KV-CBCT對頭頸部腫瘤治療擺位誤差及靶區(qū)物理劑量學的影響

孫 龍

KV-CBCT對頭頸部腫瘤治療擺位誤差及靶區(qū)物理劑量學的影響

孫 龍

目的 旨在探討KV-CBCT對頭頸部腫瘤治療擺位誤差及靶區(qū)放療物理劑量學的影響。方法 回顧性分析2013年1月至2014年1月首次做調強放療頭頸部腫瘤患者20例的臨床資料。結果 X、Y和Z軸擺位誤差主要分布于-3~3mm，顯著高于其他誤差區(qū)間（P<0.001），X軸擺位誤差-5.42~6.52，均值（0.59±1.13）；Y軸擺位誤差-8.79~6.34，均值（-0.24±1.62）；Z軸擺位誤差-7.54~3.26，最小為-7.54，均值（0.21±1.54）。治療后X軸、Y軸和Z軸線性誤差均顯著低于校位前（t=10.562，P=0.0032；t=8.562，P=0.0074和t=11.436，P=0.0021），治療后Z軸旋轉誤差顯著對于矯正前（t=5.298，P=0.012）。擺位誤差在-3~3 mm范圍內計劃B對腫瘤靶區(qū)和危及器官平均劑量和原計劃相近（P>0.05）。結論 KV-CBCT能夠有效糾正頭頸部腫瘤患者放射治療擺位誤差和靶區(qū)、危及器官放療物理劑量精度。

KV-CBCT 頭頸部腫瘤 擺位誤差 物理劑量學

由于放療設備系統(tǒng)誤差的存在及放療時患者頭頸部不確定性活動，易造成頭頸部腫瘤放療時出現(xiàn)擺位誤差，從而影響放射治療劑量精度［1］。千伏級錐形束CT（KV-CBCT）已經(jīng)成為圖像引導放射治療（IGRT）的主要成像設備，其體積和重量均小，可以與直線加速器整合，能夠有效糾正放療位置和調整放療精度，但關于其在頭頸部腫瘤放療擺位調整研究仍處于不斷完善中。本文選擇于2013年1月至2014年1月在本院首次做適型調強放療頭頸部腫瘤患者20例，探討KV-CBCT對頭頸部腫瘤治療擺位誤差及靶區(qū)物理劑量學的影響。

1 臨床資料

1.1 一般資料 20例首次做調強放療頭頸部腫瘤患者中，男12例，女8例；年齡30~65歲，平均年齡（42.6±4.2）歲。其中鼻咽癌8例、喉癌6例、口咽癌6例，全部患者均經(jīng)病理組織學或細胞學確診，KPS評估>70分，均無遠處轉移者，全部患者均對本研究知情同意。

1.2 主要設備 Trilogy直線加速器、機載KV-CBCT和Raystation治療計劃系統(tǒng)（TPS），飛利浦16排大孔徑螺旋CT。

1.3 方法 （1）體位固定和模擬CT掃描：患者取仰臥位，頭部墊頭枕，用熱塑“T”形面罩固定，雙手平置于身體左右側，保持靜息。采用三維激光燈鉛點分別于體表一前、兩側等位置標記參考點。CT模擬選擇孔徑85cm十六排螺旋CT機掃描，參數(shù)：電壓120 kV，電流120 mA，由頭頂掃描至鎖骨下緣3cm，層厚2.5 mm，層 2.5mm，掃描圖像傳輸至TPS 系統(tǒng)做逆向計劃設計，后將計劃CT圖像傳輸至圖像處理工作站進行三維重建作為參考。模擬CT掃描后全部體表參考標記均保留。（2）勾畫靶區(qū)：由工作經(jīng)驗>5年醫(yī)生對三維重建的模擬CT圖像進行靶區(qū)勾畫，靶區(qū)和危及器官勾畫原則以ICRU第50、62號報告及中國第一屆調強放射治療學習班靶區(qū)勾畫議案為準。頭頸部腫瘤靶區(qū)勾畫具體為［2］：①GTVnx代表鼻咽部腫瘤及咽后淋巴結的增強CT和MRI顯示區(qū)；②PGTVnx代表GTVnx外拓展1cm區(qū)；③GTVnd代表增強頸部轉移淋巴結CT和MRI顯示區(qū)；④CTV1代表腫瘤局部易侵犯區(qū)和高危淋巴引流區(qū)；⑤CTV2代表頸部預照射區(qū)。PTV在CTV基礎上外拓3 mm，基于鄰近解剖結構做稍微修正。危及器官含腦干、垂體、脊髓、視神經(jīng)、腮腺及顳頜關節(jié)。（3）獲取XVI圖像：CBCT于不同機架角度獲取相應圖像，經(jīng)圖像工作站進行三維容積重建，后剖成目的斷層圖與CT模擬重建三維圖像進行匹配。參數(shù)：電壓100kV，S20準直器，旋轉掃描角度22°至178°，中等重建分辨率。取圖像對比清晰和可清楚顯示腫瘤形狀、大小、位置及其周圍組織關系的圖像。全部患者均人均掃描33次。（4）制訂治療計劃和調整劑量：由工作>3年物理師基于靶區(qū)勾畫進行7或9野逆向靜態(tài)調強設計治療計劃，處方劑量包括：①原發(fā)腫瘤及轉移頸部淋巴結為70Gy；②高危淋巴引流區(qū)60Gy；③低危淋巴引流區(qū)55Gy；④劑量均含95%PTV，均勻度95%~107%。選擇劑量-體積直方圖（DVH）和各橫斷層面劑量曲線圖對治療效果進行評估。（5）圖像匹配和校正擺位誤差：匹配方式選擇骨性自動匹配，匹配范圍含腫瘤及周圍骨組織，擺位誤差計算由瓦里安OBI軟件完成。擺位誤差為頭頸部KV-CBCT腫瘤中心和計劃CT腫瘤中心間的三維方向差異。各次治療照射前得到X、Y、Z方向誤差，根據(jù)誤差校正治療床位后繼續(xù)治療。

