基于錐形束CT直腸癌調(diào)強(qiáng)放療固定方式的臨床效果分析

王新新，劉桂芝，梁廣立

(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，天津市“腫瘤防治”重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津市惡性腫瘤臨床醫(yī)學(xué)研究中心,天津 300060)

直腸癌是消化系統(tǒng)最常見的惡性腫瘤之一，我國(guó)直腸癌發(fā)病年齡中位數(shù)在45歲左右，年青人發(fā)病率呈上升趨勢(shì)[1]。調(diào)強(qiáng)放射治療技術(shù)在治療直腸癌時(shí)，可以保證靶區(qū)與光柵的形狀相同，并實(shí)現(xiàn)靶區(qū)內(nèi)劑量分布均勻，同時(shí)降低了周圍危及器官受照劑量，可以實(shí)現(xiàn)治療效果的最優(yōu)化。在直腸癌調(diào)強(qiáng)放療定位擺位治療過程中，患者會(huì)不自主地運(yùn)動(dòng)，因此放療時(shí)體位的固定對(duì)治療臨床效果有較大影響，正確合理地選擇放療固定方式有助于提高直腸癌放療實(shí)施的精準(zhǔn)度，降低靶區(qū)周圍正常組織的受照劑量，減少放療患者不良反應(yīng)的發(fā)生。機(jī)載影像系統(tǒng) (on board imager，OBI)將放射治療設(shè)備和影像裝置完美結(jié)合，該試驗(yàn)在患者放療前利用OBI系統(tǒng)進(jìn)行錐形束 CT (cone-beam CT, CBCT)掃描，產(chǎn)生的容積圖像與CT定位時(shí)的數(shù)字影像重建圖像，利用骨性結(jié)構(gòu)在線進(jìn)行匹配，獲取并分析兩組患者X(左右)、Y(頭腳)、Z(前后)方向的擺位誤差，由觀察組擺位誤差計(jì)算臨床靶區(qū)(CTV)到計(jì)劃靶區(qū)(PTV)外放范圍MPTV大小，由此分析直腸癌調(diào)強(qiáng)放療兩種固定方式的優(yōu)劣，并對(duì)其重要器官相關(guān)劑量學(xué)進(jìn)行比較。

1 資料與方法

1.1一般資料:本次研究經(jīng)過我院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)同意，選取放療科2020年1月～2020年5月直腸癌調(diào)強(qiáng)放療患者48例，分為常規(guī)組和觀察組各24例。常規(guī)組采用仰臥體架加熱塑體膜固定，觀察組采用俯臥體架加熱塑體膜固定，所有患者均無放療史且都完成調(diào)強(qiáng)放射治療。

1.2設(shè)備及材料:VARIAN Trilogy 醫(yī)用電子直線加速器，大孔徑CT定位機(jī)，仰臥體架，俯臥體架，熱塑體膜，三維治療計(jì)劃系統(tǒng)。

1.3CT定位:囑兩組患者于定位前憋尿使膀胱充盈，待膀胱充盈完全后，常規(guī)組患者定位時(shí)平躺于仰臥體架上，雙手抱頭；對(duì)照組患者定位時(shí)俯臥于俯臥體架上，雙手置于體架前方；囑兩組患者身體放松，平靜呼吸，將熱塑體膜敷于患者體部，按壓冷卻成型并固定卡扣，將床送至激光參考點(diǎn)處，在體膜表面及體表標(biāo)記“+”字激光位置及姓名、日期等(見圖1)；標(biāo)記完成后在三個(gè)“+”字中心用鉛點(diǎn)標(biāo)記行CT掃描，層厚3 mm，層距5 mm，掃描圖像完成后，傳至三維治療計(jì)劃系統(tǒng)。

1.4計(jì)劃設(shè)計(jì)與核野:主管醫(yī)師通過三維治療計(jì)劃系統(tǒng)完成靶區(qū)勾畫，物理師負(fù)責(zé)完成治療計(jì)劃設(shè)計(jì)，兩組患者治療劑量為2 Gy/次，每周5次，共28次，總劑量56 Gy，射線均為6MV-X線。治療計(jì)劃設(shè)計(jì)完成后，在CT定位室進(jìn)行復(fù)位核野時(shí)按物理治療計(jì)劃調(diào)整激光線，在三個(gè)激光“+”字中心用鉛點(diǎn)標(biāo)記并掃描CT，按治療計(jì)劃相關(guān)數(shù)據(jù)核野，然后在體膜表面重新標(biāo)記“+”字激光線位置。

1.5治療擺位及CBCT圖像獲取:治療時(shí)兩位技師按CT復(fù)位標(biāo)記進(jìn)行擺位，擺位時(shí)患者腹部狀態(tài)和體位應(yīng)與 CT 定位掃描時(shí)保持一致。擺位完成后進(jìn)行CBCT掃描，選用pelvic模式，掃描角度為178°～182°，掃描完成后選擇重建層厚為2 mm，掃描矩陣為512×512進(jìn)行CBCT圖像重建，在重建圖像上選取感興趣區(qū)，點(diǎn)擊自動(dòng)匹配，OBI系統(tǒng)會(huì)對(duì)圖像進(jìn)行自動(dòng)配準(zhǔn)，最終顯示配準(zhǔn)結(jié)果(見圖1),然后記錄匹配后的擺位誤差。

