研究背景

大多以手術切除治療為主，但是對於一些癌症前期(Early Stages)的病 患常會以手術後再合併放射治療或化學治療加強治療，以徹底殺死肉 重視且深入去探討的。1970年代電腦斷層(Computed Tomography; CT) 的發明，提供了三度空間的影像，放射治療技術也因為影像技術的進 步 由 傳 統 的 二 維 放 射 治 療 技 術 演 進 到 三 維 順 形 放 射 治 療 技 術 (3D-Conformal Radiotherapy, 3D-CRT)、進而發展到強度調控放射治療 技術(Intensity Modulated Radiation Therapy, IMRT)，治療的方針也由 早期的大範圍照射治療，演變成順形治療，進而到局部強度調控治療，

使得放射治療劑量分布更為理想。

近年來放射治療技術發展進步快速，強度調控放射治療是目前相 當成熟的放射治療技術且廣為國內外各大醫學中心臨床治療使用，用

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來提高腫瘤控制率(Tumor Control Probability, TCP)並降低正常組織及 危 急器官 的輻射劑 量，以 減少產生 併發症 的機率(Normal Tissue Complication Probability, NTCP)。但是對於胸腔腫瘤放射治療，在提 高腫瘤區域治療劑量同時，卻往往受限於周圍正常肺組織耐受劑量

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近幾年，在國際上以肺功能為研究主題之相關期刊論文篇幅與引 用次數逐年增加(如圖1)，Web of Science，簡稱WOS，為1997年間，

由美國Thomson Reuters建置之網際網路版引用文獻索引資料庫系統，

圖1(A)為每年有關肺功能影像所發表的研究論文，自2007年，每年都 有450篇以上的篇數。圖1(B)為每年被其他論文引用的次數。由此可 知以肺功能為主題之研究為近年醫學影像研究之熱門議題。另外，近 年在國際放射治療相關研究中，許多很好的期刊文獻都發表了，在製 作放射治療計畫時，使用診斷檢查(如：MRI)或核子醫學造影(如：

Scintigraphy、SPECT)、正子造影 (如：PET)等影像資訊，參考肺功 能影像(Functional Image)，製作功能性治療計畫，將不同程度的肺功 能區域區分出來，給予適當射束角度、照野大小及比重安排，避開功 能性肺區，在增加腫瘤劑量同時，著重給予高肺功能肺區耐受劑量標 準限制以內較低的輻射劑量照射，這樣更能有效的減低功能性肺區的 輻射傷害，減少治療病發症發生，以增進病患癒後生活品質及存活率 [4, 7- 20, 26]。

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(A) (B)

圖1. Web of science文獻索引[5]。 (A)為每年有關肺功能影像所發表的 研究論文，自2007年，每年都有450篇以上的篇數。(B)為每年被其他 論文引用的次數。

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回顧過去相關研究，功能性放射治療計畫多以參考功能性檢查影 像為主，如核子醫學閃爍造影(Nuclear Scintigraphy)[8- 9, 21]、正子造 影(Positron Emission Tomography, PET)[12- 13]、正子暨電腦斷層掃描 (PET/CT)[22]、單光子放射斷層掃描(Single-Photon Emission Computed Tomography, SPECT)[10- 11, 23] 、 單 光 子 造 影 暨 電 腦 斷 層 掃 描 (SPECT-CT)[24- 26]、電腦斷層掃描[27]、惰性氣體氙-電腦斷層掃描 (Xenon-enhanced computed tomography, Xe-CT)[28] 、 磁 振 造 影 (Magnetic Resonance Imaging, MRI)[7, 29]、超高極化惰性氣體氙-磁振 造 影 (Hyperpolarized ¹²⁹Xe-Magnetic Resonance Imaging ,

129Xe-MRI)[30]，然而這些方式並沒有實際應用在放射治療領域製作 床上為解決這樣的問題而發展了四維電腦斷層掃描(Four-Dimensional Computed Tomography, 4D-CT)檢查技術，用來觀察在呼吸運動下，腫 瘤形狀變化與運動情形，這樣的影像資訊，提供了醫生更精準的定義 出腫瘤範圍給予適當治療靶體積之圈選，其主要目的為使腫瘤不會因 為呼吸運動所造成的位移變化而有照射劑量不足；周圍正常組織又可

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避免因為考慮呼吸運動導致腫瘤位移而將腫瘤治療靶體積圈選過大 使腫瘤周圍器官組織照射過多不必要之輻射劑量。參考4D-CT影像資 訊定義腫瘤及正常組織輪廓(Contour)的方式比起過去只有根據醫師 經驗數據擴大一定邊界及RTOG (Radiation Therapy Oncology Group) 報告作為腫瘤及正常組織定義之參考準則，更能適應每一位不同狀況 的病患。所以，目前已有許多國內外醫療中心機構已將4D-CT掃瞄列 為胸腔腫瘤放射治療病患治療前之定位例行性檢查之一。另外，在國 內外放射科學領域中對於影像對位(Image Registration)演算法已有相 當程度的應用經驗，將放射影像結合影像處理技術之運用，然而各種 非小細胞肺癌(Non-Small Cell Lung Cancer, NSCLC)的小腫瘤病例做 為研究主題，對於較大體積之肺癌並無相關研究，為了提高胸腔腫瘤 及最大吐氣兩相位之CT 影像，利用光流法(Optical Flow Method)透過