不同配準(zhǔn)方式對(duì)鼻咽癌螺旋斷層調(diào)強(qiáng)放射治療患者擺位誤差的影響

鄭超群，黃家文，傅萬(wàn)凱，楊海松

福建省腫瘤醫(yī)院·福建醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院 （福建福州 350014）

鼻咽癌是我國(guó)最常見(jiàn)的惡性腫瘤之一，多見(jiàn)于我國(guó)南方。放射治療是鼻咽癌患者的首選治療方式。鼻咽部形狀不規(guī)則，鄰近組織大部分為極其重要的敏感器官，是調(diào)強(qiáng)放射治療的（IMRT）理想部位之一[1]。近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，放射治療技術(shù)不斷發(fā)展，放射治療設(shè)備越來(lái)越先進(jìn)，為腫瘤患者的精確治療提供了很好的保障。而螺旋斷層調(diào)強(qiáng)放射治療（Tomotherapy）作為目前比較高端的放射治療設(shè)備已廣泛運(yùn)用于鼻咽癌患者的放射治療。通過(guò)機(jī)載的高能X線計(jì)算機(jī)體層攝影（MVCT）掃描，獲得患者的斷層圖像與計(jì)劃系統(tǒng)傳輸?shù)腃T圖像進(jìn)行配準(zhǔn)，從而得出擺位誤差數(shù)據(jù)，進(jìn)行在線校正，但其結(jié)果受配準(zhǔn)區(qū)域及配準(zhǔn)方式的影響。因此，需要一種方便而又準(zhǔn)確的配準(zhǔn)方式指導(dǎo)臨床應(yīng)用。本研究通過(guò)比較Tomotherapy系統(tǒng)中兩種自動(dòng)圖像配準(zhǔn)技術(shù)（骨配準(zhǔn)和骨與軟組織配準(zhǔn)）的平移及旋轉(zhuǎn)誤差數(shù)據(jù)，探討不同配準(zhǔn)方式對(duì)鼻咽癌患者擺位誤差的影響。

1 資料與方法

1.1 一般資料

隨機(jī)選取2016年10月至2017年10月在我院放療中心接受螺旋斷層調(diào)強(qiáng)放射治療的鼻咽癌患者22例，其中男13例，女9例，年齡18～76歲，中位年齡46歲?；颊呔?jīng)病理確診為鼻咽癌，并且是首次接受放射治療。

1.2 擺位固定和計(jì)劃設(shè)計(jì)

患者取仰臥位，雙手平放于雙側(cè)，輔助使用全碳素纖維頭頸肩固定底板與配套的頭枕底座，根據(jù)患者頸部曲度墊以不同斜度的墊塊及肩枕厚度，面上覆蓋頭頸肩熱塑網(wǎng)膜加以固定成型。在飛利浦大孔徑CT下進(jìn)行定位掃描，掃描層厚3 mm。囑患者平靜自主呼吸，將CT采集的影像傳輸至物理組Tomotherapy計(jì)劃系統(tǒng)，經(jīng)物理師及臨床醫(yī)師進(jìn)行圖像融合處理及靶區(qū)勾畫，制定治療計(jì)劃經(jīng)驗(yàn)證后傳輸?shù)絋omotherapy HD放射治療機(jī)及配套的軟件系統(tǒng)。

1.3 圖像采集和配準(zhǔn)

