朱超華,陸合明,廖超龍,劉緒,蔣海蘭
廣西壯族自治區(qū)人民醫(yī)院放療科,南寧 530021
以調(diào)強(qiáng)放療(intensity-modulated radiation therapy,IMRT)為主要治療手段的多學(xué)科綜合診治模式,使初診鼻咽癌患者的5年生存率已經(jīng)普遍超過(guò)了80%[1]。但仍然有部分患者最終會(huì)出現(xiàn)局部/區(qū)域復(fù)發(fā)和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移,研究顯示,3年局部/區(qū)域復(fù)發(fā)率約為10%,3年遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移率約為20%[2]。實(shí)際工作中,鼻咽癌的調(diào)強(qiáng)放療是一個(gè)治療周期長(zhǎng)(長(zhǎng)達(dá)6~7周)、涉及多專業(yè)人員(醫(yī)師、物理師、技術(shù)員)的復(fù)雜過(guò)程,且在治療過(guò)程中,體重減輕、治療靶區(qū)和部分危及器官的體積或相對(duì)位置改變的發(fā)生率均較高。因此,對(duì)放療流程中各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行質(zhì)量管理,是保證患者達(dá)到預(yù)期照射劑量,提高腫瘤控制率的重要保障。與機(jī)器設(shè)備的質(zhì)量控制相比,醫(yī)務(wù)人員在進(jìn)行醫(yī)療操作的準(zhǔn)確性和最優(yōu)化方面,具有一定主觀性,對(duì)治療流程的質(zhì)量管理顯得尤為重要。本文先從鼻咽癌調(diào)強(qiáng)放療質(zhì)量控制的管理規(guī)范方面進(jìn)行概述,然后就現(xiàn)行發(fā)布的鼻咽癌調(diào)強(qiáng)放療臨床流程(靶區(qū)勾畫(huà)、計(jì)劃設(shè)計(jì)、分次放療實(shí)施)中的質(zhì)量管理指南、規(guī)范和臨床應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行介紹。
IMRT是一個(gè)涉及多步驟、多因素的復(fù)雜技術(shù),為應(yīng)對(duì)現(xiàn)代放射治療技術(shù)不斷增加的復(fù)雜性,各國(guó)際機(jī)構(gòu)正在積極研究和更新放射質(zhì)量管理指南和規(guī)范性文件,如國(guó)際上美國(guó)的醫(yī)學(xué)物理學(xué)工作者協(xié)會(huì)(American Association of Physicists in Medicine,AAPM)、美國(guó)放射腫瘤學(xué)會(huì)(American Society for Radiation Oncology,ASTRO)、歐洲放射腫瘤學(xué)學(xué)會(huì)(European Society of Radiotherapy&Oncology,ESTRO)、國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)(International Atomic Energy Agency,IAEA)、國(guó)際電工委員會(huì)(International Electro technical Commission,IEC)等組織出版的眾多相關(guān)指南,旨在提高放射治療過(guò)程中物理技術(shù)和設(shè)備應(yīng)用的安全性和有效性。AAPM推出的TG-142號(hào)報(bào)告[3]中關(guān)于直線加速器質(zhì)量控制的內(nèi)容,可為圖像引導(dǎo)IMRT和在線圖像引導(dǎo)放療提供更詳細(xì)的放療設(shè)備的質(zhì)量管理指導(dǎo);TG-119號(hào)報(bào)告[4]也為IMRT的治療質(zhì)量提供了測(cè)量和調(diào)試范本。