1.6評(píng)估參數(shù)及計(jì)算公式:重要器官評(píng)價(jià)參數(shù)：小腸平均劑量Dmean,膀胱平均劑量Dmean；根據(jù)Mckenzie等[2-3]研究臨床靶區(qū)(CTV)到計(jì)劃靶區(qū)(PTV)外擴(kuò)范圍公式MPTV=2.5Σ+0.7σ，分別計(jì)算X、Y、Z三個(gè)方向的MPTV。其中Σ代表系統(tǒng)誤差，σ代表隨機(jī)誤差。

圖1 患者體位固定及CBCT圖像配準(zhǔn)

2 結(jié)果

2.1兩組患者治療擺位誤差比較:常規(guī)組與觀察組共獲取240幅CBCT圖像，常規(guī)組在X、Y、Z軸最大位移為7 mm；觀察組在X、Y、Z軸最大位移為5 mm，兩組患者在Y、Z軸擺位誤差比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05), X軸比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見表1。

表1 兩組患者治療擺位誤差比較

2.2觀察組臨床靶區(qū)到計(jì)劃靶區(qū)外擴(kuò)范圍MPTV大?。阂罁?jù)MPTV=2.5Σ+0.7σ計(jì)算外擴(kuò)范圍MPTV，在X、Y、Z方向大小為4.28 mm、5.14 mm 、4.82 mm。見表2。

表2 觀察組臨床靶區(qū)到計(jì)劃靶區(qū)外擴(kuò)范圍MPTV(mm)

2.3兩組患者危及器官劑量比較：靶區(qū)周圍危及器官平均受照劑量比較，觀察組小腸、膀胱的Dmean小于常規(guī)組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見表3。

表3 兩組患者危及器官劑量比較

3 討論

調(diào)強(qiáng)放療成為直腸癌術(shù)后放療的主要方式之一，如術(shù)前放療可縮小腫瘤體積, 提高手術(shù)成功率和保肛率[4-6]，術(shù)后放療則可以殺死殘余癌灶,鞏固手術(shù)效果。因直腸毗鄰膀胱、小腸等重要器官，且它們對(duì)射線較敏感，靶區(qū)形狀多以凹形為主，對(duì)治療定位擺位精準(zhǔn)度的要求與日俱增。精確的放療需要精確的定位固定方式來保證在照射過程中患者體位保持固定不變。如何選擇恰當(dāng)?shù)闹蹦c癌調(diào)強(qiáng)放療體位固定方式是直腸癌放療成敗的關(guān)鍵。盆腔體位變化易受膀胱充盈程度、皮膚標(biāo)志牽拉等因素影響引起靶區(qū)位置發(fā)生改變，產(chǎn)生熱點(diǎn)、冷點(diǎn)等，影響腫瘤及周圍危及器官的受照劑量。因此體位固定方式的選擇會(huì)影響直腸癌患者調(diào)強(qiáng)放療效果。

本研究觀察組患者在Y、Z軸擺位誤差均小于常規(guī)組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，X軸比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，顯示直腸癌調(diào)強(qiáng)放療時(shí)采用俯臥體架與熱塑體膜固定可明顯降低患者體位移動(dòng)。體型偏胖的直腸癌患者放療擺位躺在固定體架上時(shí)，由于臀部、腹部脂肪堆積，容易擠壓變形對(duì)皮膚定位標(biāo)志牽拉移位，進(jìn)而影響擺位精度；腸道內(nèi)容物多少、膀胱充盈程度大小擠壓直腸位置，使靶區(qū)位置變化，影響放療精準(zhǔn)度；身體不自主移動(dòng)、肌肉緊張程度等，導(dǎo)致體表“+”字標(biāo)記移動(dòng)變化大。這些因素的變化使擺位重復(fù)性變差，降低直腸癌調(diào)強(qiáng)放療的精準(zhǔn)度，影響患者的放療效果。該試驗(yàn)中由于俯臥體架中間有凹槽設(shè)計(jì)，采用俯臥體架與熱塑體膜固定的觀察組患者俯臥位時(shí)腹部置于凹槽內(nèi)，避免了患者的不自主運(yùn)動(dòng)，并且降低了患者體型、脂肪多少、膀胱腸道內(nèi)容物多少等因素影響，可有效降低患者體位移動(dòng)，提高擺位精度。因此觀察組在Y、Z軸方向擺位誤差要優(yōu)于常規(guī)組。

該試驗(yàn)利用觀察組擺位誤差計(jì)算CTV到PTV外放邊界值MPTV大小，在X、Y、Z三個(gè)方向大小分別為4.28 mm、5.14 mm、4.82 mm，與屈超等研究[7]結(jié)果相似，建議MPTV外放范圍應(yīng)≥6 mm，對(duì)直腸癌勾畫靶區(qū)時(shí)外放邊界值的確定具有一定的參考價(jià)值。觀察組小腸、膀胱的平均劑量Dmean明顯小于常規(guī)組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。Kim等研究發(fā)現(xiàn)，直腸癌患者俯臥位能使小腸接受處方劑量的20%～100%的受照體積平均降低13～69cc[8]。Cranmer等研究發(fā)現(xiàn)，直腸癌患者俯臥位能夠使小腸平均受照劑量最大減少40%[9]。該試驗(yàn)觀察組采用俯臥體架加熱塑體膜固定，重力作用可以使充盈后的膀胱和小腸組織集中于俯臥體架腹部槽內(nèi)，使膀胱和小腸受照體積和受照劑量降低，減少了不良反應(yīng)的發(fā)生。

綜上所述，直腸癌調(diào)強(qiáng)放療采用俯臥體架加熱塑體膜固定能夠較好保持患者治療體位，同時(shí)能降低危及器官的受照劑量，具有更好的臨床應(yīng)用價(jià)值。