呼吸自适应计算机断层扫描：实时门控 4DCT 用于肺癌放疗的可行性研究 (REACT)

四维计算机断层扫描 (4DCT) 被认为是现代高精度立体定向消融体放射治疗 (SABR) 技术的护理标准。 临床 4DCT 通过在患者移动通过旋转 X 射线成像仪时同步采集 CT 切片和呼吸数据来工作。 CT 切片被分类为 5-10 个“相位图像”（呼气中期、呼气峰值、吸气中期、吸气峰值等）并拼接在一起形成 3D+呼吸诱导的肿瘤/器官运动或“4D” ' 呼吸解剖学的表示。 目前放射治疗的最佳实践是让临床医生在一张或多张 4DCT 相位图像上对肺部肿瘤进行手动勾画或“勾画轮廓”，以确保尽管有呼吸运动，但治疗光束仍能正确覆盖。 在存在不规则呼吸的情况下，处于相同呼吸阶段但在不同沙发位置成像的 CT 切片之间会出现不匹配。 结果，生成的图像会出现各种不连续性，包括截断、重复或重叠。 Yamamoto 发现，在 90%（50 人中有 45 人）的腹部和胸部患者扫描中，不规则呼吸会导致至少一个 >4mm 的错误。 4DCT 图像误差的主要后果是它们可以在不同的 4D 相位仓或不同的观察者之间引入高达 30% 的肿瘤体积和位置不确定性。

这可能会将肿瘤控制的可能性降低多达三分之一，并导致对健康肺组织进行不必要的照射，从而导致主要的剂量限制性副作用，如放射性肺炎，这种情况在多达 30% 的患者中是有症状的，在 30% 的患者中是致命的。 2%。 提议的解决方案是使用前瞻性规律性门控的实时门控 4DCT，这将首次在肺癌患者身上实施。

实时门控 4DCT 方法检测不规则呼吸事件，然后暂停 CT 光束。 我们将分析患者的呼吸模式，以前瞻性地实时采集门控。 实时门控4DCT确保只有在呼吸规律时才开启X光成像仪；否则扫描会暂停。 之前的研究已经证明了 4DCT 扫描门控对患者的好处：

• 呼吸运动错误减少 50%
• 减少成像剂量。 在 CT 扫描中描绘肿瘤和器官是肺癌患者放射治疗之旅的第一步。 准确描绘对患者的治疗结果至关重要，因为错误会在整个治疗过程中传播，并可能导致肿瘤部分的辐射剂量丢失或不必要地照射健康组织或器官。 不幸的是，用于描绘肺癌的最重要的成像模式 4DCT 很容易出错。 放射肿瘤学家 (RO) 面临着巨大的挑战，当 90% 的临床扫描出现严重的成像错误时，他们需要描绘肿瘤。 这些错误混淆了真实的肿瘤位置/形状，并将肿瘤控制的机会减少了三分之一。

成像错误的罪魁祸首是不规则呼吸：即自然呼吸变化，肺癌患者的呼吸变化会加剧，但临床扫描仪不会考虑。 提出了解决此问题的方法，即对 CT 扫描仪进行门控（即 暂停光束）每当发生可能产生成像伪影的呼吸状况时。

研究问题 主要终点是使用实时门控扫描的图像伪影数量将比传统扫描产生更少的伪影。

次要终点涉及检查图像质量和对治疗计划的影响以及对患者的益处：

1. 一致/可预测的图像质量：一致的图像质量将有助于放射肿瘤学家识别肿瘤和器官界面，从而减少描绘错误。
2. 治疗计划的改进：更准确的描述将导致治疗计划的改进，从而改善患者的治疗效果。

该临床试验是首次在人体中进行的试点可行性研究，因此旨在证明实时门控 4DCT 的可行性，以期进行疗效试验。 因此，将在广泛的患者呼吸条件下获取患者扫描，以优化实时门控技术，并计划进行更大的、假设驱动的 II 期临床试验。 实时门控 4DCT 软件将内置这些不稳定呼吸痕迹的自动切断功能。

当前研究的基本原理 计算机研究表明，实时门控 4DCT 方法可以将成像误差减少多达 50%，同时还将成像剂量减少 >20%。 据估计，目前使用传统 4DCT 的伪影率至少为 60%，可能高达 95%。 最多减少 35%（伪影较少的图像的 25%）在临床上是值得的。