近年來(lái),隨著放療設(shè)備和技術(shù)的快速改進(jìn),國(guó)內(nèi)放療水平也有了長(zhǎng)足的進(jìn)步,國(guó)產(chǎn)放療設(shè)備集成應(yīng)用專家組于近期推出了最新的專家共識(shí),即《國(guó)產(chǎn)放療設(shè)備集成應(yīng)用專家共識(shí)——鼻咽癌同質(zhì)化IMRT設(shè)備篇》[5]和《國(guó)產(chǎn)放療設(shè)備集成應(yīng)用專家共識(shí)——鼻咽癌同質(zhì)化IMRT治療篇》[6]。上述共識(shí)以鼻咽癌IMRT為例,對(duì)國(guó)產(chǎn)加速器和圖像引導(dǎo)放療(image guided radiation therapy,IGRT)設(shè)備的人員資質(zhì)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)備性能等多角度進(jìn)行概述,規(guī)范國(guó)產(chǎn)放療設(shè)備集成應(yīng)用于鼻咽癌IMRT定位和計(jì)劃設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的基本設(shè)備及技術(shù)要求,為放療醫(yī)務(wù)人員診療的各個(gè)流程提供參考依據(jù),明確診療實(shí)施過(guò)程,從而達(dá)到基層醫(yī)院與三甲醫(yī)院的鼻咽癌IMRT同質(zhì)化發(fā)展,提高患者臨床獲益。
國(guó)家癌癥中心/國(guó)家腫瘤質(zhì)控中心于2019年11月發(fā)布了多項(xiàng)放療質(zhì)控指南,分別就醫(yī)用直線加速器質(zhì)量控制、調(diào)強(qiáng)放療劑量驗(yàn)證實(shí)踐、放射治療劑量與驗(yàn)證系統(tǒng)質(zhì)量控制、CT模擬定位機(jī)的質(zhì)量控制、立體定向放療的質(zhì)量控制、螺旋斷層放療系統(tǒng)的質(zhì)量保證、后裝治療機(jī)器的質(zhì)量控制和質(zhì)量保證等方面對(duì)國(guó)內(nèi)放射治療的質(zhì)量管理進(jìn)行了統(tǒng)一的規(guī)劃。在鼻咽癌的放射治療方面,推出了《鼻咽癌靶區(qū)區(qū)定義和計(jì)劃設(shè)計(jì)規(guī)范》,使醫(yī)療同質(zhì)化的逐步實(shí)現(xiàn)有據(jù)可依。
為綜合運(yùn)用上述規(guī)范和指南,降低放療風(fēng)險(xiǎn),相關(guān)機(jī)構(gòu)定性的提出了全面運(yùn)用質(zhì)量控制、失敗模式和效應(yīng)分析(failure mode and effect analysis,F(xiàn)MEA)[7]來(lái)對(duì)放療進(jìn)行質(zhì)量管理。Denny等[8]對(duì)美國(guó)5個(gè)區(qū)域進(jìn)行研究,結(jié)果表明,F(xiàn)MEA可明顯降低放療風(fēng)險(xiǎn)。FMEA可較全面地分析放療過(guò)程中相互關(guān)聯(lián)的多種因素,并對(duì)可能出現(xiàn)錯(cuò)誤的治療步驟提供警示,避免出現(xiàn)明顯的放療事故。丁壽亮等[9]依據(jù)IMRT放射治療計(jì)劃設(shè)計(jì)流程圖,進(jìn)行FMEA和FTA分析,結(jié)果顯示,在設(shè)計(jì)IMRT計(jì)劃質(zhì)量管理規(guī)范時(shí)需要重點(diǎn)關(guān)注的步驟,經(jīng)過(guò)實(shí)際應(yīng)用論證發(fā)現(xiàn),該方法可有效降低調(diào)強(qiáng)計(jì)劃設(shè)計(jì)流程中的失誤風(fēng)險(xiǎn)。謝耩等[10]對(duì)復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院放療全流程管理和QA應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行回顧性分析,結(jié)果顯示,采用失效模式與效應(yīng)分析和PDCA循環(huán)為工具后,可能出錯(cuò)概率由1.7%下降至0.9%,有效提高放療準(zhǔn)確性和安全性。
