應(yīng)用千伏級(jí)錐形束CT對(duì)非小細(xì)胞肺癌立體定向放療PTV外放邊界研究

中國(guó)醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院放療中心 (遼寧 沈陽(yáng) 110022)

王恩陽(yáng) 徐 飛 賈明軒

應(yīng)用千伏級(jí)錐形束CT對(duì)非小細(xì)胞肺癌立體定向放療PTV外放邊界研究

中國(guó)醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院放療中心 (遼寧 沈陽(yáng) 110022)

王恩陽(yáng) 徐 飛 賈明軒

目的應(yīng)用Elekta Synergy加速器的千伏級(jí)錐形束CT(KV-CBCT) (kilovoltage cone-beam computed tomography)精確量化分析非小細(xì)胞肺癌患者在立體定向放射治療中的體位變化情況，為臨床醫(yī)生設(shè)計(jì)非小細(xì)胞肺癌立體定向放療計(jì)劃時(shí)臨床靶體積CTV(clinical target volume，CTV)到計(jì)劃靶體積PTV(planning target volume，PTV)的外放數(shù)據(jù)提供參考。方法選取2013年3 月-2014年2月使用ELEKTA Synergy 加速器進(jìn)行放射治療的10例非小細(xì)胞肺癌的患者，在放射治療前進(jìn)行千伏級(jí)錐形束CT 即KV-CBCT的掃描，獲得患者在X軸左右(left-right，LR)，Y軸頭腳(superiorinferior，SI)和Z軸前后(anteriorposterior，AP)三個(gè)方向的擺位誤差數(shù)據(jù)，并對(duì)誤差進(jìn)行校正，然后進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)的比較。結(jié)果患者在左右(X)，頭腳(Y)，前后(Z)三個(gè)方向上的擺位誤差分別為(0.34±0.21)cm，(0.47±0.17)cm和(0.37±0.19)cm。校正后的擺位誤差在X，Y和Z三個(gè)方向上分別為(0.09±0.14) cm，(0.11±0.15)cm和(0.06±0.12)cm，得出X，Y，Z方向的Mptv 值分別為X為0.41cm，Y為0.58cm，Z為0.43cm。結(jié)論通過(guò)KV-CBCT對(duì)非小細(xì)胞肺癌立體定向放療擺位誤差的校正，可以縮小各種系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差，為臨床醫(yī)生制定放療計(jì)劃時(shí)提供擴(kuò)邊數(shù)據(jù)。

SBRT，KV-CBCT；非小細(xì)胞肺癌；擺位誤差

體部立體定向放射治療(Stereotactic Body Radiation Therapy，SBRT)是利用高度精準(zhǔn)的放療技術(shù)，利用新型直線加速器將CT整合其中，將多源、多線束或多野三維空間聚焦的高能射線聚焦于體內(nèi)某一靶區(qū)，使病灶組織受到高劑量照射方式聚焦到腫瘤部位，達(dá)到消滅根治腫瘤的目的[1]。非小細(xì)胞肺癌(non-small cell lung cancer，NSCLC)是肺癌中的常見(jiàn)的種類(lèi)，早期NSCLC的標(biāo)準(zhǔn)治療仍然為手術(shù)切除，但也有很多患者因內(nèi)科原因不適合手術(shù)治療，此時(shí)SBR成為根治性治療的首選，且具較少副作用、費(fèi)用較低、與外科手術(shù)有相似的局部控制率和長(zhǎng)期生存率等特點(diǎn)，且屬于無(wú)創(chuàng)治療[2-3]。SBRT技術(shù)對(duì)放療設(shè)備的要求非常高，我們醫(yī)院使用的是ELEKTA公司的Synergy型加速器同時(shí)帶有圖像引導(dǎo)系統(tǒng)IGRT(Image Guided Radiation Therapy)的機(jī)載KV-CBCT (kilovoltage cone-beam computed tomography)，通過(guò)量化分析非小細(xì)胞肺癌患者的體位變化情況，為在SBRT治療時(shí)形成合理的計(jì)劃靶體積PTV外放邊界提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 患者資料筆者選取2013年3月～2014年2月共10例非小細(xì)胞肺癌并接受SBRT的患者，全部患者均采用低溫?zé)崴苣す潭?。其中男?例，女性2例。

