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放射治疗中呼吸运动对不同形状和大小靶区剂量分布的影响

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综述 放射治疗中呼吸运动对靶区放射治疗的影响

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摘要

目的： 利用剂量胶片分析研究放射治疗中呼吸运动对不同形状和大小靶区剂量分布的影响。 方法： 用呼吸运动体模模拟人体长轴和垂直方向的运动，用平板体模的不同位移模拟不同的呼吸幅度。制作不同的铅挡块模拟不同形状和大小的靶区。用剂量胶片测量剂量分布，用电离室和剂量仪测量靶区吸收剂量。 1.呼吸运动体模的照射应用QUASAR多功能呼吸运动体模模拟呼吸运动，模拟的呼吸运动频率为20次/分，身体长轴方向的运动幅度为2.5cm，垂直方向为1.0cm。在体模静止、水平运动和垂直运动状态下分别照射正方形、圆形、椭圆形、哑铃形和凹形靶区。同样的照射条件和运动情况下，用电离室分别测量各靶区的吸收剂量，每种运动状态下分别测量5次取平均值。 2.研究因呼吸幅度差异引起靶区位移大小对剂量分布的影响，用平板体模分别在位移为0、0.5、1.0、1.5、2.0cm时分别照射正方形、圆形、椭圆形靶区。 3.应用的比较方法为7值比较和NAT比较法，以Pγ、PNAT分别表示通过γ值比较、NAT比较法的百分数。分析比较的指标有等剂量线、靶区平均剂量；以S90、S50、S25分别代表90％、50％、25％等剂量线包围的面积，提出面积变化因子FS，以FS90、FS50、FS25分别代表S90、S50、S25在不同运动或位移状态下的比值。 结果： 1.等剂量曲线：呼吸运动体模水平方向运动时，各种靶区的等剂量曲线变化较大，高剂量（90％）曲线向内收缩，低剂量（25％）曲线向外扩张；平板体模位移试验中，这种趋势随着位移的增大而增大。其中，50％等剂量曲线在呼吸运动体模水平方向运动时都较静念时有明显变化，而在平板体模各位移中变化很小。呼吸运动体模垂直方向运动时，各种靶区的等剂量曲线变化都不是很明显。 2.FS：呼吸运动体模水平方向运动与静态相比，各靶区的FS90<1.00.FS50（）1.00，FS25>1.00，其中凹形靶区的FS变化最大。平板体模不同位移的比较中，各靶区FS90<1.00和FS25>1.00的偏离程度随着位移的增大而增大，如正方形靶区的FS90在位移为0.5、1.0、1.5、2.0cm时分别为0.99、0.84、0.81、0.63，FS25分别为1.01、1.06、1.09、1.23，各靶区的FS50基本都为1.00。呼吸运动体模垂直运动状态与静态相比，正方形、圆形、椭圆形、哑铃形和凹形靶区的FS90分别为1.00、1.08、1.09、1.04、1.001 FS25分别为1.00、1.00、1.08、0.93、1.00；FS50分别为1.00、1.00、1.07、1.03、1.00；FS变化较小。 3.γ值比较和NAT比较：呼吸运动体模水平方向运动状态与静态相比，各靶区的Pγ<60％，PNAT<75％，平均γ值都大于1，NAT因子较大；平板体模不同位移的比较，随着位移的增大，各靶区的Pγ和PNAT减小，平均γ值和NAT因子增大，如正方形靶区的Pγ分别为100.0％、97.2％、86.6％、76.3％，PNAT分别为98.9％、87.2％、82.7％、69.8％，平均γ值分别为0.24、0.26、0.45、0.74，NAT因子分别为0.1、1.4、4.7、20.5；呼吸运动体模垂直运动状态与静态相比，正方形、圆形、椭圆形、凹形、哑铃形靶区的Pγ分别为100.0％、93.2％、92.4％、63.7％、100％，PNAT分别为100.0％、88.1％、91.4％、89.7％、99.7％，平均γ值分别为0.2、0.3、0.4、0.8、0.2，NAT因子分别为0.0、14.7、5.5、1.5、0.6。 4.靶区平均剂量：呼吸运动体模照射中，与静态相比，正方形、圆形、椭圆形、哑铃形、凹形靶区水平方向运动时分别减少8.4％、12.6％、6.2％、10.0％、23.4％，垂直方向运动时剂量变化分别为2.0％、2.8％、.1.2％、1.3％、2.4％。 结论： 研究结果显示，呼吸运动对身体长轴方向靶区剂量分布的影响较大，表现为：①高剂量区内收，低剂量区外扩，这种趋势随着呼吸幅度的增大而增大；②对不同形状靶区的影响不同，不规则靶区受到的影响比规则靶区的大；③可导致剂量精确性下降，尤其是靶区边缘受影响程度较大；④呼吸运动对较小的肿瘤（特别是肿瘤横径小于呼吸幅度时）影响更为显著；⑤某些靶区的照射面积在放疗呼吸过程中虽没显示变化，但剂量曲线形状的变化会使照射区域发生变化。呼吸运动对垂直方向靶区剂量分布的影响较小，但某些靶区剂量均匀性和精确性也因此有所下降。因此放射治疗中，应根据患者的呼吸幅度，肿瘤大小、形状和所处位置给予个体化优化设计；并应尽可能采取各种控制措施和方法来减少呼吸运动对肿瘤位移的影响，提高肿瘤控制率和减少并发症的发生。

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