每次治療時(shí)由2名高年資放射治療師進(jìn)入機(jī)房進(jìn)行擺位固定，然后進(jìn)行MVCT掃描。掃描條件選取Normal，掃描層厚為2 mm，掃描范圍為鼻咽部靶區(qū)+頸部：上界包含顱底骨和眉弓，下界至第七頸椎下緣。每例患者每天掃描1次，利用Tomotherapy的MVCT掃描圖像與物理組傳輸下來(lái)的計(jì)劃設(shè)計(jì)的圖像進(jìn)行配準(zhǔn)。選用自動(dòng)骨（Bone Technique）配準(zhǔn)和骨與軟組織（Bone&Tissue Technique）配準(zhǔn)作為配準(zhǔn)方式，分別得出患者左右（X軸）、頭腳（Y軸）、腹背（Z軸）方向的線性誤差以及繞此3個(gè)方向形成的旋轉(zhuǎn)誤差（U、V、W）6個(gè)方面的配準(zhǔn)數(shù)據(jù)并比較兩組數(shù)據(jù)。對(duì)于自動(dòng)配準(zhǔn)線性誤差超過(guò)5 mm、旋轉(zhuǎn)誤差超過(guò)2°的患者認(rèn)為擺位不合格，需要重新擺位掃描。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

2 結(jié)果

本研究中行鼻咽癌Tomotherapy治療22例，共進(jìn)行MVCT掃描768次，隨機(jī)選取150次MVCT掃描數(shù)據(jù)，所選數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布。MVCT掃描獲得的圖像與患者計(jì)劃設(shè)計(jì)的圖像經(jīng)Tomotherapy機(jī)載的自動(dòng)配準(zhǔn)系統(tǒng)進(jìn)行骨配準(zhǔn)和骨與軟組織配準(zhǔn)兩種方式配準(zhǔn)，分別獲得X、Y、Z、U、V、W這6方面的擺位誤差各150組數(shù)據(jù)。將6個(gè)方向的擺位誤差計(jì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行配對(duì)t檢驗(yàn)，骨配準(zhǔn)和骨與軟組織配準(zhǔn)兩種配準(zhǔn)方式在Y軸、Z軸方向上的平移誤差比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；其他4個(gè)方向的擺位誤差比較，差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。見(jiàn)表1。

表1 兩種配準(zhǔn)方式的擺位誤差比較（±s）

表1 兩種配準(zhǔn)方式的擺位誤差比較（±s）

配準(zhǔn)方式 X軸（mm） Y軸（mm） Z軸（mm）骨配準(zhǔn) 0.946±1.701 0.937±1.059 0.077±1.161骨與軟組織配準(zhǔn) 0.920±1.397 1.045±1.167 0.386±1.212 t 0.346 2.293 -4.123 P 0.731 0.025 000配準(zhǔn)方式 U（°） V（°） W（°）骨配準(zhǔn) -0.2170±1.201-0.217±1.104 -0.280±0.897骨與軟組織配準(zhǔn) -0.156±1.079 -0.142±0.648 -0.169±0.685 t 0.349 -0.934 -1.850 P 0.728 0.354 0.068

3 討論

放射治療是現(xiàn)階段治療包括頭頸部腫瘤等在內(nèi)的惡性腫瘤患者的主要手段之一，尤其對(duì)于鼻咽癌患者更是首選。放射治療的基本目標(biāo)是努力提高治療增益比，即最大限度地將放射線的劑量集中到病變（靶區(qū)）內(nèi)，殺滅腫瘤細(xì)胞而使周圍正常組織和器官少受或免受不必要的輻射[2]。由于鼻咽癌靶區(qū)大而且不規(guī)則，重要器官和組織多且都分布在較小的空間內(nèi)，這對(duì)放射治療師的擺位精度提出了更高的要求。鼻咽癌患者放射治療的準(zhǔn)確擺位和精確照射是確保鼻咽癌IMRT計(jì)劃精確實(shí)施的前提。放射治療師如何在平時(shí)的工作中減少擺位誤差以提高放射治療的精確性和重復(fù)性是關(guān)系整個(gè)治療計(jì)劃成敗的關(guān)鍵因素之一[3]。

