第二军医大学  2014, Vol. 35 Issue (7): 791-795   PDF    
引用本文
王铃燕, 蔡晶, 刘海涛. PET-CT在胰腺癌三维适形放射治疗靶区勾画中的应用[J]. 第二军医大学学报, 2014, 35(7): 791-795  
WANG Ling-yan, CAI Jing, LIU Hai-tao. Role of PET-CT in determining target volume for three-dimensional conformal radiotherapy of locally advanced pancreatic carcinoma[J]. Academic Journal of Second Military Medical Universitya, 2014, 35(7): 791-795 (in Chinese with English abstract)  
PET-CT在胰腺癌三维适形放射治疗靶区勾画中的应用
王铃燕, 蔡晶, 刘海涛    
南通市肿瘤医院放射治疗科, 南通 226361
*通信作者
收稿日期:2014-3-4     接受日期: 2014-6-20.
作者简介：王铃燕，硕士，主治医师.E-mail：ntwhrwly@126.com
通信作者(Corresponding author)：蔡晶，Tel: 0513-86712006, E-mail: cj7227@sina.com
摘要：目的 探讨PET-CT在局部晚期胰腺癌（local advanced pancreatic carcinoma，LAPC）三维适形放射治疗（three dimensional conformal radiotherapy， 3D-CRT）靶区勾画中的价值，为基于PET-CT的精确放疗方案制定奠定基础。 方法 13例局部晚期胰腺癌确诊患者，分别采用PET-CT融合图像及同机CT图像勾画靶区体积，对比分析肿瘤靶区（GTV）、临床靶区（CTV）、计划靶区（PTV）、周围正常组织受量等指标。 结果 PET-CT改变GTV、PTV：13例患者靶体积均有改变，GTVCT、GTVPET-CT分别为（57.3±22.9）、（68.4±31.7） cm3，CTVCT、CTVPET-CT分别为（119.9±38.7）、（132.7±47.5） cm3，PTVCT、PTVPET-CT分别为（288.6±52.1）、（312.4±79.4） cm3，差异均有统计学意义（P<0.05）；其中6例患者GTV体积增大明显（超过20%），平均增大36.5%。PET-CT改变放疗计划参数：给予相同的靶区剂量60 Gy/30次，基于PET-CT制定的放疗计划与基于CT制定的放疗计划相比，周围正常组织受量均发生相应变化，但差异无统计意义。 结论 应用PET-CT融合图像，可在保证正常组织受量符合临床要求的前提下，较精确地确定胰腺癌放射治疗靶区，利于制定合理的三维适形放疗计划，但相关结论仍有待进一步大样本研究证实。
关键词： 正电子发射断层显像术     X线体层摄影术     胰腺肿瘤     三维适形放射治疗    
Role of PET-CT in determining target volume for three-dimensional conformal radiotherapy of locally advanced pancreatic carcinoma
WANG Ling-yan, CAI Jing, LIU Hai-tao    
Department of Radiotherapy, Nantong Cancer Hospital, Nantong 226361, Jiangsu, China
*Corresponding author.
Abstract: Objective To investigate the value of positron emission tomography and computer tomography(PET-CT)in determining the target volume for three-dimensional conformal radiotherapy (3D-CRT) of locally advanced pancreatic carcinoma (LAPC), so as to lay a foundation for PET-CT-based precision radiotherapy. Methods The target volume for 13 confirmed LAPC patients who were referred for radical radiation therapy were delineated on both CT imaging and PET-CT fused imaging. The gross tumor volume (GTV), clinical target volume (CTV), planned target volume (PTV), and received doses in the normal tissues were compared between the two images produced by the two methods. Results PET-CT image altered GTV and PTV on CT images. For all the 13 patients, the GTVCT versus GTVPET-CT was (57.3±22.9)cm3 versus (68.4±31.7)cm3, CTVCT versus CTVPET-CT was (119.9±38.7)cm3 versus (132.7±47.5)cm3,and PTVCT versus PTVPET-CT was (288.6±52.1)cm3 versus (312.4±79.4)cm3, with significant difference found for all the three parameters (P<0.05). GTV of 6 patients was increased by more than 20%, with an average increase of 36.5%. PET-CT image changed the parameters of dose-volume histograms (DVH). When delivering the same target dose of 60 Gy in 30 fractions, received doses in the normal tissues were different for the two plans created by the two methods, but showing no statistical significance. Conclusion PET-CT fused imaging can accurately delineate the target volume for 3D-CRT of LAPC while keeping the received doses in the normal tissues within clinically acceptable level, which can help to create better 3D-CRT, but further conclusion still needs larger sample studies.
Key words: positron-emission tomography     X-ray tomography     pancreatic neoplasms     three dimensional conformal radiotherapy    

