鼻咽癌調強放射治療中心點Y軸精度的臨床分析

任 珺許 青

鼻咽癌調強放射治療中心點Y軸精度的臨床分析

任 珺1,2許 青1,2

目的：探討鼻咽癌調強放射治療中心點Y軸精度的情況。方法：2016年1月至5月病理明確診斷鼻咽低分化鱗癌患者50例進入本研究。年齡43～58歲，平均年齡55歲，男女比例為3：1；使用飛利浦CT模擬機進行常規(guī)CT螺旋掃描，掃描層厚為5mm；使用Pinnacle放射治療計劃系統(tǒng)制訂放射治療計劃，并確保進行研究的50例患者的放射治療計劃所生成的中心是采用原始的中心點即標記點（放療中心點），重建生成數(shù)字重建放射圖像（DRR）；治療前使用瓦里安Acuity模擬機(DR)進行驗證。模擬機透視記錄治療中心點與CT掃描重建出的DRR 圖像的中心點確定放射治療中心點Y軸精度誤差發(fā)生情況（上移或下移），并分析誤差發(fā)生的原因。結果：模擬機透視的放療中心點與DRR圖像的中心點相配準后，記錄Y軸方向上移或下移的情況。50例患者中，有23例的患者需要上下移動5mm（僅為一個層面），其中12例患者需要上移，11例患者需要下移；27例患者不需移動。模擬機下Y軸中心點精度誤差表現(xiàn)為離散均衡，未發(fā)現(xiàn)離散至一側傾向趨勢。誤差主要發(fā)生原因為由于擺位Mark點的幾何體積尺寸（1.5mm)和CT掃描層厚（5mm)和CT的掃描方式（螺旋掃描）的原因導致CT掃描中心點(Mark點)出現(xiàn)在臨近的上下兩層CT掃描層面，使得DRR圖像的中心點與模擬機下擺位中心點發(fā)生偏差，導致表觀上Y軸精度發(fā)生誤差。結論：CT螺旋掃描會導致Mark點在相鄰層面同時出現(xiàn)，導致治療中心點在Y軸出現(xiàn)誤差，治療前仍需要模擬機驗證。

鼻咽癌；放射治療

2008年全世界新發(fā)鼻咽癌84，400例，死亡51，600例[1]。據(jù) WHO 統(tǒng)計40% 鼻咽癌發(fā)生在我國，近年來，中國香港和中國臺灣鼻咽癌的發(fā)病率和死亡率有所下降，但在中國大陸并沒改變[2]，鼻咽癌一直是我國衛(wèi)生研究的重點。目前調強放射治療 (IMRT)是鼻咽癌的主要治療方法。IMRT腫瘤外放邊界小，劑量梯度陡，因此，位置誤差和解剖學變化(腫瘤、正常組織器官退縮和位置改變)等影響 IMRT 精度的因素會導致鼻咽癌療效下降，并發(fā)癥增加。研究顯示標準面罩固定后頭頸腫瘤位置誤差為 2～5mm[3]。影像位置校正是減小鼻咽癌IMRT位置誤差的一種方法[4-5]。為探索模擬CT掃描Y軸精度對鼻咽癌放射治療系統(tǒng)誤差的影響，我們采用了治療前離線位置驗證方法。

方 法

2016年1月至5月病理診斷為鼻咽低分化鱗癌患者50例進入本研究。年齡43～58歲，平均年齡55歲，男女比例為3∶1；使用飛利浦CT模擬機進行常規(guī)CT螺旋掃描，掃描層厚為5mm；使用Pinnacle放射治療計劃系統(tǒng)制訂放射治療計劃，并確保進行研究的50例患者的放射治療計劃所生成的中心是采用原始的中心點即放療中心點，并重建生成DRR圖像，治療前使用瓦里安Acuity模擬機(DR)進行驗證。模擬機下透視配準治療中心點與模擬CT掃描 DRR 重建圖像的中心點( 圖1，2)，來確定Y軸精度誤差發(fā)生情況（上移或下移），并分析誤差發(fā)生的原因。