1.4 驗證和實施治療 劑量驗證選擇Mapcheck系統(tǒng)，固體等效水驗證選擇TPS，驗證臨界標準［3］：等中心絕對劑量≤4%，計算距離差別（DTA）≤3mm，若超過則重返計劃系統(tǒng)，單照射野相對劑量3%/3mm 以下點誤差范圍>90%，4%/4mm以下點誤差范圍>95%。治療前位置驗證選擇KV-CBCT，擺位誤差移床X軸、Y軸、Z軸閾值均為3.00 mm，旋轉誤差為3°，超過則移動治療床再治療。基于ICRU第62號報告中坐標系，左右為X軸，左方向為正；上下為Y軸，頭方向為正；前后為Z軸，前方向為正，分次間擺位誤差值均取絕對值，個體系統(tǒng)誤差取擺位誤差的平均值；個體隨機誤差取擺位誤差的標準差。

1.5 統(tǒng)計學方法 采用SPSS 19.0統(tǒng)計軟件。正態(tài)分布資料選擇配對t檢驗，非正態(tài)分布資料選擇Wilcoxon秩檢驗，P<0.05為差異具有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 擺位誤差的分布 20例660次KV-CBCT掃描數(shù)據(jù)呈現(xiàn)正態(tài)分布，X、Y和Z軸擺位誤差主要分布于-3~3mm，顯著高于其他誤差區(qū)間（P<0.001）。X軸擺位誤差為-5.42~6.52，均值（0.59±1.13）；Y軸擺位誤差為-8.79~6.34，均值（-0.24±1.62）；Z軸擺位誤差為-7.54~3.26，均值（0.21±1.54）。

2.2 校位前與治療后的擺位誤差對比 治療后X軸、Y軸和Z軸線性誤差均顯著低于校位前（t=10.562，P=0.0032；t=8.562，P=0.0074和t=11.436，P=0.0021），治療后Z軸旋轉誤差顯著低于矯正前（t=5.298，P=0.012）。

2.3 擺位誤差對腫瘤靶區(qū)和危及器官平均劑量影響 擺位誤差在-3~3mm范圍內，計劃B對腫瘤靶區(qū)和危及器官平均劑量和原計劃相近（P>0.05），其余誤差范圍均顯著高于原計劃（P<0.05）。

3 討論

頭頸部腫瘤患者在實施放射治療時，由于固定體位設備和放療師擺位技能水平的差異，易造成放療擺位存在不同程度的誤差。文獻顯示［4］，放射治療擺位誤差主要由激光燈及放療床位置偏移、放療設備精度不夠和患者放療時頭頸部呼吸或移動等不確定性因素所引起，而擺位誤差直接導致治療計劃內靶區(qū)和危及器官放療劑量?；诖耍谂R床中，常選擇射野驗證片或電子射野影像裝置（EPID）測量和糾正擺位誤差，但前者需要膠片沖洗后才可觀察誤差，時效性、經(jīng)濟性和可重復利用性較差，無法準確發(fā)現(xiàn)放療進行時的誤差和實時監(jiān)測放療靶區(qū)及危及器官；后者需人工將影像結果和計劃數(shù)字重建放射圖像（DRR）進行粗略比較及分析，客觀評價準確度不高，人為偏差較多。