近年來(lái)，隨著醫(yī)學(xué)影像技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、放射治療設(shè)備以及放射治療理念的不斷發(fā)展，腫瘤放射治療技術(shù)得到了顯著的發(fā)展。圖像引導(dǎo)放射治療（imaging-guided radiation therapy，IGRT）以其獨(dú)特的引導(dǎo)方式使精確放射治療更為精確，且危及器官得到更好保護(hù)[4-5]。Tomotherapy是目前世界領(lǐng)先的放射治療設(shè)備，也運(yùn)用于鼻咽癌患者的放射治療中。它是加速器和螺旋CT技術(shù)的完美結(jié)合，是一種在CT影像實(shí)時(shí)引導(dǎo)下的360°全角度照射概念的調(diào)強(qiáng)放射治療設(shè)備，其中6 MV的X射線用于患者的放射治療，約3.5 MV的扇形光子束則用于采集患者的斷層圖像。但治療期間器官變形、擺位誤差等因素的存在，仍可導(dǎo)致腫瘤局部未控或關(guān)鍵器官受到過(guò)量照射等問(wèn)題，影響治療效果[6]。本研究通過(guò)比較TOMO機(jī)載的MVCT引導(dǎo)下的骨配準(zhǔn)和骨與軟組織配準(zhǔn)這兩種配準(zhǔn)誤差值，尋找一種可指導(dǎo)臨床的配準(zhǔn)方法。結(jié)果顯示，骨配準(zhǔn)和骨與軟組織配準(zhǔn)兩種配準(zhǔn)方式在Y軸、Z軸方向上的平移誤差比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。表明在Y軸和Z軸方向上，骨配準(zhǔn)的擺位誤差均值和標(biāo)準(zhǔn)差數(shù)值較骨與軟組織配準(zhǔn)顯著小，說(shuō)明骨配準(zhǔn)對(duì)Y軸和Z軸的擺位糾正效果明顯，而在X軸方向上相差不大。骨配準(zhǔn)和骨與軟組織配準(zhǔn)兩種配準(zhǔn)方式在X軸和繞軸3個(gè)方向的擺位誤差比較，差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。分析原因可能為：（1）MVCT掃描獲得的圖像軟組織對(duì)比度小于治療計(jì)劃傳輸?shù)膋V級(jí)CT圖像，其配準(zhǔn)圖像重合性會(huì)帶來(lái)不同程度的影響；（2）與Tomotherapy自身特點(diǎn)有關(guān)，治療床以恒定速度向前進(jìn)床，由于身體重力的影響，會(huì)導(dǎo)致床面下沉，這樣就給圖像配準(zhǔn)帶來(lái)Z軸方向上的誤差；（3）與鼻咽癌自身解剖特性有關(guān)，鼻咽部骨性標(biāo)記多而且相對(duì)穩(wěn)定，隨著放射治療的進(jìn)行骨骼改變比較小，但軟組織隨著腫瘤的退縮，體重的變化，會(huì)對(duì)圖像的配準(zhǔn)產(chǎn)生影響；Hou等[7]通過(guò)MVCT發(fā)現(xiàn)，體重減輕可能會(huì)造成Z軸方向＞3 mm的誤差；再如Mongioj等[8]研究20例鼻咽癌患者的擺位數(shù)據(jù)，雖然沒(méi)有發(fā)現(xiàn)擺位偏差與治療進(jìn)程明顯有關(guān)，但體重變化與腫瘤退縮嚴(yán)重的患者出現(xiàn)＞3 mm擺位偏差概率大大增加；（4）頭頸部擺位所使用的頭頸肩固定底板與配套的頭枕底座并不適合每例患者使用，放射治療過(guò)程中患者體重變化、皮膚反應(yīng)的增加及軟組織肌肉的變化，特別是頸肩部由患者體重減輕導(dǎo)致熱塑網(wǎng)膜變松所帶來(lái)的頸部活動(dòng)范圍變大都會(huì)給固定擺位帶來(lái)誤差。許森奎等[9]使用頭頸肩發(fā)泡膠對(duì)鼻咽癌患者進(jìn)行個(gè)體化固定，值得借鑒。

綜上所述，在鼻咽癌患者的放射治療中，為降低擺位誤差，建議首選骨配準(zhǔn)，必要時(shí)輔以手動(dòng)微調(diào)直至滿意為止。