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使用於放射治療心臟輪廓的圖譜
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公告日期:2022/05/30
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使用於放射治療心臟輪廓的圖譜

 

期刊來源:

A cardiac contouring atlas for radiotherapy.Radiotherapy and Oncology 122 (2017) 416–422


 報告者:游順隆醫學物理師     指導者:王銘志主任

                                    呂彥德醫師

背景:

    一篇對於1000名女性放射治療乳癌病患的研究中發現,心臟平均劑量每增加1格雷(Gy)就會增加百分之七點四的冠狀動脈病變的風險。然而心臟的平均劑量,並不適用於全部的心臟病變與劑量之間關係的指標,現在越來越多研究指出,將心臟結構劃分出更多小區塊(Segmentation),好區分心臟受傷病變區域與放射劑量之間的關係。本篇文獻提供了在治療計劃的電腦斷層影像,圈選輪廓Contouring冠狀動脈與左心室的圖譜,進而探討心臟病變位置與接受到多少劑量之間的關係。

材料與方法:

圖譜描述在心臟表面的左右房室間隔溝處,找出這些將心臟分成四個腔室的溝處,協助我們對於心臟輪廓描繪。圖1顯示我們可以看到房室間隔溝處是一條持續地延伸至心尖,分出心房與心室。右房室間隔溝處開始於前上方,在升主動脈的後方,然後它下降到心臟的前表面處,並繼續圍繞在銳利的心臟邊界Acute heart border,左房室間隔溝處上面最開始的部分在動脈後方,被主動脈與肺動脈遮擋,然後繞著心臟的鈍緣彎曲,與右心室間隔溝處的另一端相連在四個腔室的交接處,形成一個十字交接處。心臟表面的前後室間隔溝處,心室間隔溝處是位於心肌表面的前室間隔溝處在左心室與右心室之間的心臟表面,下降到心尖。但房室間隔溝處與心室間隔溝處在電腦斷層的成像,很難看出心室間隔溝處,因為在它們都是相同的影像灰階度,所以我們必須標出預先定義的平面,一個是間隔平面,一個是房室溝平面,因此這兩個平面可以將心臟分出四個腔室,並定義左心室的界線。

 

2顯示左心室的輪廓;粉紅色區包含整個心臟的範圍,而黃色區塊是將左心室細分為更小的區塊,底部 (Inferior )是二尖瓣延伸,側(Lateral) 是心臟的側壁,頂部 (Apiacl)是心尖的部分,心室間隔(Septal) 是區分左心室與右心室的區塊。而女性平均的室間隔 (Septal) 厚度收縮末期約為1.1公分舒張末期0.8公分,而本篇均使用1 公分來評估左心室的劑量。

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    圖3顯示冠狀動脈的輪廓;左前降冠狀動脈在前室間隔溝處,下降至心尖。左迴旋支在左房室間隔溝處中圍繞心臟左側下降至後表面至十字溝處。右冠狀動脈在右房室間隔溝處中行進,並在心臟邊界周圍向下延伸至後表面,也朝向十字溝處,後降支動脈(通常起源於右冠狀動脈)從後心室間隔溝處中的十字溝處向心尖延伸。而每個主冠狀血管的直徑從近端向遠端縮小,有篇對於90名女性血管造影的研究中顯示,平均冠狀動脈的直徑為3.2毫米,而在本篇的心臟圖譜中,每條冠狀動脈在從頭到尾都是4.0毫米,因此我們在電腦斷層影像上評估非常小範圍的冠狀動脈,會存在劑量的不準確性。

評估輪廓的相似重疊性,採用了Sorensen-Dice相似係數(DSC = 2Z/(X + Y)),其中X是參考圖譜輪廓的體積,Y是觀察者所畫圖譜輪廓的體積,Z是圖譜輪廓之間重疊的區域,相似係數值1.0表示完全一致,而相似係數值0表示不一致。接著為了評估圖譜輪廓表面之間的分離,採用了有方向性的Hausdorff平均距離(dH,avg)。這個指標是為了量測兩個分離的輪廓之間的距離,越小表示兩者之間的距離越接近,其中是參考圖譜輪廓的每個點,是觀察者所畫圖譜輪廓的每個點,兩者之間最短距離的點,把每個最短距離的點平均,而得到平均距離等於dH,avg(X,Y)。處方劑量的給予50格雷25次的分次劑量,使用百分之95的包覆整個全乳計畫靶體積 (Planning Target Volume),而百分之85的包覆內乳和內側鎖骨上窩淋巴結。使用3種不同的技術,分別評估心臟的冠狀動脈,以及左心室所接受到的劑量;(1)相切順行照野加寬技術(PWT)(2)順行斜照胸骨旁光子技術(OPP)(3)傳統混合電子/光子直接胸骨旁技術(E-/MV )

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結果:

    表3顯示左心室的平均相似係數為0.91,而左心室更小細節的區塊相似係數平均介於0.60 0.73 之間,顯示輪廓之間有相當大的重疊,平均Hausdorff dH,avg距離範圍為1.52.2毫米。對於冠狀動脈更小細節的區塊,平均相似係數在0.100.53之間,儘管重疊較差,但輪廓之間的距離並不大,因為HausdorffdH,avg僅為幾公分,範圍為1.35.1毫米正常組織左心室與冠狀動脈,越接近照野邊緣 (Field edge),輪廓的不同導致劑量誤差越大,如左前降冠狀動脈,中遠段的誤差在三種技術上的劑量誤差都偏大,其實代表目前本篇研究還是不容易整合冠狀動脈的圈選輪廓來探究其劑量的變化,正常組織越小在影像上就越難定義清楚,以及評估劑量的準確性。
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討論:

    描繪冠狀動脈輪廓沒有預期來得重現性,因為難以描繪出細長、不規則的形狀,以及體積小等問題。評估描繪出輪廓對放射治療劑量上的差異,發現靠近照野邊緣輪廓的劑量變化比其他輪廓大得多。而低分次與傳統放射治療在於乳癌治療上的優勢;總劑量低、心臟的平均劑量也降低,並且與傳統放射治療達相似的生物等效劑量,甚至可以降低病人舟車勞頓等問題。本篇研究上的一些限制;(1)腫瘤科醫師沒有經過專業心臟描繪訓練、(2)治療計畫電腦斷層影像上,解剖構造的不同,例如有些女性患者的左前降冠狀動脈近視為環狀,因此無法辨識此位置。(3)心室間隔溝處的位置可能會有所不同,例如少數的患者有擴張性心肌疾病。提升冠狀動脈和左心室輪廓的未來趨勢;(1)顯影劑可提升影像上的對比,以致提升冠狀動脈的描繪、(2)降低因呼吸移動和心臟動規律跳動導致的模糊、(3)磁振造影的影像融合、(4)自動描繪心臟輪廓的模式、(5)影像導引放射治療可提升治療中位置的準確性,也可幫助心臟接受劑量的不確定性。

結論:

    此研究提供在電腦斷層影像中描繪左心室與冠狀動脈輪廓,進而評估左心室,和冠狀動脈接受之輻射劑量,以及心臟輻射劑量與臨床結果的相關性。 

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裝飾用圖片 更新時間:2022/5/30 16:05
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