X-sight椎體追蹤技術(shù)在射波刀中的應(yīng)用

王境生，袁智勇，董洋，陳華明，于旭耀，李豐彤，宋勇春

[天津醫(yī)科大學(xué)腫瘤醫(yī)院（國(guó)家腫瘤臨床醫(yī)學(xué)研究中心） 放療科，天津 300060]

射波刀系統(tǒng)主要由LINAC加速器系統(tǒng)（6MV的X射線）、影像系統(tǒng)、機(jī)械臂系統(tǒng)（6個(gè)機(jī)械臂關(guān)節(jié)、1200束射線方向）、同步呼吸追蹤系統(tǒng)、治療床、介面控制器及調(diào)制器控制器等組成[1-3]。射波刀實(shí)時(shí)影像追蹤方式根據(jù)追蹤部位的不同，可分為6D-skull（顱骨）追蹤、X-sight（椎體）追蹤、金標(biāo)fiducial（標(biāo)志點(diǎn)）追蹤、Sychrony同步呼吸追蹤及X-sight lung（肺）追蹤五種方式[4-6]。射波刀立體定向放療給腫瘤部位準(zhǔn)確、均勻的劑量，周?chē)＝M織劑量很小，因此可在正常組織損傷很小的情況下根治惡性腫瘤，達(dá)到提高患者生活質(zhì)量，延長(zhǎng)生存期的目的[7-8]。

1 射波刀X-sight追蹤方法的原理

脊柱椎體包括頸椎（C1～C7）、胸椎（T1～T12）、腰椎（L1～L5）、骶骨及尾骨。X-sight追蹤方式主要用于追蹤脊柱椎體及周?chē)哪[瘤。射波刀X-sight 追蹤方式采用對(duì)比實(shí)時(shí)曝光產(chǎn)生的圖像和數(shù)字重建影像，生成9個(gè)×9個(gè)圖像共81個(gè)矩陣骨質(zhì)密度變化點(diǎn)的方式產(chǎn)生患者六維方向上需校準(zhǔn)的數(shù)值。通過(guò)機(jī)械臂校準(zhǔn)這些數(shù)值，實(shí)現(xiàn)射波刀X-sight追蹤方式中總誤差≤0.95 mm[9-10]。X-sight追蹤方式因?yàn)闊o(wú)需植入金標(biāo)、無(wú)創(chuàng)傷，被全球各地的射波刀中心廣泛采用。見(jiàn)圖1。

2 射波刀X-sight追蹤方法的安全性和精準(zhǔn)性

圖1 X-sight追蹤方法在射波刀的治療中的應(yīng)用

徐慧軍等[11]利用CT分別掃描裝有膠片的頭頸部、肺部和仿真人模體，將影像數(shù)據(jù)傳輸至Multi Plan治療計(jì)劃系統(tǒng)中。設(shè)計(jì)頸椎、胸椎、腰椎、尾椎及股骨追蹤的模體等中心計(jì)劃，70%劑量曲線給420 cGy。模體置于治療床上，使用X-sight追蹤方式，執(zhí)行模體計(jì)劃。掃描照射后的膠片，利用端到端測(cè)試軟件分析照射精度，結(jié)果顯示頸椎追蹤的精度為0.54和0.68 mm，胸椎為0.50和0.65 mm，腰椎、骶椎、髂骨及股骨分別為0.70、1.99、2.21和2.05 mm。對(duì)于3種靜態(tài)模體，頸椎、胸椎及腰椎的追蹤精度均達(dá)到亞毫米，骶椎、髂骨及股骨精度為（2.00±0.21）mm，射波刀X-sight追蹤脊柱的精度非常高，提供準(zhǔn)確的圖像引導(dǎo)定位，且及時(shí)在線發(fā)現(xiàn)和糾正患者治療體位移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)立體定向放療領(lǐng)域內(nèi)提倡高精度、大劑量、分割次數(shù)少及無(wú)創(chuàng)傷等優(yōu)點(diǎn)。

