肿瘤体积及长径的影响，但因整个CT扫描过程肿瘤模/球体一次安放，扫描中不再移动，因此肿瘤体积及长径相对固定，不会造成实验研究结果的偏移。另外，本实验重建过程均采用B41固定算法，有利于排除采用不同重建算法导致的CT值偏移[11]。

采用较小螺距和薄层重建意味着患者放射剂量[12-13]的增加，放射防护中个人剂量限值应与放射实践最优化相联系。对于放疗患者，CT定位质量直接关系放疗靶区大小、形状、放疗剂量，CT图像是精准放疗计划的基础，因此放疗CT定位首先应注重CT图像质量，其次才应是个人辐射剂量。Accuray公司在射波刀治疗说明中，建议射波刀CT定位应使用CT机最大剂量条件，也是基于这个原则的考虑。当然，对于瘦弱或者儿童患者应根据实际情况适当降低曝光条件，如仟伏、毫安。

从本研究看，虽然肿瘤体积、长径、CT值与扫描螺距基本无关，但考虑到CT图像重建还原的真实性[14]、扫描速度、患者辐射剂量及扫描定位患者体位移动的可能性，将扫描螺距设定为1.0相对折衷。在中山大学肿瘤防治中心《三维治疗计划系统和CT模拟定位工作站影像重建质量检测》报道中，陈利等建议放疗定位选用扫描螺距1.0[15]。

射波刀颅骨追踪、金标追踪、脊柱追踪的照射精度大于0.9 mm，同步呼吸追踪和肺追踪的照射精度在1.5 mm以内[16-17]。由于射波刀高度的精确性，放疗计划靶区外放远小于常规放疗方法。相对粗犷的CT扫描条件，不仅会使射波刀治疗失去其先天精度优势，而且在射波刀治疗定位中还会导致影像追踪定位失败、错误或困难[18]。

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