肺癌立體定向體部放療以靶區(qū)為準(zhǔn)進(jìn)行錐形束CT在線配準(zhǔn)的可行性研究

孫曉歡，譚麗娜，王中飛，肖鋒

空軍軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院放療科，陜西西安710032

前言

立體定向體部放療（StereotacticBody Radiotherapy,SBRT）用于肺癌放療中，腫瘤局控率可以達(dá)到80%～90%［1-3］，可以達(dá)到與手術(shù)相當(dāng)?shù)闹委熜Ч?，但是肺部腫瘤受呼吸運動、體位固定、皮膚牽拉改變等因素的影響，易造成擺位重復(fù)性差等問題，在錐形束CT(Cone Beam CT,CBCT）配準(zhǔn)時易導(dǎo)致以骨性標(biāo)志或外輪廓配準(zhǔn)時靶區(qū)與計劃圖像中的靶區(qū)嚴(yán)重偏離；反之，以靶區(qū)配準(zhǔn)，則骨性標(biāo)志或外輪廓容易出現(xiàn)嚴(yán)重偏離。而SBRT治療方式的特點是治療次數(shù)少、單次劑量大、劑量或正常器官超劑量。所以首先要保證的是擺位準(zhǔn)確，才能做到劑量精確，否則將造成非常大的誤差。

四維計算機斷層成像（Four-Dimensional Computed Tomography,4DCT）技術(shù)的引入為靶區(qū)勾畫提供了指導(dǎo)，從一定程度上防止腫瘤脫靶并可以減少正常組織受照劑量。圖像引導(dǎo)放射治療（Image Guide Radiation Therapy,IGRT）技術(shù)可以糾正擺位誤差，進(jìn)而可以縮小計劃靶區(qū)（Planning Target Volume,PTV），使得正常組織受量減?。?-7］。針對擺位誤差和腫瘤位移，Wu等［8］利用皮膚標(biāo)記點、骨性標(biāo)記和軟組織3種方法分別對圖像進(jìn)行配準(zhǔn)并利用得出的擺位誤差來模擬并對比腫瘤的劑量分布，Miura等［9］也模擬了腫瘤運動給靶區(qū)帶來的劑量誤差，此過程僅有腫瘤靶區(qū)（Gross Tumor Volume,GTV）移動而照射野并未跟隨腫瘤運動。還有一些研究從固定裝置或呼吸控制方法方面做研究，以期減小靶區(qū)運動范圍，另有一些研究從治療過程中動態(tài)追蹤靶區(qū)方面希望使得靶區(qū)始終處于照射范圍內(nèi)。以上這些研究或是從劑量分布，或是從治療方式上進(jìn)行研究，都是為了驗證靶區(qū)運動對劑量分布的影響，但是這些研究對腫瘤在CBCT配準(zhǔn)出現(xiàn)偏差時，并未對不同大小的位置偏差提出如何應(yīng)對，而本文以腫瘤移位1 cm為界進(jìn)行研究，驗證腫瘤與骨性標(biāo)志偏離0.5、1 cm時，以腫瘤作為配準(zhǔn)依據(jù)，移動治療等中心能否使靶區(qū)得到準(zhǔn)確的劑量分布。

1 材料與方法

1.1 病例選取

選取2016年6～12月間于空軍軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院治療的9例肺癌患者，年齡30～60歲，中位數(shù)45歲。

1.2 CT定位及靶區(qū)勾畫

使用飛利浦公司Big Bore大孔徑CT模擬定位機對患者行4DCT掃描?；颊卟捎醚雠P位，熱塑體模固定，掃描層厚、層距均為5 mm。在Mip圖像上勾畫GTV，并分別與各時相配準(zhǔn)核實，最后合并生成內(nèi)靶區(qū)（Internal Target Volume,ITV），再將此ITV外放5 mm生成PTV。

1.3 計劃設(shè)計

采用美國瓦里安公司Eclipse 13.5計劃系統(tǒng)，分別為9例患者設(shè)計VMAT計劃，處方劑量為60 Gy/10次。采用6 MV X射線，依據(jù)腫瘤位置選擇合適的機架起始角度和弧數(shù)（3～4?。?，劑量率由系統(tǒng)自動控制（瓦里安加速器劑量率為0～600 MU/min可變），計劃采用各向異性分析算法（Anisotropic Analytical Algorithm,AAA）進(jìn)行計算。靶區(qū)劑量分布要求60 Gy需覆蓋95%以上靶區(qū)體積（靶區(qū)及正常器官受量應(yīng)滿足RTOG-0915號報告要求）。計劃使用美國瓦里安公司帶有120片多葉準(zhǔn)直器（Multi-leaf Collimator,MLC)的iX加速器實施照射。

1.4 模擬腫瘤位移對劑量分布的影響

將每例患者的PTV在原CT圖中向患者右側(cè)、背部、腳方向分別移動0.5和1 cm，治療等中心依據(jù)腫瘤的位移方向移動0.5 cm、1 cm，重新計算劑量分布，生成6個模擬計劃，再對比原計劃及模擬計劃的劑量分布，圖1所示為將患者的PTV在原CT圖中向患者右側(cè)、背部、腳方向分別移動1 cm，圖2為患者按照原計劃劑量分布及將PTV向患者右側(cè)移動1 cm后劑量分布。

