食管超聲下鈦夾基準(zhǔn)標(biāo)記對食管癌內(nèi)擴邊變化的評估作用

郭金棟　李明峰　趙　蕾　王家明　呂長興　劉　俊

作者單位：200030 上海市胸科醫(yī)院放療科(郭金棟，趙　蕾，王家明，呂長興，劉　俊)；200052 上海市解放軍第四五五醫(yī)院(李明峰)

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食管超聲下鈦夾基準(zhǔn)標(biāo)記對食管癌內(nèi)擴邊變化的評估作用

郭金棟李明峰趙蕾王家明呂長興劉俊

作者單位：200030 上海市胸科醫(yī)院放療科(郭金棟，趙蕾，王家明，呂長興，劉俊)；200052 上海市解放軍第四五五醫(yī)院(李明峰)

【摘要】目的通過實時透視食管超聲下置入的鈦夾位移，評估食管病灶內(nèi)擴邊的影響因素及變化規(guī)律。方法對60例食管癌患者，食管超聲探察病灶，病灶的上下端置入金屬鈦夾做基準(zhǔn)標(biāo)記，在模擬放療體位下直接采集透視圖像分析，分別記錄平靜呼吸和屏氣狀態(tài)下鈦夾的空間位移。結(jié)果60例患者完成試驗，74個病灶，137枚鈦夾被置入。透視觀察到134個(97.8%)，鈦夾脫落中位時間為23天，無Ⅲ度以上鈦夾置入相關(guān)性不良反應(yīng)。鈦夾運動呈規(guī)律性振動，振動頻率與呼吸運動和心臟搏動相關(guān)。在平靜呼吸狀態(tài)下，鈦夾移動的極值和中值分別為：頭腳方向：(0.7～14.0 mm，7.5 mm)、左右方向(0.4～5.6 mm，2.0 mm)、前后方向(0.6～9.0 mm，2.3 mm)；在屏氣狀態(tài)下，鈦夾移動的極值和中值分別為：頭腳方向(0.2～3.3 mm，1.5 mm)、左右方向(0.2～3.3 mm，1.1 mm)、前后方向(0.3～3.7 mm，1.5 mm)。結(jié)論呼吸運動、心臟搏動、食管病灶位置影響食管病灶內(nèi)擴邊值，其中呼吸運動是主要因素。食管超聲鈦夾基準(zhǔn)標(biāo)記下的實時透視技術(shù)，安全可靠。

【關(guān)鍵詞】食管腫瘤；放射；療法；金屬鈦夾；食管超聲內(nèi)鏡；靶區(qū)位移

(ThePracticalJournalofCancer,2015,30:0076～0079)

食管癌的標(biāo)準(zhǔn)放射治療方案是根據(jù)三維CT重建的靶區(qū)行三維適形或調(diào)強放療。ICRU50[1]報告和ICRU62增刊[2]對靶區(qū)有詳細的定義。其中，內(nèi)靶區(qū)(internal target volume，ITV)包括臨床治療靶區(qū)(clinical target volume，CTV)和內(nèi)擴邊(internal margin，IM)。其中IM是指考慮到患者本身內(nèi)部器官的運動而引起CTV的范圍、形狀和位置的變化所作的邊緣擴大。本文探討了經(jīng)食管超聲探查病灶鈦夾標(biāo)記基準(zhǔn)下，通過實時透視鈦夾位移，研究食管病灶I(lǐng)M的影響因素及變化規(guī)律。

1資料與方法

1.1一般資料

依據(jù)第6版UICC-AJCC TNM食管癌分期標(biāo)準(zhǔn)，選擇2012年10月至2013年12月接受食管超聲探查病灶鈦夾標(biāo)記基準(zhǔn)的食管癌患者共60例，其中小細胞癌2例、低分化3例、鱗癌 55例，患者中位年齡61歲(41～75歲)(表1)。

