磁共振影像评估四维CT和深吸气屏气技术下肝癌SBRT实施精度的差异

doi:10.3969/j.issn.1006-5725.2025.07.017

摘要/Abstract

摘要：

目的探讨深吸气屏气（DIBH）技术和四维CT（4D-CT）技术下肝癌SBRT后的放射治疗精度差异，并分析其相关因素。方法回顾性分析2020年11月至2024年7月接受肝癌SBRT治疗的28例患者，患者均出现磁共振影像（MRI）上的局部形态学变化。其中，DIBH组11例，4D-CT组17例。在放疗后MRI上勾画局部放疗改变的区域（MMA），在定位CT生成若干剂量线。进行基于肝脏感兴趣区的形变配准后，选择最适形剂量线和MMA进行轮廓比较，从而得到了量化的精度指标。进一步分析了GTV、PTV、肝脏体积，体积变化等因素和精度指标的相关关系。结果 DIBH组的DSC精度是0.32 ~ 0.90，平均（0.66 ± 0.17），4D-CT组的DSC精度是0.49 ~ 0.80，平均（0.69 ± 0.10）。DIBH和4D-CT组的各精度指标上差异无统计学意义（P > 0.05）。在相关性分析中，DIBH组和4D-CT组的距离指标（HD、MDA、3D-CoMD）比适形指数（DSC、CIMI）表现更显著的相关。结论 DIBH和4D-CT的精度无显著差异，但DIBH的最高精度高于4D-CT。DIBH可作为评价肝脏SBRT放疗精度的有效工具。建议采用此种方法评估肝癌SBRT的治疗精度时，优先选择适形指标DSC和CIMI。

关键词: 立体定向体部放射治疗, 四维CT, 深吸气屏气, 磁共振影像, 放疗精度

Abstract:

Objective To compare the radiotherapy treatment accuracy between 4D-CT and DIBH following liver SBRT， and to illustrate the relevant factors. Methods A retrospective analysis was conducted on the clinical data of 28 liver cancer patients who underwent SBRT from November 2020 to July 2024， all of whom exhibited and localizedmorphological changes on magnetic resonance imaging （MRI）. Among them， 8 patients used DIBH， and 17 patients used 4D- CT. The areas of localized MRI-morphologic alterations （MMA） were delineated on post-therapeutic MRI. Different isodose structures were generated on the planning CT， and after performing deformation registration based on the liver's region of interest （ROI）， the most suitable isodose structure and MMA contours were compared to obtain quantitative accuracy indices. Correlations between factors such as GTV， PTV， liver volume， and volume changes， and the accuracy indices were analyzed. Results The DSC accuracy for the DIBH group was （0.66 ± 0.17）， range 0.32 ~ 0.90， while the DSC accuracy for the 4D CT group was （0.69 ± 0.10）， range 0.49 ~ 0.80. T-test analysis showed no significant statistical differences in accuracy indices between the DIBH and 4D CT groups （P < 0.05）. Correlation analysis revealed that， in both groups， distance-based indices （HD， MDA， 3D-CoMD） were more strongly correlated with accuracy indices than conformality indices （DSC， CIMI）. Conclusion There was no significant difference in treatment accuracy between the DIBH and 4D-CT groups， although the maximum accuracy in the DIBH group was higher than that in the 4D-CT group. This method can serve as an bench-markingtool for evaluating the accuracy of liver SBRT.It is recommended to prioritize the use of conformality indices， DSC and CIMI， when assessing the treatment accuracy of liver cancer SBRT using this approach.

Key words: stereotactic body radiotherapy, 4-dimensional computed tomography, deep inspiratory breath hold, magnetic resonance imaging, radiotherapy treatment accuracy

中图分类号:

R735.7

叶惠玲,陈郑超逸,黄奕涵,张英杰,张祥斌,蒲越虎,钟仁明. 磁共振影像评估四维CT和深吸气屏气技术下肝癌SBRT实施精度的差异[J]. 实用医学杂志, 2025, 41(7): 1044-1049.