研究表明［5］，KV-CBCT能夠對放療前、后患者體位進行實時監(jiān)測和驗證，便于物理師在放療時即時發(fā)現(xiàn)和糾正擺位誤差，可同時測量線性平移和旋轉誤差，且能夠獲取層次清晰、無斷層偽影的腫瘤靶區(qū)和危及器官的三維結構圖像。本資料中，20例660次KV-CBCT掃描數(shù)據(jù)呈現(xiàn)正態(tài)分布，X、Y和Z軸擺位誤差分布于-3~3mm的比例顯著高于其他誤差區(qū)間（P<0.001），而X軸擺位誤差-5.42~6.52 mm，均值（0.59±1.13）；Y軸擺位誤差-8.79~6.34，均值（-0.24±1.62）；Z軸擺位誤差-7.54~3.26，均值（0.21±1.54），說明KV-CBCT引導下頭頸部腫瘤擺位誤差分布較集中，且主要處于小誤差范圍內。矯正前和治療后X軸、Y軸和Z軸線性誤差比較，治療后各方向均顯著低于校位前（P<0.01）。此外，治療后Z軸旋轉誤差也顯著低于矯正前（P<0.05），表明KVCBCT引導下能夠顯著糾正頸部吞咽動作引起的旋轉誤差，適用于頭頸部腫瘤放療。

本資料結果中，發(fā)現(xiàn)擺位誤差在-3~3 mm范圍內計劃B對腫瘤靶區(qū)和危及器官平均劑量和原計劃相近（P>0.05），其余誤差范圍均顯著高于原計劃（P<0.05），說明若不對擺位誤差進行校準，則可能引起正常組織受到過輻射損傷。另外，腮腺不同擺位誤差下放療劑量高于脊髓、腦干、脊髓和視神經(jīng)，而顳頜關節(jié)放療劑量也對擺位誤差表現(xiàn)高敏感性。

［1］ 邢寶繼,陳林,郭汝濤,等.應用KV-CBCT分析鼻咽癌調強放射治療的擺位誤差.現(xiàn)代生物醫(yī)學進展,2014,14(35):6953-6955.

［2］ 徐升,張軍寧,周菊英,等.錐形束CT評估鼻咽癌調強放療擺位誤差及其對劑量分布的影響.實用癌癥雜志,2014(9):1187-1189.

［3］ 王笑良,高春玲,陳金平,等.食管癌調強放療中擺位誤差對劑量學的影響.臨床軍醫(yī)雜志,2015,43(3):293-296.

［4］ Shang Q,Li Z,Qu H,et al.SU-E-J-74:Dosimetric Advantages of Adaptive Radiotherapy for Head and Neck Cancer Are Confirmed with Weekly CBCT Images.Medical Physics,2015,42(6):3281.

［5］ 劉婷婷.圖像引導調強放療在頭頸部腫瘤治療中的應用.新疆醫(yī)科大學,2013.

Objective To investigate the effect of KV-CBCT in head and neck cancer treatment setup error and target area physical dosimetry. Methods The clinical data of 20 patients with head and neck cancer treated with intensity modulated radiotherapy for the fi rst time from January 2013 to January 2014 were analyzed retrospectively. Results X，Y and Z axis position error was mainly distributed in -3~3mm，signif i cantly higher than the other error interval（P<0.001），X axis position error of -5.42~6.52，average（0.59±1.13）；Y axis position error of -8.79~6.34，mean -0.24±1.62；Z axis position error of -7.54~3.26，the minimum was -7.54，mean（0.21±1.54）. After treatment，X，Y axis and Z axis linear errors were significantly lower than the former school（t=10.562，P=0.0032；t=8.562，P=0.0074 and t=11.436，P=0.0021，Z）after treatment for the correction of rotation error signif i cantly before（t=5.298，P=0.012）. The positioning error of the B in the range of -3~3 mm was similar to that of the tumor target and the average dose of the organ and the original plan（P>0.05）. Conclusion KV-CBCT can effectively correct the positioning error of radiation therapy in patients with head and neck cancer，and the precision of target area and radiation dose.

KV-CBCT Head and neck neoplasms Position error Dosimetry

310022 浙江省腫瘤醫(yī)院放射物理室