錐形束 CT圖像配準在鼻咽癌調(diào)強放療中的擺位誤差分析

聶佳貞，王振華，包 虹

(中國科學(xué)院大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院， 浙江 杭州 310022)

鼻咽癌是我國南方常見的惡性腫瘤之一，對其的治療通常主要以放射治療為主，經(jīng)過近代醫(yī)學(xué)的發(fā)展，調(diào)強放射治療技術(shù)對鼻咽癌的局控率已經(jīng)突破至90%[1]，而調(diào)強適形放射治療(intensity modulated radiation therapy，IMRT)，是從三維適形放療的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，其照射精確度更優(yōu)于傳統(tǒng)的三維適形放射治療，且靶區(qū)內(nèi)劑量分布的計劃性較強，也就是高劑量區(qū)可以更好地貼合靶區(qū)，使周圍健康組織的受照射劑量大幅降低。正是由于其劑量梯度陡峭的特點，其對于擺位精準度的要求也更高[2-3]?；诖?，本次研究選擇在我院進行調(diào)強放射治療的127例鼻咽癌患者作為研究對象，探究錐形束CT(cone-beam CT，CBCT)圖像配準在鼻咽癌調(diào)強放療中對擺位誤差的修正作用，以期為調(diào)強放射治療計劃CTV(臨床靶區(qū))外擴PTV(計劃靶區(qū))邊界大小提供修正參考。

1 對象與方法

1.1 對象

選擇2017年 7月至2018年7月在我院進行調(diào)強放射治療的127例鼻咽癌患者作為研究對象。納入標準：所有患者均已接受臨床病理檢測，確診為非角化型癌，并實施首程調(diào)強放療。其中男性89例，女性38例，年齡49～68歲，平均(53.5±3.6)歲。臨床 TNM 分期：Ⅰ期 9 例，Ⅱ期35例，Ⅲ期65例，Ⅳ期 18 例 。

1.2 方法

1.2.1 體位固定方法 根據(jù)患者具體情況為患者選擇合適的頭枕，指導(dǎo)患者采取仰臥位，頭部后仰，保持兩外耳孔距離與床面對等，雙手掌心朝內(nèi)放置于體側(cè)，隨后通過頭頸肩熱塑面罩對患者的體位進行固定，固定過程中注意面罩與面部五官的貼合，同時確?；颊吆粑鼤惩ā?/p>

1.2.2 主要設(shè)備及材料 美國Varian(瓦里安)Trilogy直線加速器；GE lightspeed RT模擬定位機以及Philips Brilliance CT Big Bore模擬定位機；9個點固定的標準穿孔型頭頸肩熱塑面罩；全碳素纖維頭頸肩擱板。

1.2.3 擺位方法 患者第一次擺位由我院物理師、醫(yī)生、技術(shù)員共同協(xié)助完成。首先，對治療單上的各項參數(shù)進行一一核對，詳細告知患者治療過程中的相關(guān)注意事項，以及積極配合治療的重要性；其次指導(dǎo)患者按照上述體位固定方法進行體位固定；最后，按照激光定位線，先完成定位中心線(該線標記為“1”)的校準，待三點激光校準重合后，依照治療計劃單上的數(shù)據(jù)將患者移床至治療中心進行CBCT掃描?；颊呤状瓮瓿蓴[位掃描校正后，技術(shù)員需要進入機房，并在面罩上貼好膠帶，依照激光十字線畫好3處十字星標識，標記“2”(同時記錄好中心源皮距)，以此作為治療對位的標識線，然后對患者進行治療。

分次間擺位：該擺位下患者體位同模擬定位體位一致，首先用激光對準“1”，待三點激光十字星校準重合后，移動床位至“2”完成三點激光十字星重合，最后仔細核查中心源皮距是否與第一次擺位標識中的中心源皮距相同，無誤后即可對患者進行CBCT掃描和治療。

1.2.4 影像獲取與比對 將掃描參數(shù)設(shè)置為：機架開始角度為22°，逆時針回轉(zhuǎn)至178°。時間設(shè)置為25ms,圖像重建矩陣調(diào)整為512×512，選擇2.5mm重建層厚度。在掃描完成后，將CBCT掃描圖像與模擬定位CT影像進行對比，首先使用系統(tǒng)的自動對比功能進行對比；然后對患者的鼻尖、頸椎等部位進行手動微調(diào)；其次將醫(yī)生劃分的靶區(qū)與其進行比對，此時盡力保證兩幅影像的重合度；最后，待CBCT與CT定位影像對比完成后，計算機軟件將自動計算出擺位誤差值，同時記錄每位患者掃描后的X、Y、Z擺位誤差值。