圖1 DRR 圖像中心點和模擬機透視治療中心點0度配準。

結 果

通過在模擬機下Y軸方向移動配準治療前模擬機下中心點與DRR中心點。23例（46%）的患者需要上下移動5mm（僅為一個層面）；12例（53%）患者需要上移，11例（47%）患者需要下移占；54%不需移動。模擬CT掃描Y軸中心點精度誤差表現(xiàn)為離散均衡，未發(fā)現(xiàn)離散至一側傾向趨勢。誤差主要發(fā)生原因為由于擺位標志球幾何體積尺寸和CT掃描層厚的原因導致CT掃描中心點出現(xiàn)在2層CT掃描層面（28例56%），使得DRR圖像的中心點與模擬機下擺位中心點發(fā)生偏差，導致表觀上CT掃描Y軸精度發(fā)生誤差，具體見表1～5。

圖2 DRR 圖像中心點和模擬機透視治療中心點90度配準。

表1 移動基本情況

表2 移動方向

表3 標志點層數(shù)

表4 標志點層數(shù)與移動發(fā)生

表5 標志點位于2層與移動發(fā)生

討 論

我們采用CT掃描5mm進行制訂鼻咽癌治療計劃。模擬CT掃描Y軸中心點精度誤差表現(xiàn)為離散均衡，未發(fā)現(xiàn)離散至一側傾向趨勢。誤差主要發(fā)生原因為由于擺位標志球幾何體積尺寸和CT掃描層厚的原因導致CT掃描中心點出現(xiàn)在2層CT掃描層面（28例，56%），使DRR圖像的中心點與模擬機下擺位中心點發(fā)生偏差，導致表觀上CT掃描Y軸精度發(fā)生誤差。降低誤差提高照射精度，同時通過劑量三維重建評估患者實際照射劑量，從而可以補償靶區(qū)劑量和/或降低正常組織器官劑量，實現(xiàn)治療個體化[6]。

位置誤差校正包括在線和離線兩種方法。每種方法都有自己的特點，在線校正可以降低位置的系統(tǒng)和隨機誤差，而離線僅僅改善系統(tǒng)誤差。我們在治療前進行位置驗證可以最大程度上減少系統(tǒng)誤差。同時為探索模擬CT掃描Y軸精度對鼻咽癌放射治療系統(tǒng)誤差的影響及其解決途徑，我們采用治療前離線模擬機下位置驗證方法進行了本研究。

國外研究報道頭頸腫瘤離線校正可以降低系統(tǒng)誤差從 1.6 ～ 2.1mm 到 1.1 ～ 1.2 mm，可以進一步避免了正常組織損傷保證治療療效[7]。標準面罩固定后頭頸腫瘤位置誤差為2～5mm[3]。在本研究中23例（46%）的患者需要上下移動5mm（僅為一個層面）；12例（53%）患者需要上移，11例（47%）患者需要下移占；54%不需移動，與其他研究報告類似。

相對于擺位誤差發(fā)生情況，CT掃描層厚5mm對于鼻咽癌IMRT治療幾何模擬定位影響不明顯，但是仍需治療前驗證模擬機下評估（46%），同時值得注意的是本研究需要進行物理計劃的評估，才能更加明確CT掃描Y軸精度變化對于鼻咽癌治療的劑量學影響程度。

[1]Jemal A, Bray F, Center MM, et al. Global cancer statistics. CA Cancer J Clin， 2011,61:69-90.

[2]Liu Q, Chen JO, Huang QH, et al. Trends in the survival of patients with nasopharyngeal carcinoma between 1976 and 2005 in Sihui,China: a population-based study. Chin J Cancer，2012, doi: 10.5732.[Epub ahead of print]

[3]Boda-Heggemann J, Walter C, Rahn A,et al. Repositioning accuracy of two different mask systems-3D revisited: comparison using true 3D/3D matching with cone-beam CT. Int J Radiat Oncol Biol Phys，2006,66:1568-1575.

[4]Grégoire V, Jeraj R, Lee JA, et al. Radiotherapy for head and neck tumours in 2012 and beyond: conformal, tailored, and adaptive?Lancet Oncol，2012,13:e292-300.

[5]Schwartz DL. Current progress in adaptive radiation therapy for head and neck cancer. Curr Oncol Rep， 2012,14:139-147.

[6]Schwartz DL, Garden AS, Thomas J, et al. Adaptive radiotherapy for head-and-neck cancer: initial clinical outcomes from a prospective trial. Int J Radiat Oncol Biol Phys， 2012,83:986-993.

[7]De Boer HC, van S?rnsen de Koste JR, Creutzberg CL, et al.Electronic portal image assisted reduction of systematic set-up errors in head and neck irradiation. Radiother Oncol， 2001,61:299-308.