1.2 治療方法所有患者均采用ELEKTA Synergy 加速器進(jìn)行SBRT治療，同時(shí)在每次治療前，均使用ELEKTA公司的IGRT系統(tǒng)即XVI(X-ray volume images)工作站進(jìn)行圖像采集。其圖像采集參數(shù)：機(jī)架掃描旋轉(zhuǎn)角度360°，速度180deg/min，電壓：120KV，電流：40mA，M20準(zhǔn)直器，F(xiàn)0過(guò)濾板，單次掃描劑量是20mGy～22mGy，每次掃描可采集660幀圖像，圖像重建矩陣數(shù)為：512*512。同時(shí)固定裝置與治療床采用硬連接，記錄首次復(fù)位后的床值，保證重復(fù)擺位準(zhǔn)確。取其仰臥位進(jìn)行CT模擬定位，CT為Philips16排CT，采用5mm薄層掃描，CT掃描后將圖像傳輸至Oncentra治療計(jì)劃系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)劃設(shè)計(jì)[4]。每例患者在治療前將計(jì)劃CT圖像傳至KV-CBCT成像的工作站上(圖1-3)，作為該系統(tǒng)圖像配準(zhǔn)的參考圖像。在進(jìn)行CT定位時(shí)，在患者的體表熱塑膜的上下兩端用記號(hào)筆標(biāo)記兩條線，以保證患者重復(fù)擺位的準(zhǔn)確。在患者行KV-CBCT掃描前，需要人工選取計(jì)劃CT影像配準(zhǔn)的范圍作為Clipbox(患者需要進(jìn)行圖像配準(zhǔn)的區(qū)域)的范圍，此次圖像配準(zhǔn)參考的解剖結(jié)構(gòu)為治療靶區(qū)等中心所在層面的椎體和肋骨?；颊咄瓿蓴[位后，進(jìn)行首次KVCBCT掃描，得到冠狀，矢狀和橫斷面的圖像，將獲得的圖像與計(jì)劃的CT圖像進(jìn)行基于骨性結(jié)構(gòu)的自動(dòng)圖像配準(zhǔn)(圖4-6)，得出患者在左右(left-right，LR)，頭腳(superior-inferior，SI)和前后(anterior-posterior，AP)三個(gè)方向上的擺位誤差數(shù)據(jù)，若某一方向上的誤差＞2mm，則移動(dòng)治療床進(jìn)行誤差調(diào)整，調(diào)整后再次進(jìn)行KV-CBCT掃描，將獲得的圖像與計(jì)劃的CT圖像進(jìn)行再次配準(zhǔn)，并給予校正。所有進(jìn)入研究的患者，每次治療均重復(fù)上述過(guò)程。所有患者的單次平均治療時(shí)間為：(20.5±2.3)min。所有患者治療的劑量分割情況是50 Gy/5f。

1.3 統(tǒng)計(jì)方法采用SPSS 13.0(SPSS Inc., Chicago, USA)軟件分析患者在進(jìn)行SBRT治療前左右，頭腳和前后方向上的擺位誤差，根據(jù)Stroom等[5,6]的定義：個(gè)體系統(tǒng)誤差以該患者每次擺位誤差平均值表示，個(gè)體隨機(jī)誤差以該患者每次擺位誤差標(biāo)準(zhǔn)差表示；個(gè)體系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差均數(shù)分別表示群體系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差。其中P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

千伏級(jí)錐形束CT引導(dǎo)非小細(xì)胞肺癌立體定向放療在校正前的擺位誤差在LR，SI和AP上分別為：(0.34±0.21)cm，(0.47±0.17)cm和(0.37±0.19) cm。校正后的擺位誤差在LR，SI 和AP上分別為(0.09±0.14)cm，(0.11±0.15)cm和(0.06±0.12) cm。根據(jù)vanHerk等[5,6]擺位擴(kuò)邊公式Mptv=2.5Σ+0.7σ，計(jì)算得出X、Y、Z 方向的Mptv 值分別為X為0.41cm，Y為0.58cm，Z為0.43 cm，見(jiàn)表1。

表1 8例患者校正前后擺位誤差比較

3 討 論

放射治療是目前非小細(xì)胞肺癌的主要治療手段之一，在放療過(guò)程中,利用功能影像與CT解剖影像相結(jié)合，不但提高了腫瘤靶區(qū)的勾畫(huà)精度，而且，還能利用功能影像顯示的靶區(qū)細(xì)胞的生物學(xué)特性，進(jìn)行生物功能圖像引導(dǎo)的劑量雕刻治療，這是放射治療發(fā)展過(guò)程的一個(gè)重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)。對(duì)局部晚期非小細(xì)胞肺癌而言，采用累及野照射的方式優(yōu)于選擇性淋巴結(jié)照射[7]。利用4D-CT圖像引導(dǎo)的個(gè)體化靶區(qū)勾畫(huà)、錐形束CT圖像引導(dǎo)放療和自適應(yīng)放療技術(shù)的應(yīng)用，進(jìn)一步提高了非小細(xì)胞肺癌放疔的精度，可望減少放射性肺炎等正常組織損傷、提高腫瘤控制率和改善療后生存質(zhì)量。圖像引導(dǎo)下放射治療(image-guided radiotherapy，IGRT)是在三維放療技術(shù)的基礎(chǔ)上加入了時(shí)間因數(shù)的概念[8]，在分次治療擺位時(shí)(或)治療中采集圖像和(或)其他信號(hào)，引導(dǎo)并監(jiān)測(cè)和校正放療時(shí)腫瘤和正常組織運(yùn)動(dòng)引起的誤差，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)腫瘤或其標(biāo)志物[9]，經(jīng)過(guò)逐步調(diào)節(jié)使放射治療實(shí)際照射情況接近理想的放療計(jì)劃狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)高精度的放射治療。KV-CBCT的圖像自動(dòng)配比過(guò)程是采用最大共有信息算法，取決于患者的骨性標(biāo)記[10]。同時(shí)，非小細(xì)胞肺癌的患者存在呼吸運(yùn)動(dòng)，心臟跳動(dòng)等不可避免的生理運(yùn)動(dòng)，如果能采用呼吸門(mén)控技術(shù)，那么患者的擺位誤差有可能會(huì)進(jìn)一步減小。

