錐形束CT評(píng)估鼻咽癌調(diào)強(qiáng)放療擺位誤差及其對(duì)劑量分布的影響

徐 升 張軍寧 周菊英 符天曉 徐久宏 陳 龍 陳 浩

本文運(yùn)用Varian23EX機(jī)載千伏級(jí)錐形束CT(Kilovolt cone-beam CT，KV-CBCT)掃描鼻咽癌調(diào)強(qiáng)放療患者，研究擺位誤差對(duì)劑量的影響。

1 資料與方法

1.1 一般資料

2011年4月至2013年2月我院收治的初治鼻咽癌患者15例，病理活檢證實(shí)均為低分化鱗癌，年齡23～65歲，中位年齡58歲。其中男性11例，女性4例，卡氏評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)(karnofsky performance status，KPS)≥80。所有患者放療前輔助檢查與處理：血常規(guī)、肝腎功能、胸部正側(cè)位片、腹部B超、鼻咽部和頸部增強(qiáng)CT和MIR掃描、放療前口腔病處理。

1.2 主要設(shè)備

Varian公司23EX醫(yī)用直線加速器及機(jī)載OBI-CBCT圖像采集與處理平臺(tái)；Siemens歡悅CT模擬定位機(jī)；Varian公司的Eclipse治療計(jì)劃系統(tǒng)；Medtec公司碳素纖維底架及頭枕；Medtec公司頭頸肩熱塑膜固定面罩；Lap-laser公司三維坐標(biāo)定位系統(tǒng)等。

1.3 方法

1.3.1 定位與影像檢查 患者取仰臥位，用頭頸肩熱塑面罩固定于碳素纖維底板上，在CT模擬掃描時(shí)確定體表三點(diǎn)標(biāo)記。掃描范圍上界達(dá)頭頂，下界達(dá)鎖骨頭下20 mm，鼻咽及頸部擬治療區(qū)域3 mm薄層掃描，其余區(qū)域?qū)娱g距5 mm掃描。每位患者治療過程中行6次CBCT掃描：即首次治療時(shí)及其后每周1次，15例患者總共90次掃描。以計(jì)劃中心點(diǎn)為原點(diǎn)建立三維坐標(biāo)系，獲得左右X軸(右側(cè)為正)、頭腳Y軸(腳側(cè)為正)、腹背Z軸(腹側(cè)為正)及水平面旋轉(zhuǎn)(順時(shí)針為正)的擺位偏差數(shù)值，其后治療床自動(dòng)糾正擺位誤差實(shí)施治療。

1.3.2 靶區(qū)定義 根據(jù)ICRU50號(hào)和62文件原則勾畫靶區(qū)和重要器官：腫瘤靶區(qū)(gross tumor volume，GTV)，其中GTVnx(GTV nasophaiynx)代表原發(fā)腫瘤大體瘤體積，GTVnd(GTV node)代表轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)大體瘤體積。CTV1代表原發(fā)灶臨床靶體積，CTV2包涵CTV1及全部鼻咽腔預(yù)防照射區(qū)。CTVnd包涵GTVnd及頸部預(yù)防照射區(qū)。計(jì)劃靶區(qū)(planning target volume，PTV)為上述對(duì)應(yīng)各靶區(qū)外擴(kuò)5～10 mm確定。GTVDX表示X%的體積的受照劑量。

1.3.3 未作糾正的劑量分布與原計(jì)劃比較 將每例患者不做修正的實(shí)際治療中心移植至該患者定位CT或MR圖像中，其余參數(shù)不變，包括射線角度、射野形狀、處方劑量、危險(xiǎn)器官限值等，不進(jìn)行重新優(yōu)化，此時(shí)劑量曲線分布情況及DVH(Dose-volume histogram)圖反映出該患者不作糾正時(shí)靶區(qū)和危及器官受照劑量。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

2 結(jié)果

2.1 在三維方向及水平旋轉(zhuǎn)方向的擺位誤差

15例患者90次CBCT掃描在X、Y、Z和旋轉(zhuǎn)方向上的擺位誤差見表1。

表1 15例患者錐形束CT掃描在X、Y、Z方向及旋轉(zhuǎn)誤差

Max為單次最大誤差，Min為單次最小誤差。

2.2 擺位誤差對(duì)靶區(qū)劑量分布的影響

在定位CT片上以未作糾正的中心模擬劑量分布與原始計(jì)劃作比較，兩者各靶區(qū)劑量參數(shù)減少率見表2。

表2 未糾正中心劑量分布與原始定位計(jì)劃劑量減少率比較/%

2.3 擺位誤差對(duì)OAR(organs at risk)劑量分布的影響

擺位誤差對(duì)OAR劑量分布的影響見表3。

3 討論

放射治療是鼻咽癌的首選治療方案，用調(diào)強(qiáng)技術(shù)治療鼻咽癌受到熱切關(guān)注[1]。而控制擺位誤差是放療

質(zhì)量保證的重要一環(huán)，成為目前研究的熱點(diǎn)。

糾正放療擺位誤差的方法有：射野驗(yàn)證片只能依靠二維重建，利用骨性標(biāo)志進(jìn)行比較；電子門電路成像(EPID)雖具有實(shí)時(shí)優(yōu)勢(shì)，但圖像分辨率較低，不能進(jìn)行旋轉(zhuǎn)誤差的糾正；治療療程中利用CT模擬機(jī)測(cè)量缺乏實(shí)時(shí)性，不能得到因治療室與模擬CT室的差異引起

