一种设备及非诊断性确定对象功能等效均匀剂量的方法
阅读：161发布：2020-05-17
专利汇可以提供一种设备及非诊断性确定对象功能等效均匀剂量的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种设备和一种非诊断性确定对象功能等效均匀剂量的方法。该设备包括单 光子 发射 断层 扫描装置，用于提供一对象的SPECT 肺 灌注影像； X射线 计算机断层扫描 系统，用于提供该对象的CT影像； 治疗 计划系统，用于提供该对象在接受放疗时体内的剂量分布情况； 图像处理 单元，用于将SPECT肺灌注影像和CT影像进行形变融合处理，形成融合图像；以及等效均匀 剂量计 算单元，该单元包含功能影像参数，等效均匀剂量计算单元对该融合图像内的参数和治疗计划系统获得的剂量分布进行 数据处理 ，从而获得该对象的功能等效均匀剂量。利用本发明的设备和方法计算出的功能等效均匀剂量在预测 放射性 肺炎方面具有更高的灵敏度和特异性。，下面是一种设备及非诊断性确定对象功能等效均匀剂量的方法专利的具体信息内容。
1.一种设备，其特征在于，所述设备包括：
单光子发射断层扫描装置，用于提供一对象的SPECT肺灌注影像；
X射线计算机断层扫描系统，用于提供所述对象的CT影像；
治疗计划系统，用于提供所述对象在接受放射治疗时体内的剂量分布情况；
图像处理单元，用于将来自单光子发射断层扫描装置的SPECT肺灌注影像和来自X射线计算机断层扫描系统的一套或多套CT影像进行形变融合处理，从而形成一融合图像；以及等效均匀剂量计算单元，所述等效均匀剂量计算单元包含功能影像参数，所述等效均匀剂量计算单元对所述融合图像内的参数和治疗计划系统获得的剂量分布进行数据处理，从而获得所述对象的功能等效均匀剂量。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述等效均匀剂量计算单元分别与所述的图像处理单元和所述治疗计划系统连接。
3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述等效均匀剂量计算单元包括fEUD计算模块。
4.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述的图像处理单元分别与所述单光子发射断层扫描装置和所述X射线计算机断层扫描系统连接。
在另一优选例中，所述的单光子发射断层扫描装置输出的影像和所述X射线计算机断层扫描系统输出的影像是针对同一身体部位的影像。
在另一优选例中，所述的身体部位包括肺部。
5.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述的设备还包括一输出设备，所述的输出设备用于输出所述的功能等效均匀剂量。
在另一优选例中，所述输出设备为显示器。
在另一优选例中，所述的输出设备与所述处理器单元电气连接。
在另一优选例中，所述的设备为医用设备。
在另一优选例中，所述设备用于检测或评估对象的放射性肺炎或患放射性肺炎的风险。
在另一优选例中，所述的对象为拟接受放疗的患者。
在另一优选例中，所述的对象为人。
6.一种非诊断性确定对象的功能等效均匀剂量的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(a)提供一患者的SPECT影像和CT影像；
(c)将所述患者的SPECT影像和CT影像进行形变融合，形成一融合图像；
(d)基于SPECT值，对所述融合图像进行功能影像区域划分，从而得到多个子功能区；
(e)基于治疗计划系统的放射治疗方案，获得患者体内各子功能区内各部位的剂量分布；以及
(f)对所述子功能区和子功能区内各部位的剂量进行功能等效均匀剂量处理，从而得出功能等效均匀剂量fEUD。
在另一优选例中，所述的SPECT影像为肺灌注影像。
在另一优选例中，所述患者的肺灌注影像通过SPECT进行肺灌注扫描获得。
在另一优选例中，所述患者的定位CT影像通过CT技术进行定位扫描获得。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述子功能区的划分方法为：以患者双肺中某一计数值为归一点，依照像素点计数值相对于归一点的百分比将所述功能影像区域分为多个子功能区。