勾畫(huà)腫瘤病灶的準(zhǔn)確性,是調(diào)強(qiáng)放射治療質(zhì)量管理的第一步。通常采用薄層CT圖像(2 mm)進(jìn)行模擬定位和計(jì)劃設(shè)計(jì),在CT+MRI的融合圖像上靶區(qū)勾畫(huà),正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層顯像(position emission tomography,PET)/CT圖像用于進(jìn)一步確認(rèn)腫瘤靶區(qū)和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移。在靶區(qū)勾畫(huà)和多模態(tài)圖像應(yīng)用方面,2010年國(guó)際輻射單位與測(cè)量委員會(huì)發(fā)布了ICRU-83號(hào)報(bào)告,該報(bào)告針對(duì)當(dāng)前普遍采用的IMRT技術(shù),對(duì)治療區(qū)域的勾畫(huà)、定義和治療計(jì)劃的優(yōu)化提出了相關(guān)建議。中國(guó)鼻咽癌臨床分期工作委員會(huì)近期對(duì)2008鼻咽癌分期進(jìn)行了修訂并形成《中國(guó)鼻咽癌分期2017版(2008鼻咽癌分期修訂專家共識(shí))》[11],Lee等[12]于2018年更新了鼻咽癌國(guó)際臨床靶區(qū)勾畫(huà)指南,該指南根據(jù)腫瘤大體位置給出了外擴(kuò)方法,同時(shí)闡明了對(duì)危及器官和靶區(qū)的爭(zhēng)論點(diǎn),為臨床實(shí)踐提供參考。
在腫瘤控制率較好的情況下,保護(hù)腫瘤靶區(qū)附近的危及器官同樣重要。Lee[13]組織建立了鼻咽癌危及器官的劑量?jī)?yōu)先順序和劑量限制的國(guó)際指南,根據(jù)頭頸部危及器官組織功能和結(jié)構(gòu)位置的不同,劃定了不同的劑量控制優(yōu)先級(jí)別。該指南詳細(xì)列明了鼻咽癌調(diào)強(qiáng)放療的危及器官和靶區(qū)的劑量指導(dǎo)數(shù)值區(qū)間,將鼻咽癌調(diào)強(qiáng)放射治療中相關(guān)的危及器官分為三類(lèi),其中Ⅰ類(lèi)器官包括腦干、脊髓、視神經(jīng)和視交叉,其劑量控制優(yōu)先級(jí)別甚至高于腫瘤靶區(qū)。
盡管各類(lèi)指南在鼻咽癌放療計(jì)劃的靶區(qū)和危及器官的勾畫(huà)上推薦意見(jiàn)較多且明確,但在臨床實(shí)踐中,由于勾畫(huà)醫(yī)師的經(jīng)驗(yàn)、影像學(xué)證據(jù)、對(duì)預(yù)防照射區(qū)域的認(rèn)識(shí)等因素的影響,腫瘤靶區(qū)的勾畫(huà)差異十分明顯[14]。對(duì)臨床治療效果和失敗模式的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)中,不同勾畫(huà)醫(yī)師對(duì)靶區(qū)和危及器官的勾畫(huà)差異對(duì)放療計(jì)劃和結(jié)果有明顯的影響[15]。
得益于計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù),近年來(lái)自動(dòng)勾畫(huà)軟件的研發(fā)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步,主要分為基于模板圖譜[16]和基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)[17]兩大類(lèi),目前商業(yè)化成熟應(yīng)用的自動(dòng)勾畫(huà)軟件主要是基于模板圖譜。