Huiling YE,Zhengchaoyi CHEN,Yihan HUANG,Yingjie ZHANG,Xiangbin ZHANG,Yuehu PU,Renming ZHONG. Radiotherapy treatment comparison of liver SBRT between 4D⁃CT and deep inspiration breath hold troughmagnetic resonance imaging[J]. The Journal of Practical Medicine, 2025, 41(7): 1044-1049.

图/表 4

表1

图1

表2

图2

参考文献 27

1	CHOI S H， LEE B M， KIM J， et al. Efficacy of stereotactic ablative radiotherapy in patients with oligometastatic hepatocellular carcinoma： a phase ii study［J］. J Hepatol， 2024， 81（1）： 84-92. doi:10.1016/j.jhep.2024.03.003 doi: 10.1016/j.jhep.2024.03.003
2	BAE S H， CHUN S J， CHUNG J H， et al. Stereotactic body radiation therapy for hepatocellular carcinoma： meta-analysis and international stereotactic radiosurgery society practice guidelines［J］. Int J Radiat Oncol Biol Phys， 2024， 118（2）： 337-351. doi:10.1016/j.ijrobp.2023.08.015 doi: 10.1016/j.ijrobp.2023.08.015
3	OHRI N， TOMÉ W A， MÉNDEZ ROMERO A， et al. Local control after stereotactic body radiation therapy for liver tumors［J］. Int J Radiat Oncol Biol Phys， 2021， 110（1）： 188-195. doi:10.1016/j.ijrobp.2017.12.288 doi: 10.1016/j.ijrobp.2017.12.288
4	SENGUPTA C， NGUYEN D T， MOODIE T， et al. The first clinical implementation of real-time 6 degree-of-freedom image-guided radiotherapy for liver sabr patients［J］. Radiother Oncol， 2024， 190： 110031. doi:10.1016/j.radonc.2023.110031 doi: 10.1016/j.radonc.2023.110031
5	WEBSTER A， MUNDORA Y， CLARK C H， et al. A systematic review of the impact of abdominal compression and breath-hold techniques on motion， inter-fraction set-up errors， and intra-fraction errors in patients with hepatobiliary and pancreatic malignancies［J］. Radiother Oncol， 2024， 201： 110581. doi:10.1016/j.radonc.2024.110581 doi: 10.1016/j.radonc.2024.110581
6	钱涵，汪红艳，王凡. 呼吸触发前瞻门控在早期非小细胞肺癌立体定向放射治疗中剂量学优势［J］. 实用医学杂志， 2023， 39（1）： 86-91.
7	SIMPSON D R， LAWSON J D， NATH S K， et al. Utilization of advanced imaging technologies for target delineation in radiation oncology［J］. J Am Coll Radiol， 2009， 6（12）： 876-883. doi:10.1016/j.jacr.2009.08.006 doi: 10.1016/j.jacr.2009.08.006
8	GABRYŚ D， KULIK R， TRELA K， et al. Dosimetric comparison of liver tumour radiotherapy in all respiratory phases and in one phase using 4dct［J］. Radiother Oncol， 2011， 100（3）： 360-364. doi:10.1016/j.radonc.2011.09.006 doi: 10.1016/j.radonc.2011.09.006
9	PERSSON G F， SCHERMAN RYDHÖG J， JOSIPOVIC M， et al. Deep inspiration breath-hold volumetric modulated arc radiotherapy decreases dose to mediastinal structures in locally advanced lung cancer［J］. Acta Oncol， 2016， 55（8）： 1053-1056. doi:10.3109/0284186x.2016.1142115 doi: 10.3109/0284186x.2016.1142115
10	KLEIN T J， GILL S， EBERT M A， et al. CyberKnife xsight versus fiducial-based target-tracking： a novel 3d dosimetric comparison in a dynamic phantom［J］. Radiat Oncol， 2022， 17（1）： 154. doi:10.1186/s13014-022-02123-1 doi: 10.1186/s13014-022-02123-1
11	BODA-HEGGEMANN J， JAHNKE A， CHAN M K H， et al. In-vivo treatment accuracy analysis of active motion-compensated liver sbrt through registration of plan dose to post-therapeutic mri-morphologic alterations［J］. Radiother Oncol， 2019， 134： 158-165. doi:10.1016/j.radonc.2019.01.023 doi: 10.1016/j.radonc.2019.01.023
12	ZHONG R， WANG J， JIANG X， et al. Hypofraction radiotherapy of liver tumor using cone beam computed tomography guidance combined with active breath control by long breath-holding［J］. Radiother Oncol， 2012， 104（3）： 379-385. doi:10.1016/j.radonc.2011.11.007 doi: 10.1016/j.radonc.2011.11.007