在另一优选例中，所述归一点为SPECT最大计数值。
在另一优选例中，所述归一点为SPECT平均计数值。
所述子功能区的数量可以为若干个，直至一个体素点一个。
在另一优选例中，子功能区的数量为4个。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述百分比的等级数量与子功能区数量一致。
在另一优选例中，所述百分比分为4个等级，分别为[0,25％]、(25％,50％]、(50％,
75％]和(75％，100％]。
9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述fEUD依照下式计算：
式中，
fEUD为功能等效均匀剂量；
vi为相同总剂量的体素所占的体积；
μi为区域肺灌注显像指数；
dref为参考单次剂量；
di为患者体内第i子功能区内各部位的剂量；
α/β为功能影像区域组织的特性参数；
Di为每个体素(voxel)的总吸收剂量；
N为子功能区的数量；
a为体积参数。
10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，将各个子功能区的SFECT平均计数值分别除以双肺的SFECT归一点计数值得到区域肺灌注显像指数。
一种设备及非诊断性确定对象功能等效均匀剂量的方法
技术领域
背景技术
[0002] 放射治疗为治疗胸部肿瘤的重要方法，但是经放射治疗后的乳腺癌、胸部肿瘤和肺部肿瘤患者，放射性肺炎的发生率分别为1-5％，5-10％，5-50％。发生放射性肺炎的风险限制了临床对于靶区剂量的提升，从而降低了放疗对肿瘤控制的概率。高剂量照射引起肺内血管通透性的改变是反射性肺炎的发生原因之一。
[0003] 临床一直在寻找能准确预测放射性肺炎的指标，以期合理制定治疗方案，评估放疗副反应。目前常用的方法为剂量体积阈值法，即通过限定接受到一定吸收剂量的肺部容积百分比来限定肺组织所能受的放射剂量。但是不同的照射模式下，肺内吸收剂量分布的差异所引起的组织生物学响应也是不同的，因此传统指标不能准确预测放射性肺炎。
[0004] 本领域急需开发新的方法和设备来计算能准确预测放射性肺炎的指标。
发明内容
[0005] 本发明的目的是提供一种能够计算功能等效均匀剂量(fEUD)的方法和设备，所述功能等效均匀剂量可以准备预测放射性肺炎。
[0006] 在本发明的第一方面，本发明提供了一种设备包括：单光子发射断层扫描装置(single photon emission computed tomography,SPECT)，用于提供一对象的SPECT肺灌注影像；
[0008] 治疗计划系统(Treatment Planning System，TPS)，用于提供所述对象在接受放射治疗时体内的剂量分布情况。
[0009] 图像处理单元，所述图像处理单元用于将来自单光子发射断层扫描装置的SPECT肺灌注影像和来自X射线计算机断层扫描系统的一套或多套CT影像进行形变融合处理，从而形成一融合图像；
[0010] 以及含功能影像参数的等效均匀剂量计算单元，所述计算单元对所述形变融合图像内的参数和治疗计划系统获得的剂量分布进行数据处理，从而获得所述对象的功能等效均匀剂量(functional equivalent uniform dose，fEUD)。
[0011] 在另一优选例中，所述含功能影像参数的等效均匀剂量计算单元分别与所述的图像处理单元与所述治疗计划系统连接。
[0012] 在另一优选例中，所述含功能影像参数的等效均匀剂量计算单元包括fEUD计算模块。
[0013] 在另一优选例中，所述的图像处理单元分别与所述单光子发射断层扫描装置和所述X射线计算机断层扫描系统连接。
[0014] 在另一优选例中，所述的单光子发射断层扫描装置输出的影像和所述X射线计算机断层扫描系统输出的影像是针对同一身体部位的影像。
[0015] 在另一优选例中，所述的身体部位包括肺部。
[0016] 所述的设备还包括一输出设备，所述的输出设备用于输出所述的功能等效均匀剂量。