1.2方法

所有患者治療前行食管超聲探查，探查范圍包括食管癌原發(fā)病灶、食管周淋巴結(jié)。探查方法：①結(jié)合CT影像、食管鏡下所見，從腫瘤上緣以上 5.0 cm至腫瘤下緣以下 5.0 cm連續(xù)觀察。于腫瘤所在位置每 0.5 cm環(huán)食管腔掃描一次。仔細觀察腫瘤所處的位置、浸潤深度、范圍及與周圍鄰近臟器的關(guān)系、淋巴結(jié)數(shù)目和大小，測量病變的長度和最大厚度，取組織活檢，在超聲探查的上下邊界各置一鈦夾標(biāo)記。將圖像存入可讀寫光盤；②食管鏡下出現(xiàn)非原發(fā)病灶處黏膜出現(xiàn)充血、糜爛、斑塊狀增厚、乳頭狀增厚、NBI提示黏膜異常，進一步食管超聲探查并取病理做鈦夾標(biāo)記。

1.3食管超聲下鈦夾的置入

①在病灶的臨界正常粘膜處置入鈦夾；②置入后再行內(nèi)鏡和超聲檢查鈦夾固定情況；③在多病灶的每個邊界各置入相應(yīng)鈦夾；④食管胃交界處癌的遠端至少置入兩枚鈦夾；頸段食管癌的上界過高，接近會厭處的患者，不行鈦夾標(biāo)記。因狹窄而內(nèi)鏡器械不能通過的病灶，只做上界標(biāo)記。

1.4臨床鈦夾觀察與數(shù)據(jù)記錄

①鈦夾植入后2 h內(nèi)空腹在模擬機下透視觀察；②觀察體位與放療體位一致：平臥、不做吞鋇造影、禁止吞咽動作；③正交位透視(00和900)，平靜呼吸狀態(tài)下每個角度20 s，屏氣15 s，數(shù)據(jù)采集卡記錄視頻資料；④記錄每個鈦夾的三維動度(x、y、z)，每個軸向數(shù)值由同一記錄者讀取三次并取平均值確定。觀察鈦夾每個軸向動度的頻率，并分別記錄相關(guān)頻率的動度；⑤呼吸運動幅度以膈運動為代表，記錄呼吸頻率，以雙側(cè)膈頂動度的平均值表示橫膈的動度；記錄心臟跳動頻率，屏住呼吸狀態(tài)下記錄心臟搏動幅度(心室，心腰的空間搏動幅度)；⑥視頻分析采用QickTime軟件每秒30幀，逐幀讀取圖像分析，按透視放大比率(內(nèi)嵌刻度線)讀取鈦夾移動幅度。

1.5統(tǒng)計學(xué)方法

應(yīng)用SPSS 20.0軟件對鈦夾三維方向位移進行分析。鈦夾不同狀態(tài)下的三維方向位移比較行配對t檢驗，同一患者病灶上下端鈦夾移動幅度成組配對t檢驗，P<0.05差異有統(tǒng)計學(xué)意義。鈦夾位移幅度與橫膈運動幅度、心臟搏動幅度、鈦夾所在位置行Pearson法相關(guān)分析，P<0.01差異有統(tǒng)計學(xué)意義。鈦夾頭腳方向位移幅度與橫膈運動幅度、鈦夾所在位置的關(guān)系行多元線性回歸分析，采用全部入選法建立回歸方程，方程有效性經(jīng)方差分析(F檢驗)，P<0.05有效。

2結(jié)果

2.12組患者一般資料比較

60例患者完成試驗，74個病灶，137個鈦夾被植入，透視觀察到134個(97.8%)，鈦夾脫落中位時間為23天，鈦夾置入相關(guān)性不良反應(yīng)：發(fā)熱3例，Ⅰ度出血32例，Ⅱ度出血1例，未觀察到相關(guān)性穿孔和腸梗阻等Ⅲ度及Ⅲ度以上不良反應(yīng)(表1)。

表1　一般資料

2.2鈦夾振動頻率與呼吸頻率、心臟搏動頻率的關(guān)系

在平靜呼吸狀態(tài)下，三維空間中所有鈦夾運動呈規(guī)律性振動，振動頻率和呼吸頻率完全相同；在屏氣狀態(tài)下，三維空間中所有鈦夾運動呈規(guī)律性振動，振動頻率與心臟搏動頻率完全相同，見圖1。

