兩種不同體表標記方式對鼻咽癌患者頸椎擺位誤差的影響

鐘慶初, 黃家升, 林楚燕, 黃穎萍, 郭桂燦, 林立秀, 林承光

中山大學腫瘤防治中心、華南腫瘤學國家重點實驗室、廣東省鼻咽癌診治研究重點實驗室(廣東廣州 510060)

由于調強放療的子野數(shù)量多，劑量梯度陡峭，放療擺位引起的誤差不僅會導致靶區(qū)得不到足夠的劑量，同時也可能使危及器官進入高劑量區(qū)，從而降低腫瘤的局部控制率和誘發(fā)各種相關并發(fā)癥。因此，精確的體位固定技術、定位技術和重復擺位對提高鼻咽癌調強放射治療的療效顯得尤為重要。圖像引導是精確放療的重要保證之一，擺位誤差的監(jiān)測與分析糾正更是放療質控中的重要環(huán)節(jié)[1]。在目前現(xiàn)有的體位固定技術[2]和體表標記方式下，實際治療中鼻咽癌患者頸部的擺位重復性存在一些差異，患者在擺位的過程中，肩膀經(jīng)常左右不對稱，上下高低不一致，容易造成頸椎的左右偏移和旋轉，隨著放療的進展，患者治療過程中的擺位誤差在放療后期尤為明顯，林承光等[3]報道鼻咽癌體位誤差左右方向上頸部擺位誤差為(2.44±2.24)mm，頭部擺位誤差為(1.05±0.87)mm。為了提高放療的擺位精度，減少擺位過程中肩部的不對稱帶來的擺位誤差，探討其在鼻咽癌調強放射治療中頸椎椎體的擺位誤差，本研究選取了2019年4月至2020年4月在我院放射治療科收治的鼻咽癌患者32例為研究對象，平均分兩組，B組患者的固定網(wǎng)膜上常規(guī)標記3個定位點，A組患者則在常規(guī)3個定位點的基礎上增加1個定位點，位于患者的左右鎖骨頭中間，用于引導患者的頸部擺位。比較兩組患者的擺位誤差，并且對差異結果進行統(tǒng)計學分析，為臨床的應用推廣提供參考數(shù)據(jù)[4-5]。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2019年4月至2020年4月在我院經(jīng)病理確診為鼻咽癌的患者32例，均為首次就診確診，需進行根治性調強放療，IMRT計劃的治療分次/處方劑量在30～33次/68～76 Gy，患者年齡19～68歲，中位年齡43歲。將32例患者按就診時間先后分為A、B兩組，每組16例，按不同的體表標記方式進行體位固定。其中A組患者男12例，女4例；B組患者男13例，女3例。所有患者KPS評分≥70分，在治療期間均能生活自理。32例患者均為鼻咽未分化型非角化性癌或未分化型角化性癌(WHO Ⅱ/Ⅲ級)，按目前臨床應用的鼻咽癌分期標準國際抗癌聯(lián)盟(Union for International Cancer Control，UICC)/美國癌癥聯(lián)合會(American Joint Committee on Cancer，AJCC)發(fā)布的第八版臨床分期[6]，A組患者Ⅰ期1例，Ⅱ期0例，Ⅲ期6例，Ⅳ期3例，ⅣA期6例；B組患者Ⅰ期0例，Ⅱ期1例，Ⅲ期7例，ⅣA期7例，ⅣB期1例。兩組一般情況比較差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。

1.2 體位固定和體表標記方式

1.2.1 體位固定方式 (1)患者采用仰臥位自然平躺于廣州Klarity公司生產(chǎn)的碳纖維頭頸肩體位固定架上，以患者的舒適體位為準，身體水平面平行于床面，矢狀面垂直于床面，使頭、頸和體部中線在一條直線上以保證體位正中對稱，雙臂自然平行放置于身體兩側，注意左右肩高度一致，雙腿并攏伸直；采用頭頸肩熱塑料面罩+發(fā)泡膠(里面附加定位泡沫墊)固定，覆蓋從頭骨頂點到肩膀的范圍，采用4～5點固定法(兩側頭、兩側肩±頭頂)固定在體架上。熱塑面膜成型后均能顯示出鼻子的外形露出鼻孔，顯露顴骨、眼眶、下頜、耳孔等輪廓，其制作成型后需等15 min待面膜完全冷卻時方可放開患者，此時體位固定完成；(2)體膜制作完成后，均在西門子16排大孔徑螺旋模擬定位CT(SOMATOM Definition AS)進行體表標記和掃描。掃描中心選擇在與治療靶區(qū)中心接近的部位，體表標記點選擇在平坦部位(避免選擇鼻尖、頦下)以確保擺位重復性好[7]。