放射治疗是局部晚期胰腺癌的主要治疗手段,但是由于胰腺解剖位置较深,周围毗邻重要组织脏器,对放疗耐受剂量较低,常规的放射治疗技术往往难以提高肿瘤照射剂量。三维适形放疗(3-dimensional conformal radiotherapy,3D-CRT)和调强放射治疗(intensity modulated radiotherapy,IMRT)等通过影像技术的指导,能够进行个体化的放射治疗,部分解决上述问题,大大提高临床疗效[1]。3D-CRT目前主要以CT图像为基础进行肿瘤区域勾画,但仍存在很多不足,无法满足临床需求[2]。新近兴起的PET-CT技术根据肿瘤与正常组织的代谢差异进行肿瘤诊断,能从分子水平进行肿瘤显像,具有较高的优越性。PET-CT实现了PET和CT的同机融合,将功能影像与解剖影像紧密结合,为放疗模拟定位提供了新平台。因此,本研究分别采用PET-CT融合图像与同机CT图像勾画靶区,并制定三维适形放疗计划,对比分析两种方案的优劣,探讨PET-CT对局部晚期胰腺癌三维适形放疗计划制定的可能价值,为其临床应用奠定基础。 1 资料和方法 1.1 一般资料

2010年7月至2013年12月南通市肿瘤医院收治的局部晚期胰腺癌确诊患者13例,其中男9例,女4例,年龄43~77岁,平均(62.4±11)岁。穿刺后活组织经病理学检查或经CT、MRI、肿瘤标志物(CA199、CEA等)临床确诊为胰腺癌,诊断依据参照2002年AJCC胰腺癌分期标准,PS评分0~2分,无严重心肺疾病,预计生存期≥3个月,既往无腹部肿瘤放疗史。 1.2 PET-CT/CT扫描

患者禁食6 h以上,常规测定其身高、体质量及血糖浓度,控制血糖浓度在11.0 mmol/L以下。依据患者体质量185~370 MBq(5~10 mCi)静脉注射18F-FDG(上海原子科兴药业有限公司生产)后平静休息50 min,饮水800~1 000 mL。扫描时患者取仰卧位,双手抱头,以真空负压袋固定体位,利用激光定位系统确定参考点,并标记于皮肤平坦处,以此建立三维坐标参考体系。采用Philips Gemini TF 16M PET-CT行CT和PET全身断层扫描(CT:球管电压140 keV,电流100 mA,层厚5 mm,矩阵512×512；PET:矩阵128×128)。采用迭代法进行图像重建。 1.3 3D-CRT计划的制定

将CT、PET图像通过网络传输至ADAC Pinnacle3TPS计划系统进行三维重建,利用Pinnacle 3.0计划系统提供的Syntegra功能进行CT-PET图像融合(采用同机自动融合),并据此进行靶区勾画及和放疗计划设计。由影像诊断科医师、放射治疗科医师共同在横断CT、PET-CT图像上勾画靶区。靶区定义参照文献标准定义[3]。肿瘤靶区(GTV)包括胰腺原发病灶与转移的区域淋巴结。GTVCT的确定:根据增强CT扫描影像,在治疗计划系统上,调节至窗宽600 Hu,窗位40 Hu,逐层在CT扫描横断面上勾画,将最短径>1.0 cm的淋巴结定义为转移淋巴结并进行勾画；GTVPET-CT的确定:根据PET-CT图像,以病变部位标准摄取值(standard uptake value,SUV)≥2.5定义为肿瘤灶或转移淋巴结,通过融合图像结合增强CT勾画GTVPET-CT。如CT扫描病变范围小于PET图像,以PET确定GTVPET-CT；如CT图像病变范围大于PET图像,则参考增强CT及SUV值以确定GTVPET-CT；对PET阳性而CT图像上最短径≤1.0 cm的淋巴结,视为转移淋巴结[4]。临床靶区(CTV)为GTV外放1 cm。计划靶区(PTV)由CTV外放1.5 cm,不作淋巴引流区预防照射。影像科医师和放射治疗科医师共同勾画体表轮廓及累及器官(organ at risk,OAR),包括脊髓、双侧肾脏、胃、肝脏。