在本研究中，校正前在頭腳方向上即Y方向上的誤差最大，最為可能的原因是患者隨著治療時(shí)間的延長(zhǎng)，皮膚標(biāo)記的模糊以及其體重的減少，而且由于胸部呈圓筒狀且皮下脂肪比較多，使得其身體與熱塑膜之間的相對(duì)位置很難保持一致，誤差也隨著治療時(shí)間的延長(zhǎng)而變大，應(yīng)加強(qiáng)后期的監(jiān)測(cè)[11]。因?yàn)镵V-CBCT在直線加速器上的應(yīng)用，顯著提高了圖像引導(dǎo)放療的精度，而且該系統(tǒng)的射線利用率較高，患者接受的射線劑量較少，所以PTV的外放邊界可以適當(dāng)縮小。

本次研究采用ELEKTA Synergy加速器的機(jī)載的KV-CBCT圖像引導(dǎo)系統(tǒng)，通過(guò)其對(duì)放療擺位中出現(xiàn)的誤差的在線測(cè)量，分析了非小細(xì)胞肺癌進(jìn)行SBRT治療時(shí)的擺位誤差，提高了放射治療的精確性，降低了周?chē)＝M織的劑量受量，充分保護(hù)了正常組織，降低了SBRT的副反應(yīng)，為臨床確定SBRT治療的PTV的外放邊界提供依據(jù)和參考。綜合多種因素，非小細(xì)胞肺癌立體定向放療PTV外放邊界應(yīng)為0.6cm。

圖1-3為計(jì)劃CT圖像。圖4-6為X線容積圖像與計(jì)劃CT圖像匹配后的圖像。

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(本文編輯:謝婷婷)

Study on the Margin of PTV using KVCBCT for Non-small Cell Lung Cancer with Stereotactic Body Radiation Therapy

WANG En-yang, XU Fei, JIA Ming-xuan． Department of Radiation Oncology, Shengjing Hospital of China Medical University, Shenyang 110022,Liaoning Province, China

ObjectiveTo quantitative analyze the change of the position accurately using Elekta synergy accelerator by KV-CBCT (kilovoltage cone-beam computed tomography) for patients of non-small cell lung cancer(NSCLC) with stereotactic body radiation therapy(SBRT), design plan of NSCLC with SBRT from CTV to PTV to offer reference to external data, to provide for a reasonable margin of PTV the basis for clinical doctors．MethodsTo collect from March 2013 to February 2014, using Elekta synergy accelerator radiotherapy for 10 cases of patients with NSCLC, using KV-CBCT scans before radiotherapy, acquired the XVI were registered to planning CT and the set up errors were obtained on the X axis (left-right, LR), the Y axis (superior-inferior, SI) and Z axis (anterior-posterior, AP) and the errors correction, then compared statistically．ResultsThe set up errors on the X axis (left-right, LR), the Y axis (superior-inferior, SI) and Z axis (anterior-posterior, AP) were (0．34±0．21)cm, (0．47±0．17)cm and (0．37±0．19)cm, in three dimensional directions, respectively; the set up errors correction on X, Y, Z were(0．09±0．14)cm, (0．11±0．15)cm and (0．06±0．12)cm, respectively．According to vanHerk formula Mptv=2．5Σ+0．7σ, calculated Mptv of X, Y, Z were 0．41cm, 0．58cm, 0．43 cm directions, respectively．ConclusionBy the KV-CBCT for set up errors correction of NSCLC with SBRT, can greatly reduce all kinds of system error and random error, to provide the margin data when design the radiotherapy plan．According to the results of residual set up errors evaluation, 0．6cm should be applied to the margin of PTV．

SBRT; KV-CBCT; Non-small Cell lung Cancer; Set Up Errors

R734.2

A

10.3969/j.issn.1672-5131.2016.02.013

王恩陽(yáng)

2016-01-12