[0017] 在另一优选例中，所述输出设备为显示器。
[0018] 在另一优选例中，所述的输出设备与所述处理器单元电气连接。
[0019] 在另一优选例中，所述的设备为医用设备。
[0020] 在另一优选例中，所述设备用于检测或评估对象的放射性肺炎或患放射性肺炎的风险。
[0021] 在另一优选例中，所述的对象为拟接受放疗的患者。
[0022] 在另一优选例中，所述的对象为人。
[0023] 在本发明的第二方面，本发明提供了一种非治疗性和非诊断性的确定对象的功能等效均匀剂量(fEUD)的方法，所述方法包括以下步骤：
[0024] (a)提供一对象的SPECT影像和CT影像；
[0025] (c)将所述对象的SPECT影像和CT影像进行形变融合，形成一形变融合图像；
[0026] (d)基于SPECT值，对所述一形变融合图像进行功能影像区域划分，从而得到多个子功能区；
[0027] (e)基于治疗计划系统，获得患者体内的剂量分布，即患者在某一种放射治疗方案下，其体内各部位的剂量。
[0028] (f)对所述子功能区和子功能区内各部位的剂量进行功能等效均匀剂量处理，从而得出功能等效均匀剂量fEUD。
[0029] 在另一优选例中，所述的SPECT影像为肺灌注影像。
[0030] 所述患者的肺灌注影像通过SPECT进行肺灌注扫描获得。
[0031] 所述患者的定位CT影像通过CT技术进行定位扫描获得。
[0033] 在另一优选例中，归一点为SPECT最大计数值。
[0034] 在另一优选例中，归一点为SPECT平均计数值。
[0035] 所述子功能区的数量可以为若干个，直至一个体素点一个。
[0036] 在另一优选例中，子功能区的数量为4个。
[0037] 所述百分比等级与子功能区数量一致。
[0038] 在另一优选例中，所述百分比分为4个等级，分别为[0,25％]、(25％,50％]、(50％,75％]和(75％，100％]。
[0039] 所述fEUD依照下式计算：
[0040]
[0041] 式中，
[0042] fEUD为功能等效均匀剂量；
[0043] vi为相同总剂量的体素所占的体积；
[0044] μi为区域肺灌注显像指数；
[0045] dref为参考单次剂量；
[0046] di为患者体内第i子功能区内各部位的剂量；
[0047] α/β为功能影像区域组织的特性参数；
[0048] Di为每个体素(voxel)的总吸收剂量；
[0049] N为子功能区的数量；
[0050] a为体积参数。
[0051] 将各个子功能区的SFECT平均计数值分别除以双肺的SFECT归一点计数值得到区域肺灌注显像指数。
[0053] 图1为本发明的计算功能等效均匀剂量的方法；
[0054] 图2为SPECT肺灌注显像与定位CT融合图(红色为75％最大计数值线，黄色为50％最大计数值线，绿色为25％最大计数值线，蓝色为肺部轮廓线)；
[0055] 图3为单、双侧肺fEUD、gEUD及双侧肺V20、V5的分布正态性检验图；
[0056] 图4为高剂量侧肺fEUD的ROC曲线，曲线下面积为0.72。
具体实施方式
[0057] 本发明人经过广泛而深入的研究，首次开发了一种能够准确预测放射性肺炎的指标，该指标为功能等效均匀剂量(functional equivalentuniform dose，fEUD)。功能等效均匀剂量可以对患者的组织内剂量进行相应的差异作归一化处理，将每个体素点的剂量归一至参考剂量。实验表明功能等效均匀剂量(fEUD)在反映高剂量照射影响方面具有优势。本发明公开了计算等效均匀剂量的方法，在该方法中，将患者的SPECT影像和CT影像进行形变融合后形成融合图像，对所述形变融合图像进行功能影像区域划分，得到多个子功能区。
基于治疗计划系统在某一种放射治疗方案下，获得患者体内各部位的的剂量分布。对所述子功能区和子功能区内各部位的剂量进行功能等效均匀剂量处理，从而得出功能等效均匀剂量fEUD。
基于治疗计划系统在某一种放射治疗方案下，获得患者体内各部位的的剂量分布。对所述子功能区和子功能区内各部位的剂量进行功能等效均匀剂量处理，从而得出功能等效均匀剂量fEUD。