2.3鈦夾不同狀態(tài)不同位置的移動幅度

134個鈦夾不同狀態(tài)不同位置的移動幅度的均值和標(biāo)準(zhǔn)差見表2。在平靜呼吸狀態(tài)下，鈦夾移動的極值和中值分別為：頭腳方向(FBY)(0.7～14.0 mm，7.5 mm)、左右方向(FBX)(0.40～5.6 mm，2.0 mm)、前后方向 (FBZ)(0.6～9.0 mm，2.3 mm)；在屏氣狀態(tài)下，鈦夾移動的極值和中值分別為，頭腳方向(HBY)(0.2～3.3 mm，1.5 mm)、左右方向(HBX)(0.2～3.3 mm，1.1 mm)、前后方向 (HBZ)(0.3～3.7 mm，1.5 mm)。平靜呼吸狀態(tài)下鈦夾三維方向移動度明顯大于屏氣狀態(tài)，經(jīng)配對t檢驗，成對樣本相關(guān)系數(shù)(c)、t檢驗值、P值分別為：FBY-HBY(0.511，22.29，P<0.05)、FBX-HBX (0.627，9.33，P<0.05)、FBZ-HBZ(0.51，10.44，P<0.05)，結(jié)果顯示不同狀態(tài)下鈦夾三維方向移動幅度差異有顯著性統(tǒng)計學(xué)意義。

表2　鈦夾不同狀態(tài)不同位置的移動幅度的均值和標(biāo)準(zhǔn)差(mean±SD，cm)

圖1　鈦夾振動頻率與呼吸頻率、心臟搏動頻率的關(guān)系

2.4同一患者病灶上下端鈦夾移動幅度

①平靜呼吸狀態(tài)下，鈦夾在三維方向移動幅度的相關(guān)系數(shù)(c)、t值、P值分別為：Y軸(c=0.873，t=10.750，P=0.000)；X軸(c=0.295，t=4.463，P=0.000)；Z軸(c=0.351，t=7.305，P=0.000)。②屏氣狀態(tài)下，鈦夾在三維方向移動幅度的相關(guān)系數(shù)(c)、t值、P值分別為；Y軸(c=0.709，t=4.605，P=0.000)；X軸(c=0.745，t=4.162，P=0.000)；Z軸(c=0.488，t=5.761，P=0.000)。結(jié)果顯示本列所有配對組別具高度顯著性差別，即同一患者病灶上下端的鈦夾空間移動幅度具有顯著性差別，鈦夾的位置對鈦夾空間移動幅度確有影響。

2.5移動幅度相關(guān)性因素分析(表3)

①平靜呼吸狀態(tài)下，鈦夾頭腳方向移動幅度與橫膈運動幅度在0.01水平雙側(cè)顯著相關(guān)(P=0.000)，鈦夾前后移動幅度與橫膈運動幅度在0.05水平雙側(cè)相關(guān)(P為0.034)，鈦夾移動幅度與心臟搏動未見明顯相關(guān)；②在屏氣狀態(tài)下，鈦夾前后移動幅度與心臟搏動幅度在0.01水平雙側(cè)顯著相關(guān)(P=0.003)；③在兩種狀態(tài)下，鈦夾在三維方向的移動幅度都與鈦夾所在位置顯著相關(guān)(P=0.000)，即越靠近食管下端移動幅度越大。

2.6移動幅度的主要影響因素

橫膈運動幅度和鈦夾所在位置是鈦夾頭腳方向移動幅度的主要影響因素。以橫膈運動幅度、鈦夾所在位置為自變量，鈦夾頭腳方向移動幅度為應(yīng)變量，進一步采用多元線性回歸分析，結(jié)果顯示回歸方程的負相關(guān)系數(shù)為0.8296，決定系數(shù)為(γ2)0.6883，經(jīng)方差分析(F=144.635，P=0.000)回歸方程有效，回歸方程為：Y=0.399X1+2.064X2-4.925(單位mm，其中Y為鈦夾上下移動幅度，X1為橫膈運動幅度，X2為鈦夾所在位置。