13	BROCK K K， MUTIC S， MCNUTT T R， et al. Use of image registration and fusion algorithms and techniques in radiotherapy： report of the aapm radiation therapy committee task group no. 132［J］. Med Phys， 2017， 44（7）： e43-e76. doi:10.1002/mp.12256 doi: 10.1002/mp.12256
14	MUNKRES J R. Topology［M］. 2nd ed. Upper Saddle River NJ： Prentice Hall Inc， 2000： xvi， 537.
15	CHALANA V， KIM Y M. A methodology for evaluation of boundary detection algorithms on medical images［J］. IEEE Trans Med Imaging， 1997， 16（5）： 642-652. doi:10.1109/42.640755 doi: 10.1109/42.640755
16	PADDICK I， LIPPITZ B. A simple dose gradient measurement tool to complement the conformity index［J］. J Neurosurg， 2006， 105 Suppl： 194-201. doi:10.3171/sup.2006.105.7.194 doi: 10.3171/sup.2006.105.7.194
17	GRÉGOIRE V， MACKIE T R. State of the art on dose prescription， reporting and recording in intensity-modulated radiation therapy （icru report no. 83）［J］. Cancer Radiother， 2011， 15（6）： 555-559. doi:10.1016/j.canrad.2011.04.003 doi: 10.1016/j.canrad.2011.04.003
18	JUNG J， KIM H， YOON S M， et al. Targeting accuracy of image-guided stereotactic body radiation therapy for hepatocellular carcinoma in real-life clinical practice： in vivo assessment using hepatic parenchymal changes on gd-eob-dtpa-enhanced magnetic resonance images［J］. Int J Radiat Oncol Biol Phys， 2018， 102（4）： 867-874. doi:10.1016/j.ijrobp.2018.05.018 doi: 10.1016/j.ijrobp.2018.05.018
19	BODA-HEGGEMANN J， JAHNKE A， CHAN M K H， et al. Direct dose correlation of mri morphologic alterations of healthy liver tissue after robotic liver sbrt［J］. Strahlenther Onkol， 2018， 194（5）： 414-424. doi:10.1007/s00066-018-1271-9 doi: 10.1007/s00066-018-1271-9
20	DREHER C， SARRIA G R R， MIEBACH G， et al. Long-term characterization of mri-morphologic alterations after active motion-compensated liver sbrt： a multi-institutional pooled analysis［J］. Acta Oncol， 2023， 62（3）： 281-289. doi:10.1080/0284186x.2023.2187707 doi: 10.1080/0284186x.2023.2187707
21	SHARMA M， NANO T F， AKKATI M， et al. A systematic review and meta-analysis of liver tumor position variability during sbrt using various motion management and igrt strategies［J］. Radiother Oncol， 2022， 166： 195-202. doi:10.1016/j.radonc.2021.11.022 doi: 10.1016/j.radonc.2021.11.022
22	VAN HERK M. Errors and margins in radiotherapy［J］. Semin Radiat Oncol， 2004， 14（1）： 52-64. doi:10.1053/j.semradonc.2003.10.003 doi: 10.1053/j.semradonc.2003.10.003
23	FARRUGIA B， KNIGHT K， WRIGHT C， et al. A prospective trial demonstrating the benefit of personalized selection of breath-hold technique for upper-abdominal radiation therapy using the active breathing coordinator［J］. Int J Radiat Oncol Biol Phys， 2021， 111（5）： 1289-1297. doi:10.1016/j.ijrobp.2021.08.001 doi: 10.1016/j.ijrobp.2021.08.001
24	GUO B， STEPHANS K， WOODY N， et al. Online verification of breath‐hold reproducibility using kv‐triggered imaging for liver stereotactic body radiation therapy［J］. J Appl Clin Med Phys， 2023， 24（9）： e14045. doi:10.1002/acm2.14045 doi: 10.1002/acm2.14045
25	叶惠玲，钟仁明. 磁共振影像学改变评估肝癌立体定向放疗精度的研究进展［J］. 实用医学杂志， 2024， 40（22）： 3119-3123.
26	BOTTICELLA A， LEVY A， AUZAC G， et al. Tumour motion management in lung cancer： a narrative review［J］. Transl Lung Cancer Res， 2021， 10（4）： 2011-2017. doi:10.21037/tlcr-20-856 doi: 10.21037/tlcr-20-856
27	ZENG L， WANG X， ZHOU J， et al. Analysis of the amplitude changes and baseline shifts of respiratory motion using intra-fractional cbct in liver stereotactic body radiation therapy［J］. Phys Med， 2022， 93： 52-58. doi:10.1016/j.ejmp.2021.12.007 doi: 10.1016/j.ejmp.2021.12.007