巨變端倪：人工智能在醫(yī)療影像診斷領域全面爆發(fā)

近兩年來，深度學習在醫(yī)療領域都有超乎想象的突破。在語音識別領域，梅奧診所與以色列語音分析公司Beyond Verbal合作的研究發(fā)現(xiàn)13個語音特征和冠心病存在相關性，其中一個語音特征與冠心病存在強相關。在自然語言處理領域，IBM的沃森機器人能夠在17秒內，閱讀3469本醫(yī)學專著，248000篇論文，69種治療方案，61540次實驗數(shù)據(jù)，106000份臨床報告，并根據(jù)醫(yī)生輸入的病人指標信息，最終提出優(yōu)選的個性化治療方案。

與此同時，伴隨著計算機視覺的技術進步，深度學習技術在醫(yī)療影像領域頻頻取得重大突破，人工智能除了教會機器如何“聽懂”和“讀懂”，更能教會機器“看懂”我們的世界，并在此基礎上協(xié)助醫(yī)生診斷疾病。醫(yī)療數(shù)據(jù)中有超過90%的數(shù)據(jù)來自醫(yī)療影像，醫(yī)療影像領域擁有孕育深度學習的海量數(shù)據(jù)，也存在著借助深度學習提高醫(yī)生“看片子”診斷效率的需求。因此，在醫(yī)療影像領域，深度學習可能率先進入臨床階段。雖然目前深度學習仍處于“輔助診斷”的階段，真正的決定權仍然在醫(yī)生手中。深度學習在醫(yī)療影像也難以達到100%的準確率。一旦醫(yī)生聽信了深度學習的建議，最終卻導致誤診或漏診，真正應該負責的到底是醫(yī)生還是機器？深度學習給醫(yī)療領域帶來的，不僅是技術問題，還有人文關懷問題。醫(yī)生和患者之間的互動將是人類智慧的最后一個堡壘。

（奇點網(wǎng)）

Y Axis Accuracy of Intensity Modulated Radiotherapy for Nasopharyngeal Carcinoma

REN Jun1,2, XU Qing1,2

Purpose:To investigate the accuracy of Y-axis based on the isocenter of radiotherapy for nasopharyngeal carcinoma.Methods:From January to May 2016, 50 patients with poorly differentiated nasopharyngeal squamous cell carcinoma were enrolled in this study. Age 43-58 years,mean age 55 years, male to female ratio of 3: 1,The patients were routinely scanned by Philips CT simulator with thickness of 5mm;The radiotherapy plans of 50 patients were generated and Digitally Reconstructed Radiograph (DDR)images were reconstructed in Pinnacle radiotherapy planning system using the original center point as isocenter with the marker (radiotherapy isocenter) the treatment parameters were validated with the Varian Acuity simulator (DR) before treatment. The accuracy of Y-axis (up or down) was determined and analyzed based on the matching error between the isocenter of the DRR images and the isocenter of the simulator.Results:The accuracy in Y-axis direction was determined and documented (moved up or down) based on the matching error between isocenter of the simulator and isocenter of the DRR images. Of the 50 patients, 23 patients needed to move up or down 5mm (only one level), 12 of whom needed to move up,11 patients needed to move down,27 patients did notmove. The accuracy of the Y-axis with simulator is discrete equilibrium, and tendency to be discretized to one side is found. The main reason for the error in Y-axis was that marker was showed simultaneously on the adjacent CT levels due to the its size (1.5 mm) and the helical scanning thickness (5mm),which resulted in the matching error between isocenter of DRR images and isocenter of the simulator.Conclusion:Marker was simultaneously on the adjacent CT levels,which was the leading cause of the error in the Y axis. Verification was necessary with simulator before the treatment.

Nasopharyngeal carcinoma; Radiotherapy

R

A

1006-5741（2017）-03-0275-04

2017.04.05;修回時間：2017.05.10)

中國醫(yī)學計算機成像雜志，2017，23：275-278

1復旦大學附屬腫瘤醫(yī)院放療科

2復旦大學上海醫(yī)學院腫瘤學系

通信地址：上海市東安路270號，上海市200032

許青（電子郵箱:18017312376@163.com)

Chin Comput Med Imag，2017，23：275-278

1 Department of Radiation Oncology,Fudan University Shanghai Cancer Center

2 Department of Oncology,Shanghai Medical College,Fadan University

Address:270 Dong’an Rd., Shanghai 200032, P.R.C.

Address Correspondence to Xuqing(E-mail: 18017312376@163.com