3討論

3.1食管超聲的優(yōu)勢

目前，國外研究者多采用四維計算機斷層攝影(4D-CT)技術(shù)結(jié)合呼吸控制技術(shù)分析食管癌靶區(qū)的IM。4D-CT是基于光學(xué)追蹤系統(tǒng)下的呼吸全時相CT掃描，包括兩大技術(shù)要素：實時位置管理(RPM)系統(tǒng)和4D-CT圖像整合系統(tǒng)(10個呼吸時相)[3]。但是，4D-CT也有其局限性：①不是真正的實時監(jiān)測，沒有真正的反應(yīng)膈肌運動對食管病灶I(lǐng)M的影響；②心臟搏動影響被忽略；③CT掃描后重建的圖像常有誤差(部分容積效應(yīng))。④4D-CT掃描使患者遭受更大的輻射劑量。本研究采用食管超聲探查病灶，并在病灶的上下端置入金屬鈦夾做基準(zhǔn)，在模擬放療體位下直接采集透視圖像分析，真實而充分地反映了食管腫瘤的動度規(guī)律。本研究中鈦夾的可觀察率達到97.8%，鈦夾中位脫落時間23天，無3度以上不良反應(yīng)，也說明這是一項安全、可靠的技術(shù)。

表3　鈦夾移動幅度相關(guān)性因素分析

3.2鈦夾振動頻率與幅度分析

本研究觀察數(shù)據(jù)顯示：未觀察到持續(xù)的吞咽動作及鈦夾隨食管壁的蠕動波幅。分析原因，正常個體平均吞咽70次 /h，平靜無食物殘留狀態(tài)下食管繼發(fā)蠕動更少。本研究要求記錄每個角度透視，平靜自由呼吸20 s，屏氣15 s，故人為干擾和觀測時間較短是主要原因，也就是說20秒時間內(nèi)，人為干擾可以避免原發(fā)性和繼發(fā)性食管肌層運動。進一步通過鈦夾振動頻率與幅度分析顯示：①所有鈦夾位移運動成固定振幅的振動，平靜狀態(tài)下鈦夾振動頻率與呼吸頻率完全擬合，屏氣狀態(tài)下，振動頻率與心臟搏動頻率完全擬合；②平靜呼吸狀態(tài)下鈦夾三維方向移動度明顯大于屏氣狀態(tài)。這說明呼吸是影響食管病灶I(lǐng)M的主要原因，屏氣狀態(tài)下，心臟搏動是主要原因。這一結(jié)果與Hashimoto等[4]采用實時監(jiān)測法得出的結(jié)果一致。

3.3移動幅度相關(guān)性因素分析

本研究顯示平靜呼吸狀態(tài)下鈦夾位移頭腳方向(SI)位移大于左右方向(LR)和前后方向(AP)，總體均值和標(biāo)準(zhǔn)差分別為(SI為0.74±0.35 cm、LR為0.22±0.13 cm、AP為0.31±0.20 cm)，這一結(jié)果與國外多數(shù)學(xué)者通過4D-CT報道相一致：Zhao等[5](2007年25例)、Yaremko等[6](2008年31例)、Patel等[7](2009年30例)、Yamashita等[8](2011年12例金屬標(biāo)記基準(zhǔn))。雖然均值相似，但是本組病例不同位置鈦夾極值范圍較大，如：同樣位于頸段的鈦夾頭腳移動幅度在(0.3～8.0 mm)，說明個體差異顯著。值得注意的是，本組病例移動幅度相關(guān)性因素分析中，平靜呼吸狀態(tài)下，鈦夾三維方向移動幅度與橫膈運動幅度都明顯相關(guān)，而與心臟搏動幅度無關(guān)。在屏氣狀態(tài)下，鈦夾前后位移幅度與心臟搏動幅度相關(guān)，但鈦夾位移幅度微小(mean±SD=0.17±0.03 cm)。這說明合理的控制橫膈運動可以明顯減小食管病灶的IM。