3 射波刀X-sight追蹤方法在全身腫瘤治療中的應(yīng)用

在頸部腫瘤和椎體轉(zhuǎn)移瘤的臨床應(yīng)用：脊柱轉(zhuǎn)移是惡性腫瘤骨轉(zhuǎn)移的常見(jiàn)部位，脊柱轉(zhuǎn)移患者常常伴有背部疼痛及感覺(jué)、運(yùn)動(dòng)障礙，其是惡性腫瘤患者生活質(zhì)量下降的主要因素之一。椎體轉(zhuǎn)移腫瘤立體定向放射治療可給予靶區(qū)適形的高劑量；同時(shí)形成陡峭的劑量梯度，有利于保護(hù)周?chē)＝M織，特別是脊髓。與常規(guī)放射治療相比較，立體定向放射治療提高腫瘤局部控制率并有利于緩解癥狀，成為椎體轉(zhuǎn)移瘤術(shù)后輔助治療及根治性治療新的治療模式。文獻(xiàn)表明基于放射生物、物理及臨床方面的相關(guān)研究，多分次立體定向放射治療在臨床中具有一定的優(yōu)勢(shì)。張余飛等[12]觀察25例先前照射過(guò)的復(fù)發(fā)頭頸部鱗癌患者接受射波刀治療，體部立體定向放療（stereotactic body radiation therapy,SBRT）的處方劑量是25～36 gy/5～6 f，評(píng)估SBRT治療先前接受過(guò)放射治療的復(fù)發(fā)頭頸部鱗癌患者的有效性與安全性。評(píng)價(jià)指標(biāo)包括腫瘤緩解率、局部控制率、無(wú)進(jìn)展生存期、生存質(zhì)量改善率、急性及晚期毒性反應(yīng)。射波刀治療3個(gè)月后近期有效率[完全緩解（complete response,CR）+部分緩解（partial response,PR）]為68%，中位無(wú)病生存期為10.3個(gè)月，1年生存率為48%；治療過(guò)程中及治療后無(wú)4、5級(jí)不良反應(yīng)發(fā)生。對(duì)于先前接受過(guò)放射治療的復(fù)發(fā)頭頸部鱗癌患者，射波刀治療復(fù)發(fā)頭頸部腫瘤近期療效明確，且不良反應(yīng)較輕。劉志冰等[13]對(duì)2009年3月1日—2011年12月24日行射波刀立體定向放射外科治療脊柱轉(zhuǎn)移瘤患者發(fā)現(xiàn)，治療腫瘤病灶38處。其中頸椎4處，胸椎21處，腰椎9處，骶椎4處，有放療史患者9例。比較治療前后的疼痛緩解等情況，定期隨訪療效及毒副反應(yīng)。在隨訪12.5個(gè)月（1～25個(gè)月）后，生存18例，90%患者疼痛治療有效，隨訪期間內(nèi)未見(jiàn)放射性脊髓病的發(fā)生。射波刀立體定向放射外科治療脊柱轉(zhuǎn)移瘤安全有效。