彭應(yīng)林等[18]組織了8家腫瘤中心的10名放療科醫(yī)師,以手工方式分別在同一鼻咽癌患者的CT圖像上勾畫(huà)出腫瘤體積(gross tumor volume,GTV)、臨床靶體積(clinical target volume,CTV)和危及器官,形成手工組“計(jì)劃靶區(qū)(planning target volume,PTV)和危及器官”;同時(shí)采用瑞典斯德哥爾摩的自動(dòng)分區(qū)勾畫(huà)軟件(atlas-based auto segmentation,ABAS,version 2.0,Elekta AB)輔助進(jìn)行危及器官結(jié)構(gòu)的自動(dòng)勾畫(huà),再由相同的10名放療醫(yī)師分別對(duì)自動(dòng)勾畫(huà)的危及器官進(jìn)行手動(dòng)修改和確認(rèn),形成“自動(dòng)+手工”組;結(jié)果發(fā)現(xiàn),10名醫(yī)師手工勾畫(huà)的PTVnx和PTVnd的個(gè)體勾畫(huà)體積與平均勾畫(huà)體積的相對(duì)差別最大>40%,但自動(dòng)+手工勾畫(huà)靶區(qū)的方式對(duì)危及器官的勾畫(huà)差異較小,體現(xiàn)了自動(dòng)勾畫(huà)在醫(yī)療同質(zhì)化方面的優(yōu)勢(shì)[18]。葛迦等[19]比較基于模板的Smart Segmentation與MIM Atlas的兩種自動(dòng)勾畫(huà)軟件對(duì)鼻咽癌危及器官勾畫(huà)的準(zhǔn)確性,結(jié)果顯示,對(duì)于體積較大的器官,兩種軟件都有較好的勾畫(huà)結(jié)果,稍加修改即可應(yīng)用于臨床。Men等[20]利用深度反卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)勾畫(huà)鼻咽癌的靶區(qū)和危及器官,結(jié)果較為準(zhǔn)確。
鼻咽癌靶區(qū)和危及器官的勾畫(huà),作為放射治療的第一步,對(duì)其進(jìn)行質(zhì)量控制在鼻咽癌調(diào)強(qiáng)放射治療中具有決定性意義。只有達(dá)到近似“指南”的勾畫(huà)精度,后續(xù)的放療計(jì)劃設(shè)計(jì)和劑量評(píng)價(jià)才具有臨床價(jià)值。以自動(dòng)勾畫(huà)作為基礎(chǔ),再進(jìn)行手動(dòng)修正,可以為鼻咽癌的放射治療流程的自動(dòng)化和規(guī)范化提供支持。
隨著調(diào)強(qiáng)放療靶區(qū)劑量和計(jì)劃設(shè)計(jì)的發(fā)展,臨床應(yīng)用已經(jīng)十分成熟,當(dāng)前主流的計(jì)劃實(shí)現(xiàn)方式為靜態(tài)IMRT、螺旋斷層放射治療(helical tomotherapy,HT)[21]和容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)放射治療(volumetric modulated arc therapy,VMAT)[22],HT和VMAT是目前比較先進(jìn)的調(diào)強(qiáng)放療技術(shù),在復(fù)雜的靶區(qū)計(jì)劃設(shè)計(jì)上有各自的優(yōu)勢(shì)。程婷婷等[23]比較了晚期鼻咽癌HT和VMAT計(jì)劃,結(jié)果發(fā)現(xiàn),復(fù)雜程度高的計(jì)劃應(yīng)考慮選擇HT方案,而復(fù)雜程度一般的計(jì)劃應(yīng)考慮VMAT方案。在臨床實(shí)踐中,根據(jù)不同的情況選擇不同的方案,患者耐受性較差時(shí),可選擇VMAT方案;患者對(duì)保護(hù)正常器官(如腮腺)的要求比較高時(shí),可選擇HT方案。張玉雷等[24]分析了三類(lèi)調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃早期鼻咽癌頸部皮膚劑量的特點(diǎn),結(jié)果顯示,HT頸部皮膚受量高與IMRT和VMAT的頸部皮膚受量近似;在進(jìn)行早期鼻咽癌計(jì)劃設(shè)計(jì)時(shí),將頸部皮膚作為危及器官進(jìn)行劑量限制,可明顯降低頸部皮膚受量。Ozdemir等[25]比較39例鼻咽癌患者接受IMRT和VMAT治療的遠(yuǎn)期毒性,結(jié)果發(fā)現(xiàn),IMRT安全有效,患者耐受性較好。與IMRT比較,VMAT方案治療時(shí)間短,具有較大使用優(yōu)勢(shì)。