1.2.2 體表標記方式 B組(3點標記組)患者按常規(guī)標記方式，在面膜的左右兩側和中間位置標記3個定位點，3點均在同一橫斷面(圖1)；A組(4點標記組)在B組的基礎上增加一個定位標記點，位于患者的左右鎖骨頭之間胸骨頭的皮膚表面增設一個定位點，用于引導患者的頸椎擺位，具體操作是在面膜鎖下1 cm處剪掉一塊面積大小2 cm×3 cm的長方形狀體膜露出皮膚(圖1)，在此處位置設一標記點于患者體表，該點與頭部中間的CT標記點處于同一矢狀面，并在面膜上畫好CT標記線。

注：A：A組；B：B組圖1 體表標記方式示意圖

1.3 采集錐形束CT(CBCT)圖像 所有患者在首次治療前均在模擬定位機上進行模擬復位，確認后在瓦里安TRILOGY-SN5902直線加速器上進行治療。A組患者在擺位時調整患者的頸部姿勢，使得面膜居中標記點與鎖骨部位標記點在同一縱向激光線上，然后移床擺位到治療中心點進行治療；B組患者按常規(guī)擺位方式，直接擺位到治療中心點進行治療。

首次治療時使用瓦里安公司TRILOGY-SN5902直線加速器自帶的CBCT進行KV級的圖像掃描，掃描參數(shù)：工作電壓為80 kV，掃描層厚2.5 mm，射野大小25 cm×25 cm，重建體積為384×384，選擇型號B300883R01C_1252的頭頸用濾線器，掃描時機架的旋轉角度為178°至22°。

每個患者的整個療程有6次CBCT掃描，每周1次，所得圖像經(jīng)網(wǎng)絡傳輸至醫(yī)科達MOSAIQ V2.64系統(tǒng)[8-9]。

1.4 圖像配準 在醫(yī)科達MOSAIQ 2.64系統(tǒng)中，以定位CT為基準，患者的CBCT圖像與它進行配準，配準框為頸部6個椎體(C1～C6)的其中1個椎體，為了保證實驗數(shù)據(jù)具有可比性，每例患者每個椎體每次匹配框大小的設置均一致，匹配框上下界為每個椎體上下緣，左右兩側與頸部外緣相切。由于人體頸椎自然彎曲，不能準確地選中某個椎體，在選中區(qū)域內會有2～3個椎體的組織，但大部分區(qū)域屬于某一個椎體，配準得到的數(shù)據(jù)只代表這個區(qū)域的擺位誤差。特別是C4～C6椎體，在MOSAIQ中配準框不能旋轉，對于C4～C6椎體匹配框上下界的選擇上界以椎體上緣最高點為邊界，下界以椎體下緣最低點為邊界，左右兩側與頸部外緣相切。MOSAIQ 2.64系統(tǒng)自帶兩種配準方法[10]：MMI和Chamfer，其中Chamfer是基于骨結構的配準方法，在所選區(qū)域內分割出骨組織進行配準。MMI方法是基于灰度的配準方法，以所選區(qū)域內的所有像素進行配準[11-12]。本實驗采用MMI配準方法，配準時勾選旋轉參數(shù)，參考圖像和掃描圖像的窗寬/窗位為-308 HU/116 HU，得到的配準結果為實驗數(shù)據(jù)，每次配準后記錄患者每個椎體左右方向上的誤差值，由于實際治療過程中觀察到患者的治療在左右方向上的差異比較直觀，尤其治療后期更加明顯，所以只在左右方向上進行橫向對比，其余兩個方向的誤差值未進行記錄，不作對比。

1.5 統(tǒng)計學方法 應用SPSS 20.0統(tǒng)計軟件，對兩組的匹配結果進行t檢驗并采用單因素方差分析，以P<0.05時差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 兩組頸椎擺位誤差的比較 本研究中對A、B兩組患者通過6周次的掃描所采集圖像與定位CT圖像融合配準后分別得到96個配準差值，單因素方差分析結果顯示，組間C1～C3差值不明顯，差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)；組間C4～C6差值明顯，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。A組中左右方向的配準差值在0.2～2.2 mm，B組中左右方向的配準差值在0.3～5.5 mm，其中A組C4～C6差值在1.9～2.2 mm，B組C4～C6差值在3.3～5.5 mm，A、B兩組在C4～C6上相差1.4～3.3 mm。見表1。