圖1 計劃靶區(qū)向患者右側(cè)、背部、腳方向移動1 cmFig.1 Planning target volume(PTV)shifted to the right,back and feet by 1 cm

圖2 計劃靶區(qū)向患者右側(cè)偏移1 cm后劑量分布Fig.2 Dose distribution after PTV shifted to the right by 1 cm

1.5 統(tǒng)計學(xué)分析

采用SPSS 18.0統(tǒng)計軟件，對原計劃及模擬計劃的靶區(qū)和危及器官受照劑量進(jìn)行符號秩檢驗，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

表1為患者的腫瘤分布特點，表2為原計劃及模擬計劃靶區(qū)的Dmax，Dmin，Dmean（以相對處方劑量的百分?jǐn)?shù)表示）及V60比較，表3為原計劃及模擬計劃的脊髓與全肺的受量比較。

表1 患者的腫瘤分布特點Tab.1 Characteristics of tumor distributions in patients

從表2可以看出，靶區(qū)向患者右側(cè)移動1 cm、背部移動0.5和1 cm、腳方向移動0.5和1 cm后，Dmax較原計劃差異均具有統(tǒng)計學(xué)差異（P＜0.05），向腳方向移動0.5 cm后Dmin與V60（60 Gy劑量包繞的靶區(qū)體積）較原計劃也具有統(tǒng)計學(xué)差異（P＜0.05），但是結(jié)果仍然滿足RTOG0915號報告的要求。

從表3可知，當(dāng)靶區(qū)向患者背部移動0.5和1.0 cm時，脊髓受量與原計劃差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），靶區(qū)向患者腳方向移動0.5和1.0 cm時，全肺V20和Dmean與原計劃差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），但這些結(jié)果均滿足RTOG0915號報告的要求。

3 討論

在目前的治療過程中，對于治療前CBCT與原CT圖的配準(zhǔn)方法主要有3種：皮膚標(biāo)記點、骨性標(biāo)記和軟組織配準(zhǔn)。許多人也做了不同的研究來驗證各個方法的準(zhǔn)確性［10］，結(jié)果均類似，均認(rèn)為骨性標(biāo)志配準(zhǔn)與軟組織配準(zhǔn)得出的結(jié)果差異較大，且利用骨性標(biāo)記配準(zhǔn)更容易導(dǎo)致靶區(qū)脫靶，但這些研究并未從劑量學(xué)分布上的影響來驗證各個方法的優(yōu)劣。Wu等［8］用劑量分布的差異來驗證3種配準(zhǔn)方法的優(yōu)劣，實驗得出的結(jié)論為軟組織配準(zhǔn)方法對劑量分布的影響要小于骨性標(biāo)記配準(zhǔn)方法及皮膚標(biāo)記點配準(zhǔn)方法。而在Miura等［9］也針對GTV偏移做了研究，但其只是模擬了GTV位移，并未將治療中心隨著GTV移動，故其得出的結(jié)論為腫瘤移位對GTV及PTV劑量分布影響較大。而本文在以前面的研究結(jié)論作為基礎(chǔ)，即以靶區(qū)作為CBCT配準(zhǔn)依據(jù)，并直接給出了1 cm的運動范圍限制，計算靶區(qū)偏離在0.5及1.0 cm時，移動治療床進(jìn)行劑量對比，選擇1.0 cm作為界限是因為若靶區(qū)配準(zhǔn)后誤差范圍大于1 cm，筆者認(rèn)為應(yīng)該重新擺位。

表2 原計劃及模擬計劃的靶區(qū)參數(shù)比較（%）Tab.2 Comparison of dosimetric parameters of PTV between original plan and PTV-shift plan(%)

上述文獻(xiàn)中的研究均使用固定野調(diào)強技術(shù)來進(jìn)行計劃設(shè)計，因為射野數(shù)目有限，劑量分布會相應(yīng)的受到影響，而本文采用了VMAT技術(shù)，固定野調(diào)強技術(shù)與VMAT技術(shù)相比有一定的劣勢，如文獻(xiàn)［11］中研究結(jié)果證明，對計劃實施過程中出現(xiàn)的偏差，如MLC位置，機架角度等的偏差，VMAT受到的影響要小于固定野調(diào)強技術(shù)，另有文獻(xiàn)［12］中報道，對于前列腺病人的治療，VMAT受治療過程中病人外輪廓的變化的影響要小于固定野調(diào)強技術(shù)。所以，本文雖然將PTV移動了位置，其相對外輪廓、肺、脊髓等的位置與原計劃有差異，但最終的模擬結(jié)果是，PTV和正常組織的劑量分布均能滿足劑量分布要求，所以從本文的結(jié)果可以得出，對于肺部較小的病灶，在線CBCT配準(zhǔn)時，本文建議可以直接利用可見腫瘤進(jìn)行配準(zhǔn)，若誤差小于1 cm，直接移動治療床并進(jìn)行治療，腫瘤最終接受到的劑量與原計劃無明顯差異，利用這種配準(zhǔn)方式才能保證病人接受到的劑量是準(zhǔn)確的。

表3 原計劃及模擬計劃的危及器官受量比較Tab.3 Dosimetric comparison of organs-at-risk between original plan and PTV-shift plan