高質(zhì)量的IMRT計(jì)劃在腫瘤個(gè)體化的精確放療中具有重要作用。由放療知識(shí)庫(kù)組織的每年一次的公益項(xiàng)目——國(guó)際放射治療計(jì)劃設(shè)計(jì)大賽,已經(jīng)成功舉辦7屆,受到IAEA的認(rèn)可,在全球范圍內(nèi)具有極高的影響力。中國(guó)放療物理界也于2019年開(kāi)展了全國(guó)性的和區(qū)域性的放療計(jì)劃設(shè)計(jì)大賽,通過(guò)技術(shù)交流提升臨床放療計(jì)劃的設(shè)計(jì)能力,保證放療質(zhì)量。由于鼻咽癌及其周?chē)<捌鞴俳Y(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,鼻咽癌IMRT計(jì)劃設(shè)計(jì)是常用的比賽參選項(xiàng)目。臨床實(shí)際中,處方劑量往往是臨床醫(yī)師依據(jù)指南(RTOG0615、RTOG0225)[26]并結(jié)合患者的臨床情況開(kāi)醫(yī)囑,再由物理師設(shè)計(jì)出滿足臨床個(gè)性化需求的IMRT計(jì)劃。邵琰等[27]分析適形指數(shù)和均勻性指數(shù)在調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃質(zhì)量平均價(jià)中的應(yīng)用,發(fā)現(xiàn)該指標(biāo)可以在大部分情況下衡量放療計(jì)劃的質(zhì)量。但靶區(qū)的覆蓋情況、劑量-體積直方圖(dose-volume histogram,DVH)及CT圖的逐層的視覺(jué)檢查依然必不可少。Song等[28]研發(fā)的TPSQC系統(tǒng)同時(shí)使用基于體素權(quán)重因子再優(yōu)化方法進(jìn)行IMRT計(jì)劃質(zhì)量控制的策略,以及基于患者幾何結(jié)構(gòu)和劑量學(xué)特性的放療計(jì)劃質(zhì)量控制方法。在鼻咽癌的調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃評(píng)價(jià)中,若結(jié)合患者的靶區(qū)和危及器官的幾何特性,通過(guò)對(duì)優(yōu)秀放療計(jì)劃的大數(shù)據(jù)分析,可能是放療計(jì)劃自動(dòng)質(zhì)量控制和評(píng)價(jià)的一個(gè)有效的方式。
分次IMRT中,多項(xiàng)研究早已證實(shí)部分患者的腫瘤體積和體型會(huì)發(fā)生變化[29],自適應(yīng)放療(adaptive radiation therapy,ART)作為應(yīng)對(duì)措施被廣泛提及[30]。需要多次計(jì)劃患者個(gè)體化處理的具體指征為:①腫瘤體積較大,治療中體積退縮較大;②治療中患者體重明顯減輕;③危及器官需要特殊保護(hù)。Huang等[31]研究發(fā)現(xiàn),鼻咽癌IMRT過(guò)程中可發(fā)生明顯的靶區(qū)及危及器官的解剖學(xué)和劑量改變,并以此作為預(yù)測(cè)自適應(yīng)放療時(shí)機(jī)的參數(shù),建議在放療至第5次后和第15次后分別進(jìn)行自適應(yīng)計(jì)劃優(yōu)化。通過(guò)劑量學(xué)分析發(fā)現(xiàn),三階段自適應(yīng)放療技術(shù)可以保證患者獲得更好的靶區(qū)覆蓋和劑量適形,并可以降低部分危及器官的受照劑量或體積。