应用Philips Pinnacle 3.0治疗计划系统,分别以PTVCT及PTVPET-CT进行计划设计与剂量计算。处方剂量:95%PTV 60 Gy/30次。脊髓最大受照射剂量Ds<45 Gy,肝脏V30 (percentage of liver receiving RT dose more than 30 Gy)<33%,双侧肾脏V20(percentage of kidney receiving RT dose more than 20 Gy)<50%、V25(percentage of kidney receiving RT dose more than 25 Gy)<33%,胃照射剂量为45 Gy,体积<100 cm3。 1.4 观察指标

对比分析如下指标:GTVCT与GTVPET-CT、CTVCT与CTVPET-CT、PTVCT与PTVPET-CT的体积；通过体积剂量直方图(dose volume histogram,DVH)比较两种放疗计划中累及器官(脊髓、双侧肾脏、胃、肝脏)剂量差异。 1.5 统计学处理

采用SPSS17.0统计软件处理,定量资料以x±s表示,组间比较采用配对t检验,检验水准(α)为0.05。 2 结 果 2.1 PET-CT改变GTV、PTV

所有患者采用PET-CT融合图像勾画靶区后GTV均发生变化(表 1)。GTVPET-CT>GTVCT者9例[(81.9±28.7) vs (64.2±24.5) cm3,P=0.001]。该9例患者中,体积增大明显(体积增大超过20%)者6例,平均增大36.5%(22.15 cm3 ),2例是由于PET-CT所见的肿瘤浸润范围超出CT所确定的肿瘤边界,4例是由于PET-CT发现了更多的转移淋巴结。GTVPET-CTCT者4例[(38.1±7.6) vs (41.7±6.7) cm3,P=0.014],这与PET-CT图像能更好地显示肿瘤与周围正常组织的分界,使靶区更易于勾画有关。所有患者CTVPET-CT、PTVPET-CT均发生相应改变(表 1),其中9例增大[(151.6±45.7) vs (131.0±42.2) cm3,P=0.001；(341.1±80.1) vs (302.9±57.6) cm3,P=0.004]；4例缩小[(90.1±8.5) vs (95.1±6.4) cm3 ,P=0.049；(247.8±8.3) vs (256.5±6.4) cm3,P=0.017]。

表 1 两种勾画方式靶区体积的比较 V/cm3
2.2 PET-CT改变放疗计划参数

结果(表 2)表明:13例患者CT计划与PET-CT计划的DVH参数比较,脊髓最大受照射剂量Ds、肝脏V30、双侧肾脏V20和V25以及胃平均照射剂量均发生变化,但各项指标变化差异无统计学意义。

表 2 两种放疗计划下正常组织DVH参数的比较 n=13,x±s
3 讨 论

近年来,随着计算机技术及影像技术的不断发展,三维适形放疗及调强放疗在临床上得到广泛应用。三维适形放疗及调强放疗通过影像医学的指导调整放疗靶区的形状和剂量,减少了放疗对正常组织的不良反应[5],目前已成为胰腺癌放射治疗的首选方法[6]。三维适形放疗包括精确靶区勾画、放疗计划制定及放疗精确实施等多个步骤,其中靶区勾画是关键,是成功实施三维适形放疗的基础[7]。CT图像是目前放疗靶区确定的基础。但CT主要以反映组织密度、解剖结构等形态学改变为主,对肿瘤与正常组织的关系及确定肿瘤的浸润范围有一定的局限,目前CT诊断淋巴结转移主要依据淋巴结直径大小,但存在较大的缺陷,仍有30%~40%的淋巴结并不符合CT诊断依据[8],无法依据CT图像精确制定个体化放疗计划,极易增加放疗并发症,严重影响肿瘤控制率和患者生存率[9]。