3.4移動幅度與鈦夾所在位置的相關(guān)性

此外，我們的數(shù)據(jù)分析還顯示：無論在呼吸和屏氣狀態(tài)下，即使同一個患者的不同位置的鈦夾在三維方向的移動幅度都與鈦夾所在位置顯著相關(guān)，即越靠近食管下端移動幅度越大，也就是說，呼吸運動和心臟運動都對靠近食管下端的病灶運動產(chǎn)生影響。Zhao等[5]提出下段食管癌GTV的運動主要受到呼吸運動和心臟運動的影響。Yamashita等[8]也認(rèn)為食管腫瘤的軸向移動主要受呼吸運動的影響，不同胸段食管癌運動存在差異。

3.5鈦夾移動幅度的主要顯著性因素

通過相關(guān)性分析我們還得出橫膈運動幅度和鈦夾所在位置是鈦夾頭腳方向移動幅度的主要顯著性因素，進一步回歸分析我們得出回歸方程為：Y=0.399X1+2.064 X2-4.925，例如，患者雙側(cè)橫膈運動平均幅度為15 mm，病灶上界位于胸中段，下界位于胸下段，那么根據(jù)方程其頭腳方向的IM的上下預(yù)測值分別為：7.3 mm，9.3 mm。如果無法透視食管病灶，可以通過透視橫膈運動幅度，利用該回歸方程計算出頭腳方向的預(yù)測值。

總之，本研究顯示呼吸運動、心臟搏動、食管病灶位置是影響食管病灶I(lǐng)M值的主要因素，不同個體及同一個體在不同位置的食管病灶存在不同幅度的空間移動。

參考文獻

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[8]Yamashita H，Kida S，Sakumi A，et al.Four-dimensional measurement of the displacement of internal fiducial markers during 320-multislice computed tomography scanning of thoracic esophageal cancer〔J〕.Int J Radiation Oncology Biol Phys，2011，79(2)：588-595.

(編輯：吳小紅)

Evaluation of Endoscopic Ultrasound-guided Fiducial Titanium Clips in Analysis of

Esophageal Tumor Internal Margin

GUOJindong，LIMingfeng，ZHAOLei，etal.ShanghaiChestHospitalAffiliatedtoShanghaiJiaoTongUniversity，Shanghai，200030

【Abstract】ObjectiveTo evaluate the factors and changes of esophageal tumor internal margin using real-time perspective esophageal ultrasound implanted titanium clip displacement.Methods60 patients with esophageal carcinoma underwent the titanium clips placement under EUS-guidance，A fluoroscopic real-time tumor-tracking radiotherapy system was used to monitor the titanium clips.The data of three-dimensional displacement of titanium clips in eupnea and breath-holding conditions were recorded.Results60 patients had endoscopic clips placed，a total of 137 fiducial clips was placed on the 74 tumors.134 clips were identified(97.8%).The median time from clips placement to shedding was 23 days.Toxicity above grade III was not observed.The movement of titanium clips showed regularity of the mobile and mechanical vibration.The vibration frequency was correlated with respiratory motion and cardiac motion.In the eupnea condition，the extremum and median of titanium clips’ peak-to-peak displacements were superior-inferior(0.7～14.0 mm，7.5 mm)、right-left(0.4～5.6 mm，2.0 mm)、anterior-posterior(0.6～9.0 mm，2.3 mm)，respectively；In the breath-holding condition，which were superior-inferior(0.2～3.3 mm，1.5 mm)、right-left(0.2～3.3 mm，1.1 mm)、anterior-posterior(0.3～3.7 mm，1.5 mm)，respectively.ConclusionRespiratory movement，heart throb，location of esophageal lesions affect esophageal tumor internal margin，and respiratory movement is the main factor.Esophageal ultrasound titanium clips under real-time perspective is safe and reliable.

【Key words】Esophageal neoplasms；Radiotherapy；Therapy；Titanium clip；Esophageal endoscopic ultrasonography；Target displacement

(收稿日期2014-06-10修回日期 2014-10-10)

中圖分類號：R735.1

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1001-5930(2015)01-0076-04

DOI：10.3969/j.issn.1001-5930.2015.01.022

通訊作者：王家明