表3 危及器官劑量分布變化率/%

危及器官 DmaxD1腦干-3.14～12.58-3.081～0.97脊髓-2.91～21.36-2.01～7.56*視交叉-7.25～14.77-7.13～13.25腮腺-13.87～18.72△-6.84～9.21▲

觀察指標(biāo)：*為D1cc，△為D50，▲為Dmean，其中Dmax為該組織最大受照劑量，D1為該組織1%體積受照劑量，D1cc為l立方厘米體積受照劑量，D50為50%體積受照劑量，Dmean為平均受照劑量。

的誤差；機(jī)載MV-CBCT利用加速器的高能X線實(shí)時(shí)成像，對(duì)軟組織分辨率差。機(jī)載KV-CBCT不僅可以實(shí)時(shí)形成骨和軟組織分辨率均很高的三維容積圖像，而且圖像與計(jì)劃CT圖像成像條件更為接近，可以通過自動(dòng)或加手動(dòng)方式與計(jì)劃CT圖像在線匹配，進(jìn)行靶區(qū)和周圍器官的大小、形狀、位置匹配；精準(zhǔn)糾正放療體位改變引起線性和旋轉(zhuǎn)誤差，監(jiān)測(cè)和通過相應(yīng)措施糾正治療過程中腫瘤或正常組織變形所帶來的劑量學(xué)變化。按照Bijhold 等[2]的方法，把擺位誤差分解為系統(tǒng)誤差(∑)和隨機(jī)誤差(δ)?！茷樗蟹执螖[位誤差的平均值，δ為所有分次擺位誤差的標(biāo)準(zhǔn)差。應(yīng)用Stroom等[3]推薦公式MPTV=2∑+0.7δ(可使99%臨床靶體積包含在95%的處方劑量線范圍內(nèi))來計(jì)算臨床體積到計(jì)劃體積的外放邊界(MPTV)。在本研究中，放療中心點(diǎn)系統(tǒng)誤差在X、Y、Z三維方向上平均值分別為0.96 mm、-1.32 mm、0.78 mm，旋轉(zhuǎn)偏差為-0.83度；隨機(jī)誤差為1.53 mm、2.42 mm、1.22 mm，旋轉(zhuǎn)偏差為0.98度(P<0.05)?？傻贸鑫铱票茄拾㎝PTV的最小值：X、Y、Z方向分別為2.99 mm、3.63 mm、2.31 mm。Pehlivan 等[4]研究認(rèn)為：系統(tǒng)誤差為不超過1 mm，隨機(jī)誤差在2 mm左右。本研究在系統(tǒng)誤差較之偏大，隨機(jī)誤差相仿。Dionisi等[5]研究認(rèn)為：系統(tǒng)誤差在1.0～1.2 mm之間，隨機(jī)誤差在1.4～1.9 mm波動(dòng)。與本研究比較有一定不同。考慮機(jī)器條件和熱塑膜面罩制作等實(shí)驗(yàn)情況有所不同使然。

臨床研究發(fā)現(xiàn)3%～5%的劑量改變可使腫瘤放療的有效率下降及正常組織并發(fā)癥增加。ICRU24號(hào)報(bào)告指出靶區(qū)劑量偏離5%可能使原發(fā)灶失控或并發(fā)癥增加。在本研究中，雖然有擺位誤差等因素的存在，GTVnxD95、GTVndD95、CTV2D95、PTV2D95和PTVndD95的劑量變化都有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，但變化范圍都小于3%(與計(jì)劃設(shè)計(jì)比較)，滿足臨床劑量、體積優(yōu)化要求。但周圍危及器官的劑量變化顯著，在本究研中，腦干Dmax與原計(jì)劃比較最大增加率達(dá)12.58%，脊髓為21.36%，視交叉為14.77%，腮腺D50最大增加率達(dá)18.72%。這對(duì)保護(hù)腦干、脊髓、腮腺等周邊重要組織非常不利。王鑫等[6]報(bào)告：在鼻咽癌調(diào)強(qiáng)放療中，當(dāng)擺位誤差為2 mm時(shí)，GTV D95、PTVD95均未出現(xiàn)劑量減少超過3%，而OAR劑量超過原計(jì)劃5%～10%的機(jī)會(huì)增多。在線校正擺位誤差對(duì)降低OAR的劑量可能更有現(xiàn)實(shí)意義。當(dāng)然，影響腫瘤、危及器官吸收劑量與原始定位計(jì)劃出現(xiàn)偏差還有其它因素，包括患者的呼吸運(yùn)動(dòng)、患者體重變化、療程中瘤體變化、正常組織的變形等等，但擺位誤差是其中很重要的一個(gè)方面。

總之，鼻咽癌做調(diào)強(qiáng)放療時(shí)使用影像引導(dǎo)放療能發(fā)現(xiàn)并糾正擺位誤差，提高放療準(zhǔn)確性，對(duì)保護(hù)周邊組織、降低放療副作用優(yōu)勢(shì)明顯。是精確放療質(zhì)量控制與保證的行之有效的手段。但由于用CBCT修正一次擺位誤差大概花費(fèi)10 min時(shí)間，動(dòng)調(diào)調(diào)強(qiáng)放療時(shí)間也在10 min左右，危重或年老體弱患者不適合作為常規(guī)使用。此外機(jī)器負(fù)荷、人力限制，患者額外輻照等也限制了其使用頻率。

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