3.1 早期肺癌和縱隔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移瘤

X-sight追蹤方法在治療早期中央型肺癌、老年早期肺癌患者、惡性腫瘤縱隔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移患者都有廣泛的應(yīng)用。根據(jù)腫瘤位置及分期不同，給予不同的劑量分割模式，射波刀立體定向放療可較好的應(yīng)用于早期中央型肺癌的治療。王寶虎等[14]回顧性分析天津市腫瘤醫(yī)院射波刀中心2006年11月—2010年12月 17例分期為T(mén)1/T2N0M0的中央型非小細(xì)胞肺癌患者，其中6例患者采用X-sight追蹤方法，11例患者采用呼吸同步金標(biāo)追蹤技術(shù)。根據(jù)腫瘤位置及分期，給予不同的分割劑量，中位處方劑量56 gy（48～60 gy），中位分割次數(shù)5次（3～10次），中位治療體積46.2 ml（13.8～92.2 ml）。治療后3個(gè)月療效評(píng)價(jià)：9例病變完全緩解，7例部分緩解，1例穩(wěn)定，治療反應(yīng)率94.1%；中位隨訪期19.5個(gè)月（4～64個(gè)月），中位生存時(shí)間43個(gè)月，1和2年的局控率、無(wú)進(jìn)展生存及總生存分別為100%、87.5%、80.8%，以及67.3%、82.4%、68.4%。隨訪期內(nèi)未見(jiàn)呼吸困難、疲勞、肺不張等不良反應(yīng)，其中3級(jí)不良反應(yīng)1例，未見(jiàn)4～5級(jí)不良反應(yīng)。宋勇春等[15]回顧性分析天津醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院放療科2006年11月—2010年9月34例 不能手術(shù)的老年早期肺癌患者（T1N0M020例，T2N0M014例），中位年齡78歲（70～88歲）。16例患者采用X-Sight椎體追蹤技術(shù)，18例患者采用腫瘤內(nèi)植入1、2枚金標(biāo)的呼吸同步追蹤技術(shù)。處方劑量45～60 gy，中位劑量60 gy，分3～6次給予。結(jié)果：25例病變CR（73.5%），9例PR（26.5%）。中位隨訪期29個(gè)月（11～59個(gè)月），原發(fā)腫瘤局部控制率為97.1%，1、2、3年無(wú)進(jìn)展生存率分別為85.3%、81.6%和70.0%，總生存率分別為97.1%、86.6%和80.0%。31例患者（91.1%）出現(xiàn)治療后的輕度乏力，15例患者（44.1%）發(fā)生Ⅰ、Ⅱ級(jí)放射性肺炎，未發(fā)現(xiàn)≥Ⅲ級(jí)的不良反應(yīng)。1例患者（2.9%）在經(jīng)胸腔穿刺植入金標(biāo)后發(fā)生嚴(yán)重氣胸，經(jīng)胸腔閉式引流后緩解。射波刀立體定向放射治療技術(shù)療效確切、不良反應(yīng)輕，其是無(wú)法手術(shù)的老年早期肺癌患者的較好選擇。WANG等[16]評(píng)估在2006年10月—2015年5月在天津市腫瘤醫(yī)院射波刀中心接受射波刀X-sight追蹤方法治療的85例縱隔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移患者。主要觀察是縱隔淋巴結(jié)的腫瘤局部控制率（tumor control probability,TCP）。次要觀察是癥狀緩解時(shí)間，SBRT后總體存活期（overall survival,OS）和常見(jiàn)不良反應(yīng)事件評(píng)價(jià)標(biāo) 準(zhǔn)（cancer institute common terminology criteria for adverse events v4.0,CTCAE v4.0）的毒性副反應(yīng)。1年和5年的局部控制率分別為97%和77%。在53例有癥狀患者中，癥狀緩解47例（89%），中位數(shù)為5 d（3～30 d）。所有患者中位OS為27.2個(gè)月。單因素和多因素分析顯示，原發(fā)腫瘤與射波刀的較短診斷間隔以及較大的縱隔淋巴結(jié)體積與OS相關(guān)。CTCAE v4.0≥3級(jí)毒副反應(yīng)6例（7%），5級(jí)毒副反應(yīng)3例（均具有縱隔淋巴結(jié)7站放療史）。SBRT是一種安全有效的治療方式，適用于來(lái)自不同腫瘤的縱膈淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的患者，但接受縱膈淋巴結(jié)第7站放療的患者除外。王娟等[17]分析射波刀治療39例惡性腫瘤縱隔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移患者的臨床資料，其中31例患者采用X-sight追蹤方法，8例患者采用呼吸同步追蹤技術(shù)。病灶共計(jì)49個(gè)，直徑1.5～4.3 cm。治療劑量12～60 gy，分割1～10次。治療后隨訪3～67個(gè)月（中位數(shù)20個(gè)月），胸悶、氣短等癥狀緩解率83.3%。49個(gè)病灶CR、PR、疾病穩(wěn)定分別為29、15和5個(gè)，有效率為90%。1、2年局控率為100%和91%，1、2年生存率分別為84.6%和68.3%。急性期無(wú)反應(yīng)者25例，1、2級(jí)和3、4級(jí)放療反應(yīng)分別為11和3例。既往行胸部放療、隆突下及氣管食管溝病灶、放療前后1個(gè)月行化療者放療不良反應(yīng)發(fā)生率較高（P＜0.05），反應(yīng)組食管5 ml平均照射劑量30.62 gy高于無(wú)反應(yīng)組15.5 gy。射波刀為縱隔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移者提供安全有效的治療手段。