[0058] 本发明还公开了基于上述计算方法计算某一对象的功能等效均匀剂量(fEUD)的一种设备，该设备包括：单光子发射断层扫描装置、X射线计算机断层扫描系统、治疗计划系统、图像处理单元以及等效均匀剂量计算单元。
[0059] 在此基础上完成了本发明。
[0060] 本发明的主要优点包括：
[0061] (a)本发明的确定对象功能等效均匀剂量的方法，首次将功能影像信息融入等效均匀剂量，克服了体积-剂量参数对于剂量分布状态描述的不完整，并充分考虑了患者在肺功能状态上的个体化差异，能够得到更为准确的计算结果。
[0062] (b)本发明提供了全新的方法和设备来计算能准确预测放射性肺炎的指标功能等效均匀剂量，实验结果表明，利用本发明的设备和方法计算出的功能等效均匀剂量在预测放射性肺炎方面较传统体积-剂量参数有着更大的优势，具有更高的灵敏度和特异性。
[0063] 下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明，否则百分比和份数是重量百分比和重量份数。
[0064] 需要说明的是，在本专利的权利要求和说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0065] 实施例1
[0066] 1.材料和方法
[0067] 1.1病例
[0068] 选取2012年12月至2013年6月于上海交通大学医学院附属仁济医院放射诊疗科治疗的胸部肿瘤患者12名，上海交通大学附属胸科医院放疗科治疗的胸部肿瘤患者3名，其中治疗后发生放射性肺炎的6例，未发生放射性肺炎9例，病理类型：鳞癌7例,腺癌8例。全组患者中位年龄62岁(40-78岁)，男性14例，女性1例。接受过手术治疗的3例，所有患者既往均未接受过胸部放射治疗，放疗中位剂量66Gy(56-70Gy)，中位随访12个月(7-18月)。发生放射性肺炎的患者定义为经临床及影像学确诊，肺部症状依照CTCAE 4.03标准3级以上需积极治疗的病例。6例均为单侧放射性肺炎，肺炎发生于放疗的高剂量侧。
[0069] 所有患者均采用真空负压垫或热塑颈肩膜固定体位，GE HiSpeed NXi CT模拟机定位，层厚5mm，包全两肺。由医师在Philips Pinnacle 9.0放射治疗计划系统上勾画GTV等靶区，物理师制定放射治疗计划。所描述的肺部的体积均不包括GTV的体积。
[0070] 1.2 SPECT肺灌注显像及形变融合
[0071] 患者于放疗前行SPECT灌注显像。患者卧位经肘静脉注射99mTc标记的大颗粒聚合人血清白蛋白(99mTc-MAA)4mCi，5分钟后行肺灌注断层显像采集，SPECT机型为Philips Precedence。
[0072] 采用matlab R2013a软件编程，将SPECT影像与定位CT作形变配准，配准过程采用互信息作为相似性测度，选择B样条形变优化配准结果,选用Powell算法过程搜索。将配准后的SPECT影像以DICOM格式输出，导入Philips Pinnacle 9.0放射治疗计划系统融合(如图1所示)。
[0073] 1.3 SPECT肺灌注显像指数
[0074] 由于样本个体肺功能状态不一，为了更好地描述不同肺的功能情况，以双肺中最大SPECT计数值为归一点，依照像素点计数值相对于最大计数值的百分比将肺划为4个区域，[0,25％]、(25％,50％]、(50％,75％],(75％，100％]，取上述四个区域的SPECT平均计数值分别除以双肺的SPECT最大计数值，作为该区域肺灌注显像指数，并以此反映该区域的肺功能情况。
[0075] 1.4功能等效均匀剂量模型
[0076] 将各单位体积内的不同剂量依照线性二次模型归一到参考单次剂量下的总剂量值，并将区域肺灌注显像指数引入式1得式2。
[0077]
[0078] Di是每个体素(voxel)的总吸收剂量，vi为相同总剂量的体素所占的体积，a为体积参数。μi为区域肺灌注显像指数，dref为参考单次剂量。令该形式的EUD值为Functional EUD，用fEUD表示,当μi为常数1时，令该形式的EUD值为general EUD,用gEUD表示。