PET-CT根据肿瘤与正常组织生化及代谢差异进行肿瘤影像诊断,在分辨肿瘤是否存在方面,明显优于其他影像,特别是对于已被肿瘤浸润但仍为正常大小的淋巴结,PET更具有明显优势。PET-CT通过PET和CT的同机融合,将功能影像与解剖影像紧密结合,能在精细的解剖层面上显示局部组织功能,包括肿瘤细胞密度、耐受射线和丧失功能的肿瘤细胞的空间分布等情况[10],为临床诊治提供参考。与CT图像相比,PET-CT融合图像不仅能减少勾画者之间对多种肿瘤认识的差异性[11, 12],而且在勾画原发肿瘤和转移淋巴结方面具有更高的敏感度和准确性[13, 14],能提供更丰富和准确的图像信息[15]。

胰腺癌80%以上为腺癌,多起源于导管且位于胰头部,常规检查难以确定病灶范围,或是否已有转移,或不同的形态学影像诊断方法产生不一致结论时,应行PET-CT检查[16]。若高摄取灶的SUV值大于2.5时,应怀疑为恶性肿瘤。据报道,FDG-PET的敏感度和特异性均为80%~90%。Lemke等[17]对104例胰腺病变患者行CT与PET-CT检查,结果显示PET-CT融合图像与CT图像相比,在胰腺癌诊断方面具有更高的敏感性、特异性和准确性。因此,应用PET-CT融合图像指导胰腺癌放射治疗靶区勾画具有一定的价值。目前国内外有关PET-CT在胰腺癌放疗中的应用研究较少。Topkan等[18]研究报道了14例晚期胰腺癌患者采用CT图像与PET-CT融合图像勾画靶区,GTVPET-CT大于GTVCT,GTV平均体积增加29.7%。本研究分别利用PET-CT融合图像与同机的CT图像勾画靶区并制定放疗计划,比较两种计划的参数,结果显示根据PET-CT融合图像勾画的靶区与根据同机CT图像勾画的靶区体积均不同。13例患者GTVPET-CT均较GTVCT有所改变,差异有统计学意义。9例患者体积增大,其中体积增大明显(体积增大超过20%)者6例,平均增大36.5%,2例是由于PET-CT所见的肿瘤浸润范围超出CT所确定的肿瘤边界,4例是由于PET-CT发现了更多的转移淋巴结；4例患者靶区体积缩小,这与PET-CT图像能更好地显示肿瘤与周围正常组织的分界,使靶区更易于勾画有关。靶区的改变使脊髓最大受照射剂量Ds、肝脏V30、双侧肾脏V20和V25、胃平均照射剂量等指标发生了相应的变化,但变化不明显。

当然,本研究仍有很多缺陷及不足:(1)限于研究时限及患者经济水平,本研究样本量较少,仅13例。后续研究会进一步扩大样本量,提高研究的证据水平。(2)部分胰腺癌患者18F PET-CT代谢并不高,存在假阴性,主要与病灶过小、血糖水平过高及肿瘤病理类型等因素有关。本研究主要是通过检查前严格禁食及控制血糖、结合动态增强CT综合判断等措施来减少假阴性的发生率。后续研究随着样本量的扩大,希望能对此类患者进行单独研究。

综上所述,利用PET-CT融合图像指导局部晚期胰腺癌的放射治疗,可能更有利于准确勾画靶区,为胰腺癌三维适形放疗靶区确定提供了有效的新方法。但由于PET-CT价格昂贵,在临床应用中受到一定的限制。

4 利益冲突

所有作者声明本文不涉及任何利益冲突。

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