3.2 腹部腫瘤

X-sight追蹤方法在治療治療腹膜后腫瘤、腎上腺轉(zhuǎn)移癌、局部晚期無(wú)進(jìn)展期胰腺癌及肝門(mén)區(qū)肝癌的都有廣泛的應(yīng)用。射波刀是腹膜后腫瘤安全有效的局部治療手段之一。莊洪卿等[18]對(duì)28例腹膜后腫瘤患者行射波刀治療，70%～84%（中位數(shù)78%）等劑量線覆蓋計(jì)劃靶體積，照射劑量2 000～6 000 cGy（中位數(shù)4 500 cGy），生物等效劑量3 750～10 080 cGy（中位7 680 cGy，α/β=10），分割次數(shù)2～10次（中位數(shù)5次）。3例患者為調(diào)強(qiáng)或適形放療加量，1例為再程放療，其余為單純射波刀治療。27例患者采用X-sight追蹤方法，1例患者采用呼吸同步追蹤技術(shù)。KaplanMeier法計(jì)算生存率并進(jìn)行Log-rank檢驗(yàn)。CR、PR、穩(wěn)定和進(jìn)展率分別為43%、36%、18%和4%，有效率為96%。隨訪時(shí)間滿1、2、3年者分別為17、9和7例。1、2、3年局部控制率分別為92%、86%和86%，總生存率分別為60%、49%和49%。局部無(wú)進(jìn)展生存和總生存相似（中位9.5和12.0個(gè)月）。腹膜后單發(fā)病灶且療效評(píng)價(jià)緩解者局部無(wú)進(jìn)展生存與全身無(wú)進(jìn)展生存期也相似（中位17和11個(gè)月）≥2級(jí)急性反應(yīng)中乏力、厭食、惡心、嘔吐和腸炎分別為9、9、7、2和2例，遠(yuǎn)期反應(yīng)僅1例出現(xiàn)1級(jí)腸狹窄。陸軍等[19]對(duì)2012年11月—2017年6月96例射波刀治療的晚期胰腺癌患者，采用PET/CT或增強(qiáng)CT定位，X-sight脊柱追蹤照射，有梗阻性黃疸患者先行膽汁引流，緩解膽道梗阻有效后再行射波刀治療。利用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS 13.0采用Cox Regression分析性別、年齡、KPS卡氏評(píng)分、腫瘤分期、糖類(lèi)抗原CA199、放療劑量、是否化療及合并其他治療等因素對(duì)生存期的影響；采用Kaplan-Meier法進(jìn)行生存率分析，并對(duì)遠(yuǎn)期并發(fā)癥情況進(jìn)行分析。結(jié)果顯示，87.5%的患者癥狀改善，平均生存時(shí)間為10.5個(gè)月、中位生存時(shí)間為8個(gè)月。腫瘤分期、糖類(lèi)抗原CA199陽(yáng)性是影響患者生存的主要因素。性別、年齡、KPS評(píng)分、放療劑量、是否化療及合并其他治療等因素?zé)o差異。射波刀是晚期胰腺癌有效的姑息治療手段，可緩解局部癥狀，但對(duì)患者的生存期延長(zhǎng)有限，遠(yuǎn)期并發(fā)癥可危及生命。趙憲芝等[20]分析2006～2013年42例射波刀治療腎上腺轉(zhuǎn)移癌患者，以治療后后1個(gè)月復(fù)查觀察近期療效。采用世界健康組織實(shí)體腫瘤的療效評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) RECIST 1.1標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，采用后期放射損傷分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)RTOG或EORTC評(píng)價(jià)不良反應(yīng)，采用Kaplan-Meier法計(jì)算局部控制率TCP、生存率OS和無(wú)進(jìn)展生存率（progression free survival,PFS）。20例患者采用X-sight追蹤方法，22例患者采用呼吸同步追蹤技術(shù)。結(jié)果42例47個(gè)靶點(diǎn)納入研究，其中14個(gè)病灶達(dá)CR，13個(gè)病灶達(dá)PR，總有效率為57%。1、2年樣本數(shù)分別為25和19個(gè)靶點(diǎn)，1和2年TCP、OS、PFS率分別為87%和60%、53%，以及41%、17%、8%。腫瘤靶區(qū)＜2.5 cm3、生物有效劑量＞80 gy、年齡＞60歲均有助于提高局部PFS期。治療后乏力、納差、惡心、嘔吐等胃腸道反應(yīng)和骨髓抑制主要為1、2級(jí)反應(yīng)，只有1例出現(xiàn)3級(jí)胃腸道反應(yīng)。SBRT技術(shù)治療腎上腺轉(zhuǎn)移癌不良反應(yīng)輕且局部控制效果好。邱鳴寒等[21]分析36例2009～2015年天津醫(yī)科大學(xué)腫瘤醫(yī)院收治的接受射波刀SBRT的肝門(mén)區(qū)肝癌患者，其中16例患者（16個(gè)病灶）采用椎體追蹤技術(shù)，20例患者（21個(gè)病灶）采用金標(biāo)呼吸同步追蹤技術(shù)。36例患者（37個(gè)病灶）的腫瘤直徑為15～55 mm（中位數(shù)30 mm），通過(guò)增強(qiáng)CT和/或MRI評(píng)價(jià)腫瘤進(jìn)展，Kaplan-Meier法計(jì)算TCP、OS并Logrank檢驗(yàn)和單因素分析。中位隨訪時(shí)間為12.7個(gè)月，術(shù)后1、2年TCP率分別為90%和76%，術(shù)后1年OS、PFS分別為63%和39%，中位OS、PFS時(shí)間分別為15.2和10.0個(gè)月。3級(jí)不良反應(yīng)為11%。