[0079] 依照Emami的数据[5]，当γ50、TD50(Gy)分别取2及24.5时，可求得肺组织的a值为1。预测放射性肺炎时，肺组织α/β值取3.3[6-8]。
[0080] 设参考单次剂量为2Gy，分别计算出每个病例单侧及双侧的fEUD值、gEUD值，同时记录pinnacle计划系统算出的双肺V5，V20值。
[0081] 1.5统计分析
[0082] 用IBM SPSS 21.0进行统计分析。
[0083] 将患者以是否发生放射性肺炎分组，将高剂量侧肺的fEUD、gEUD、双侧肺的fEUD、gEUD、V20、V5作独立样本t检验，观察是否存在组间差异，设显著性水平α为0.05。对组间显示有差异的指标行ROC检验，观察其能否取得有价值的临床阈值。
[0084] 将单侧肺fEUD与gEUD，双肺fEUD与目前常用的双肺gEUD、V5、V20等指标作配对t检验，进一步分析上述参数的统计学分布特征及彼此之间的相关性。
[0085] 2结果
[0086] 2.1样本数据总体分布形态
[0087] 本研究中患者单、双侧肺的fEUD、gEUD值及双侧肺的V20、V5如表1所示。分析上述各变量总体分布，设零假设为正态分布，分别行Kolmogorov-Smirnov检验，定p值<0.05为统计学差异判断标准，结果(见表2、图2)显示上述各变量p值均>0.05，符合正态分布，可行t检验和相关性分析。
[0088] 表1患者放疗计划一般剂量参数
[0089]
[0090]
[0091] 表2单、双侧肺fEUD、gEUD及双侧肺V20、V5的分布Kolmogorov-Smirnov检验结果[0092]
[0093] 2.2样本数据与放射性肺炎的相关性检验
[0094] 为了判断上述各指标在预测放射性肺炎方面的作用，将患者以有无放射性肺炎分组，对高剂量侧肺的fEUD、gEUD、双侧肺的fEUD、gEUD、V5、V20作独立样本t检验。表3显示高剂量侧肺的fEUD值在两组间显示出显著的统计学差异(p＝0.007)，未发生肺炎组的数值明显低于放射性肺炎组，其fEUD均值差3.84±1.19Gy，而其他指标无明显组间统计学差异(p>0.05)。
[0095] 表3高剂量侧肺fEUD与gEUD，双侧肺fEUD与gEUD、V20、V5在是否发生放射性肺炎分组上的独立样本t检验
[0096]
[0097]
[0098] 2.3高剂量侧肺fEUD值预测放射性肺炎能力分析
[0099] 为了探究高剂量侧肺fEUD值在预测放射性肺炎方面的能力，对高剂量侧肺的fEUD值作受试者工作特征曲线(receiver operating characteristic curve，ROC)曲线。图3显示高剂量侧肺的fEUD的ROC曲线，其曲线下面积为0.72，显示该指标在预测放射性肺炎方面有一定准确性。表4显示高剂量侧肺fEUD的ROC曲线坐标，其中，当fEUD值的阈值取21.025Gy时，约登指数(Youden’s Index)最大，为0.5，该阈值下fEUD预测放射性肺炎的灵敏度为60％，特异性为90％。
[0100] 表4高剂量侧肺fEUD的ROC曲线的坐标
[0101]fEUD Sensitivity(％) Specificity(％) Youden’sIndex
13.6400 100 0 0.0
15.0550 100 10 0.1
16.0800 100 20 0.2
17.5700 100 30 0.3
18.4700 100 40 0.4
18.5450 80 40 0.2
18.6900 60 40 0.0
18.9300 60 50 0.1
19.0850 60 60 0.2
19.3500 60 70 0.3
19.6650 60 80 0.4
21.0250 60 90 0.5
22.5250 40 90 0.3
22.8650 20 90 0.1
24.2900 20 100 0.2
26.5700 0 100 0.0
13.6400 100 0 0.0
15.0550 100 10 0.1
16.0800 100 20 0.2
17.5700 100 30 0.3
18.4700 100 40 0.4