近年來(lái),更先進(jìn)的磁共振引導(dǎo)的放療系統(tǒng)逐漸應(yīng)用于臨床,可以實(shí)現(xiàn)在線的自適應(yīng)放射治療。與IMRT常用的錐形束CT(cone beam CT,CBCT)圖像相比,MRI圖像的軟組織對(duì)比度較好,且不產(chǎn)生額外的成像劑量。目前商用MRI治療機(jī)包括MRI引導(dǎo)Co60和直線加速器、1.5T MRI直線加速器[32]。依靠?jī)?yōu)越的軟組織對(duì)比圖像,現(xiàn)場(chǎng)勾畫(huà)腫瘤和危及器官的分次內(nèi)、分次間變化,再結(jié)合快速計(jì)劃系統(tǒng),進(jìn)行在線自適應(yīng)計(jì)劃,可以提高治療精度,但增加了額外的治療時(shí)間,可降低治療效率。uRT-linac 506c直線加速器采用CT-直線加速器一體化治療機(jī)架構(gòu),可以實(shí)現(xiàn)診斷級(jí)CT圖像引導(dǎo)調(diào)強(qiáng)放射治療,可用于放療計(jì)劃設(shè)計(jì)和計(jì)算,實(shí)現(xiàn)在線自適應(yīng)放射治療[33]。上述兩種系統(tǒng)顯示了在線自適應(yīng)放療在提高放療精度方面的優(yōu)勢(shì),但目前還沒(méi)有在鼻咽癌調(diào)強(qiáng)放射治療方面的報(bào)道。
鼻咽癌放療是一個(gè)系統(tǒng)的臨床工程,要求技術(shù)、設(shè)備、人員的最優(yōu)化組合才能達(dá)到理想的治療效果?,F(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展,帶來(lái)了放療技術(shù)上的各種突破和細(xì)化,往往在專業(yè)化技術(shù)方面形成了更高的要求。保證GTV的實(shí)際照射劑量在66.5 Gy以上,可以達(dá)到90%以上的局部區(qū)域控制率,這已經(jīng)形成普遍共識(shí),而真正劑量的實(shí)施需要從醫(yī)師靶區(qū)處方劑量規(guī)劃、物理師計(jì)劃設(shè)計(jì)和技術(shù)員照射共同完成,這一流程中的質(zhì)量保證尤為重要。質(zhì)量控制是IMRT精準(zhǔn)實(shí)施的關(guān)鍵,機(jī)器設(shè)備的質(zhì)量控制和質(zhì)量保證是放療物理師的重點(diǎn)工作之一,治療計(jì)劃執(zhí)行的準(zhǔn)確度,也可以通過(guò)治療前的劑量驗(yàn)證,測(cè)定得到具體的計(jì)算數(shù)值并對(duì)設(shè)備進(jìn)行修正。但在放射治療的系統(tǒng)流程中,只能通過(guò)各類(lèi)指南對(duì)醫(yī)師、物理師、技術(shù)員的臨床工作進(jìn)行規(guī)范。
做好治療流程的質(zhì)量管理,各放療中心首先應(yīng)加強(qiáng)學(xué)習(xí)和培訓(xùn),提高照射區(qū)域定義的準(zhǔn)確性。通過(guò)團(tuán)隊(duì)內(nèi)的勾畫(huà)對(duì)比和討論,可以迅速提高初級(jí)醫(yī)師的勾畫(huà)水平,有條件的單位,可以引進(jìn)自動(dòng)勾畫(huà)軟件輔助危及器官和腫瘤靶區(qū)的勾畫(huà),再進(jìn)行個(gè)性化的修改,以保證勾畫(huà)的一致性、準(zhǔn)確性。臨床物理師應(yīng)立足于現(xiàn)有設(shè)備的條件,結(jié)合患者個(gè)體情況,制訂合適的個(gè)體化調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃。放療技術(shù)員在做好日常治療擺位的同時(shí),還需密切關(guān)注患者在分次治療中體膜松緊、圖像引導(dǎo)調(diào)整數(shù)據(jù)的變化,提醒主管醫(yī)師對(duì)可能影響臨床療效的患者重新定位并制定治療計(jì)劃。最終,對(duì)本院鼻咽癌調(diào)強(qiáng)放療患者的臨床預(yù)后進(jìn)行調(diào)查研究,分析流程中可能導(dǎo)致放療失敗的各類(lèi)原因,可能才是最真實(shí)和有效的質(zhì)量管理方式。