项目	DIBH组（n = 11）	4D-CT组（n = 17）	t值	P值
年龄（x ± s）/岁	49.7± 18.1	53.2 ± 7.7	1.176	0.260
原发性肝癌			-	1.000^*
肝细胞癌	11（100.0）	16（94.1）
肝内胆管细胞癌	0（0.0）	1（5.9）
分期（巴塞罗那）			-	0.251^*
0/A/B	8（72.7）	8（47.1）
C	3（27.3）	9（52.9）
HBV（+/-）			-	1.000^*
+	10（90.9）	16（94.1）
-	1（9.1）	1（5.9）
TACE（+/-）			-	0.064^*
+	9（81.8）	8（47.1）
-	2（18.2）	9（52.9）
MRI 间隔（x ± s）/周	20.1 ± 9.7	23.4 ± 12.5	-3.806	0.010

因素	DIBH（n = 11）	4D-CT（n = 17）	t/Z值	P值
肝脏体积［M（P₂₅，P₇₅ ）］/cc	1 195.2（1 000.1，1 338.7）	1 236.5（1 105.0，1 440.0）	114.000	0.611
肝体积变化［M（P₂₅，P₇₅ ）］/ cc	-27.7（-76.8，17.5）	-1.4（-30.5，66.5）	126.000	0.298
MMA 体积［M（P₂₅，P₇₅ ）］/cc	112.7（29.4，202.5）	131.4（44.4，340.0）	117.000	0.527
剂量线体积［M（P₂₅，P₇₅ ）］/cc	138.3（65.0，205.5）	154.7（104.4，377.1）	121.000	0.413
剂量线［M（P₂₅，P₇₅ ）］/Gy	29.3（24.4，34.5）	33.5（26.5，38.3）	117.000	0.527
DSC［M（P₂₅，P₇₅ ）］	0.68（0.61，0.77）	0.71（0.64，0.78）	114.000	0.616
CIMI（x ± s）	0.47 ± 0.20	0.50 ± 0.12	0.562	0.582
HD［M（P₂₅，P₇₅ ）］/mm	23.49（13.96，32.21）	26.62（19.98，29.99）	112.000	0.679
MDA（x ± s）/mm	4.85 ± 2.92	4.90 ± 1.80	0.061	0.952
3D-CoMD（x ± s）/mm	9.94 ± 6.75	8.92 ± 4.48	-0.491	0.628
呼吸幅度（x ± s）/mm	-	14.17 ± 3.48	-	-
呼吸周期［M（P₂₅，P₇₅ ）］/s	-	6.2（6.1，6.3）	-	-