1.3 擺位誤差計算指標

擺位誤差平均值與標準偏差值的計算：將群體系統(tǒng)誤差定義為個體化系統(tǒng)誤差；將群體隨機誤差定義為個體化隨機誤差值；將每位患者的全部分次誤差值的標準偏差值定義為個體隨機誤差值[4-5]。

1.4 統(tǒng)計學(xué)處理

使用SPSS20.0軟件進行數(shù)據(jù)分析。通過PTV=2.5Σ+0.7δ(Van Herk公式)的外放公式，計算出能夠保證≥90%群體患者的最低CTV累積劑量滿足≥95%的計劃劑量的 CTV-PTV 外放間距。

2 結(jié)果

127例患者共接受465次KV-CBCT，成功取得465組擺位誤差對比信息，群體擺位誤差(平均值±標準偏差值)的絕對值為X(1.49±1.24)mm、Y(1.58±1.32)mm、Z(1.61±1.42)mm；通過PTV =2.5Σ+0.7δ(Van Herk公式)計算X、Y、Z三個方向的CTV-PTV外放邊界值為2.52mm、2.45mm、2.78mm，由于擺位誤差值中存在負數(shù)，所以本次研究采用絕對值統(tǒng)計法，詳見表1。

表1 127例患者X、Y、Z的擺位誤差結(jié)果(mm)

3 討論

根據(jù)本次對127例患者的研究結(jié)果顯示：X、Y、Z 3個方向的誤差平均值±標準偏差值為X軸向(1.49±1.24)mm、Y軸向(1.58±1.32)mm、Z軸向(1.57±1.42)mm。在研究過程中，所產(chǎn)生的偏差值均在2～3mm，這一結(jié)果與國內(nèi)外相關(guān)鼻咽癌擺位誤差的研究結(jié)果類似，這也恰恰表明了，在使用常規(guī)頭頸肩熱塑面罩固定體位下我院放療設(shè)備的系統(tǒng)誤差值以及放療技師操作所產(chǎn)生的隨機誤差值均處于可承受范圍中。分析擺位誤差值的分布情況，不難發(fā)現(xiàn)，該誤差值較集中于3mm以內(nèi)，雖然整體來看該次研究中鼻咽癌的擺位精確性較高，但是X、Y、Z 3個方向>5mm的擺位誤差患者例數(shù)為4(0.86)、2(0.43)、7(1.50)。這一數(shù)據(jù)表明，在本次研究中仍有少數(shù)患者存在較大的擺位誤差，在接下來的調(diào)強放射治療中，還需要提高對患者擺位的精準度，以此來進一步降低誤差值。在實際的治療中，CBCT掃描之后，會依據(jù)圖像配準后的最佳坐標進行放射治療，如果是存在較大的誤差值，則會在治療前多次對患者進行CBCT掃描，以此來為治療提供更精確、可靠的外放范圍數(shù)據(jù)依據(jù)[6]。

通過PTV =2.5Σ+0.7δ(Van Herk公式)計算X、Y、Z 3個方向的CTV-PTV外放邊界值分別為2.52mm、2.45mm、2.78mm，由此研究結(jié)果提示，我院物理室對鼻咽癌放射治療的計劃靶區(qū)在X、Y、Z 3個方向各外放取3.0mm是合理的。對比張全彬等人[7]對應(yīng)用CTVision和千伏級CBCT研究鼻咽癌放療擺位誤差的研究，該研究結(jié)果顯示外放邊界值較小。由此可見，在鼻咽癌調(diào)強放射治療過程中應(yīng)用CBCT圖像配準可以有效監(jiān)控患者的擺位信息，實時糾正患者擺位誤差，大幅降低靶區(qū)周圍健康組織的受照射劑量，利于治療的順利進行。

本次研究的不足之處在于部分患者的依從性較差，導(dǎo)致127例患者未做到每人每周進行一次CBCT掃描，但是本次研究的掃描次數(shù)仍高達465次，應(yīng)該也可以較為客觀地體現(xiàn)出我院放射治療中心的Varian(瓦里安)Troligy型直線加速器對鼻咽癌患者進行三維調(diào)強放射治療中臨床計劃靶區(qū)外放3mm所形成的計劃靶區(qū)是合適的。另外，本次研究所使用的CBCT掃描數(shù)據(jù)均為掃描配準后的原始數(shù)據(jù)，這對于未使用圖像引導(dǎo)放療的單位提供了可以參考的臨床靶區(qū)外擴計劃靶區(qū)邊界值的數(shù)據(jù)。