18.5450 80 40 0.2
18.6900 60 40 0.0
18.9300 60 50 0.1
19.0850 60 60 0.2
19.3500 60 70 0.3
19.6650 60 80 0.4
21.0250 60 90 0.5
22.5250 40 90 0.3
22.8650 20 90 0.1
24.2900 20 100 0.2
26.5700 0 100 0.0
[0102] 2.4 fEUD值与其他指标的相关性分析
[0103] 为进一步探究fEUD与其他指标的关联性，将单侧肺的fEUD值与gEUD值，双侧肺的fEUD值与gEUD、V20、V5分别做配对样本t检验，关注其是否存在统计分布上的差异。表5显示单侧肺的fEUD与gEUD值以及双肺的fEUD与V20在分布上类似，无统计学差异(p>0.05)，提示这两组指标可能存在一定的内在相关性。而双肺的fEUD值与gEUD值、V5在统计分布上差异显著(p＝0.000)，显示该两组指标完全不同，其所反应的剂量分布特点各有侧重。对可能存在相关性的两组指标的进一步分析(表6)显示单侧肺的fEUD值与gEUD值呈显著线性关系(t＝0.815,p＝0.000)，提示当忽略两肺间功能差异的情况下，肺灌注显像指数的引入没有改变等效均匀剂量的分布形态。而双肺fEUD与V20之间线性相关度较弱(p>0.05)，提示虽然这两组指标所反映的剂量分布特点相似，但还是存在着本质的不同。
[0104] 表5单侧肺fEUD与gEUD，双侧肺fEUD与gEUD、V20、V5成对样本检验[0105] Mean±Std.Deviation p
fEUD–gEUDofrightlung -1.65±5.14 0.234
fEUD–gEUDofleftlung -0.84±3.71 0.395
fEUD–gEUDofbothlung 11.12±7.94 0.000
fEUD-V20ofbothlung 0.91±7.69 0.655
fEUD-V5ofbothlung -24.03±11.18 0.000
fEUD–gEUDofrightlung -1.65±5.14 0.234
fEUD–gEUDofleftlung -0.84±3.71 0.395
fEUD–gEUDofbothlung 11.12±7.94 0.000
fEUD-V20ofbothlung 0.91±7.69 0.655
fEUD-V5ofbothlung -24.03±11.18 0.000
[0106] 表6单侧肺fEUD与gEUD，双侧肺fEUD与V20的成对样本相关系数
[0107] N Coefficients p
fEUD&gEUDofsinglelung 30 0.843 0.000
fEUD&V20ofbothlung 15 0.182 0.516
fEUD&gEUDofsinglelung 30 0.843 0.000
fEUD&V20ofbothlung 15 0.182 0.516
[0108] 3讨论
[0109] 本研究首次将功能影像信息融入等效均匀剂量，尝试克服体积-剂量参数对于剂量分布状态描述的不完整，并考虑到患者在肺功能状态上的个体化差异。研究结果显示融合了SPECT肺灌注参数的等效均匀剂量模型在预测放射性肺炎方面较传统体积-剂量参数有着更大的优势。
[0110] 研究显示射线对肺组织血管的破坏作用是导致放射性肺炎的重要原因。Park HJ等回顾了近几十年中放射对肿瘤内血管影响的研究，当单次剂量超过10Gy后血流灌注明显减少，也证实了辐射对血管的破坏作用对放疗效果起着重要影响[9]。Glida G.Hillman等的研究发现单次12Gy大分割剂量照射后的肿瘤、肺组织的反应后，发现肺组织淋巴细胞及中性粒细胞大量渗出，炎性浸润中纤维组织生成[3]。进一步研究认为放射对于血管内皮细胞及肺上皮细胞的损伤，同时使肺泡膜增厚是导致放射性肺炎及肺组织纤维化的主要因素[4]。
[0111] SPECT肺灌注显像通过肺内放射性核素分布显示各部位的毛细血管分布、血流状况，反映局部肺组织功能的变化。Seppenwoolde Y等的研究依据SPECT显像将肺定义为功能区与非功能区[10]。Lawrence等同样用与SPECT肺灌注图像最大计数值的比值对肺部剂量加权平均后来描述肺的不同功能状态[1]。