3.3 盆腔腫瘤

射波刀X-sight追蹤方法是髂血管旁淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移性病變安全、有效的局部治療手段之一，能夠誘導(dǎo)癥狀迅速緩解，而不良反應(yīng)極低。WANG等[22]分析2010年5月—2016年5月接受射波刀治療的22例（27個(gè)靶點(diǎn)）髂血管旁淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移性病變患者腫瘤體積為0.88～125.66 cm3（中位數(shù)18.87 cm3），處方劑量為21～51 gy（中位數(shù)39 gy），分割次數(shù)為3～8次（中位數(shù)5次），生物等效劑量為35.7～100 gy（中位數(shù)72.6 gy），64%～82%（中位72%）等劑量線覆蓋計(jì)劃靶區(qū)。其中18例采用椎體追蹤技術(shù)，3例患者采用金標(biāo)呼吸同步追蹤技術(shù)，1例行同步呼吸運(yùn)動(dòng)追蹤。采用CT為基礎(chǔ)評(píng)價(jià)有無(wú)進(jìn)展，Kaplan-Meier法計(jì)算生存率并進(jìn)行Log-rank χ2檢驗(yàn)。隨訪時(shí)間為8～97個(gè)月（中位33個(gè)月）。CR、PR、穩(wěn)定、疾病進(jìn)展率分別為37%、48%、7.5%和7.5%，有效率為92.5%。局部無(wú)進(jìn)展生存時(shí)間為4～68個(gè)月（中位21個(gè)月）。1、2、3年局部控制率均為90.6%，總生存率分別為78.8%、60.6%和43.4%。治療不良反應(yīng)主要為惡心、嘔吐、乏力等胃腸道反應(yīng)。射波刀治療前接受過(guò)化療有助于提高生存。所有伴有腰痛或下肢水腫的患者在治療后均能使癥狀得到迅速緩解。

射波刀可給予靶區(qū)適形的高劑量，同時(shí)形成陡峭的劑量梯度，有利于保護(hù)周?chē)＝M織，特別是脊 髓[23-26]。與常規(guī)放射治療相比較，能提高腫瘤局部控制率并有利于緩解癥狀，成為輔助治療及根治性治療新的治療模式[27-28]。射波刀X-sight追蹤方法在頭頸部腫瘤、胸部腫瘤、腹部腫瘤、盆腔腫瘤都具有廣泛應(yīng)用，其是安全、有效的局部治療手段之一。射波刀所具有的圖像追蹤方法，特別X-sight椎體追蹤技術(shù)的應(yīng)用是成為保證射波刀的高精度、大劑量準(zhǔn)確照射到腫瘤靶區(qū)部位成為關(guān)鍵步驟和關(guān)鍵技術(shù)所在[29-32]。但是也存在腫瘤大小、曝光條件、距離椎體距離、椎體感興趣區(qū)（region of interest,ROI）大小、X-sight追蹤方法CT中心的選擇等方面的差異[33-35]。ROI大小和影像對(duì)比度系數(shù)的改變對(duì)脊柱追蹤平移誤差無(wú)影響，但對(duì)脊柱追蹤旋轉(zhuǎn)誤差有影響。除追蹤范圍的改變不會(huì)影響脊柱追蹤的定位誤差外，ROI大小和影像對(duì)比度系數(shù)的改變均會(huì)導(dǎo)致脊柱追蹤的定位誤差不同程度的變化，在射波刀治療中應(yīng)引起足夠重視。另外，研究都是回顧性分析，將來(lái)可進(jìn)行前瞻性研究，進(jìn)一步完善研究結(jié)果。