[0112] 本研究中，双肺fEUD与gEUD呈现显著统计学差异，提示当考虑双肺之间功能的差异并突出剂量对于不同功能区域的影响时，即使剂量分布相同，不同肺组织的生物学响应也可能大相径庭。Bongers EM等的研究也证实对于一侧肺功能较差的患者，健侧肺组织对放射剂量十分敏感，建议将健侧肺的平均剂量控制在3.6Gy以下，远低于一般对于肺组织平均剂量的控制要求[2]。
[0113] 目前评估肺部放射损伤时通常将双肺作为整体考虑，因为肺容积一直随呼吸运动而变动，单侧肺的剂量体积直方图(Dose-Volume Histogram,DVH)可能不够准确[1]。有的单位固定选取某一呼吸时相上的图像来设计放疗方案，但大多数单位还是采用患者自由平静呼吸情况下采集的图像。为尽可能减少自由呼吸下肺体积的测量误差，多数研究采用双肺剂量-体积作为预测放疗副反应的指标[1]。但对于肺组织是否包含支气管，勾画肺时多少窗宽/窗位最合理，研究者们莫衷一是。SPECT肺灌注图像是在受试者长时间平静呼吸下采集的，其计数值同时也反应了肺组织的运动情况，反应肺功能区准确，克服了肺体积测量的不准确度。
[0115] 本研究在V20、V5等常用的剂量-体积参数无统计学差异的情况下，显示高剂量侧肺的fEUD值与放射性肺炎相关。虽然大样本的临床试验显示双肺的V5、V20、平均剂量均与放射性肺炎的发生相关，可是在临床实践中也发现在Vx相似的情况下，放射性肺炎的发生率不尽相同。Lawrence B.Marks等所著QUANTEC肺部放射剂量限值推荐V20≤30–35％，平均剂量≤20–23Gy[1]。Bongers EM等则建议将V5控制在50％以下[2]。本研究中，V20的剂量分布为26.627±6.74％，平均剂量(gEUD)的剂量分布为16.409±4.61Gy，均值低于QUANTEC推荐阈值，V5的剂量分布为51.56±11.43％，在Bongers研究建议的阈值附近，依然有大概率发生放射性肺炎，显示出传统体积-剂量参数的局限性。Baker R的研究同样证实了这点，其研究样本中大部分病例的肺平均剂量<6Gy，V20<20％，但放射性肺炎的发生率却达到了11％[11]。Stanic S等进一步的研究显示当肺的各剂量基线较低时，V5、V10、V20及平均剂量在是否发生放射性肺炎方面显示出差异[12]。肺灌注指数的引入，使单侧肺fEUD在预测放射性肺炎方面更灵敏，体现了生物功能指标的个体化优势。
[0116] 本研究的ROC检验得出建议的阈值为21Gy。Katherina P.Farr等发现类似fEUD的fMLD值在0-1级和2-5级的放射性肺炎之间存在明显差异，显示fMLD值>16Gy时发生2-5级放射性肺炎的几率高[13]，与本研究所得的数据接近，提示功能性生物均一剂量(functional uniform dose)可能是个体化治疗整体方案中的重要评判指标，为进一步大样本临床试验的参考依据。
[0117] Matsuo Y等的研究认为高剂量对肺组织的破坏作用可能大于较大范围的低剂量照射[14]，本研究中双肺的fEUD值与V20的分布形态相似而与V5的差异显著，显示出fEUD指标在反映高剂量照射影响方面的优势。
[0118] 研究显示双肺fEUD值无法预测放射性肺炎，而高剂量侧fEUD呈显著统计学差异，提示放射性肺炎的发生对于每侧肺组织而言也许是个独立事件，一侧高剂量肺的放射损伤并不能被另一侧低剂量照射所抵消。
[0119] 4结论
[0120] 引入肺灌注指数的单侧肺等效均匀剂量模型(fEUD)搭建了功能性影像与放疗计划评估间的桥梁，在预测放射性肺炎方面较体积-剂量指标有着更高的灵敏度、特异性，可作为一个新的剂量评价指标去探究放射线对肺组织的影响。
[0121] 在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
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