表1 兩組CBCT圖像與CT圖像C1～C6 6個椎體左右方向的配準差值

2.2 不同放療次數(shù)頸椎擺位誤差的比較 A、B兩組患者每例患者C1～C3隨著放療的進展差異不明顯，擺位誤差變化不大，均在1 mm左右波動。隨著放療的進展，C4～C6差異明顯，A組患者在放療前中后期的擺位誤差在1 mm左右，擺位誤差變化不大；B組患者在放療前中期擺位誤差變化在2～3 mm，后期擺位誤差變化在3～4 mm，擺位誤差增大，A組的體表標記方式優(yōu)于B組的體表標記方式。見表2。

表2 兩組CBCT圖像與CT圖像C1～C6 6個椎體左右方向分次間的配準差值

3 討論

IMRT治療是鼻咽癌治療的主要手段，它能在腫瘤靶區(qū)進行高劑量照射的同時，使得靶區(qū)周圍重要危及器官得到保護，它是一種高精度的放射治療，靶區(qū)梯度變化大，因而對治療的擺位精度要求更高。

調強放療技術是一種三精放療技術，除了臨床靶區(qū)的精確性和各靶區(qū)劑量分布的精準度外，在放療計劃實施過程中的擺位和重復性顯得尤為重要，擺位的準確性關系到患者在整個放療中能否獲益，治療過程擺位誤差越小，放療實施越精準，治療增益比就越高，正常組織以及危及器官可以得到更好的保護[13]。本研究治療時對患者進行低伏級的CBCT圖像掃描，得到的掃描數(shù)據(jù)與CT圖像進行融合配準分析，根據(jù)配準結果進行移床治療(當誤差大于臨床擺位要求3 mm)。從所得圖像數(shù)據(jù)的分析中發(fā)現(xiàn)，A組患者頸部椎體的擺位誤差較小，均在臨床擺位要求內[2，6]，B組患者頸部擺位誤差稍大，超出臨床擺位要求。A、B兩組患者數(shù)據(jù)比較，患者頸部椎體在左右方向上C1～C3差異不大，C4～C6差異較大，而B組患者C4～C6擺位誤差較大比A組大1.4～3.3 mm。隨著放療的進展，B組患者C4～C6在放療后期擺位誤差增大，整個放療療程中與A組的擺位誤差差異大，說明A組的體表標記方式優(yōu)于B組，即鼻咽癌頭頸肩聯(lián)合固定在胸骨頭處添加體表標記點可減少擺位誤差，可以有效地降低擺位時肩部左右高低不一致帶來的影響，提高擺位的重復性和準確性。

鼻咽癌患者的體位固定方式大多采用頭頸肩熱塑面膜+發(fā)泡膠的個體化固定，本研究A、B兩組患者從體位固定到放療結束的整個過程中，除了不可避免的機器誤差外[14]，造成擺位誤差的發(fā)生以及差異大的可能性與以下幾點有密切的關系：(1)患者在體膜制作時由于緊張使肩部往頭頸方向緊縮，造成肩部體膜往上提，在治療階段自然放松則肩部貼合度略差；(2)由于放療或者化療反應的影響，患者出現(xiàn)咽喉腫痛、口腔潰瘍、嘔吐等不良反應造成進食困難，體重下降，致使與面罩的貼合度下降；(3)患者在整個治療的擺位過程中空間感知能力不同，不能主動與治療師進行有效的配合。

本研究中A組的體表標記較之B組在鎖骨處胸骨頭位置增加1個擺位參考點，在擺位過程中對肩部以下的位置能夠進行簡單有效的糾正，從而提高擺位的重復性和準確性，在整個治療過程中能更有效地保持其精準性，4點標記法提高了頸部的擺位誤差，對提高頸部靶區(qū)照射和保護脊髓有積極意義，能夠更大程度地減少對正常組織的照射。不同的單位，所采用的體位固定技術、體表標記方式、治療師對擺位方法熟練掌握程度、設備精度也有所不同，均會導致實際擺位誤差的結果有所不同，所以建議不同單位要根據(jù)實際條件對擺位誤差進行測量分析，從而為鼻咽癌調強放療的質量控制和質量管理提供保證[15]。

本研究通過對擺位標記點的增加來研究鼻咽癌患者調強放療頸部椎體左右方向的擺位誤差分析，還存在很多不足之處，沒有從三維方向來探討擺位誤差具有片面性。在實際的鼻咽癌患者治療中發(fā)現(xiàn)，錐形束CT掃描射野的大小存在局限性，對C6以下的部位不能獲取掃描數(shù)據(jù)，未能對C7、T1和鎖骨進行配準，為了觀察該部位的擺位誤差，我們從后續(xù)其他患者的治療中對其頸部正側位進行EPID驗證拍片，從而分析C6以下C7、T1和鎖骨的擺位誤差。在頭頸肩面膜未應用推廣時，頭頸部腫瘤患者的體位固定中對鎖骨處擺位點的設置已經(jīng)存在，并對頸部的擺位重復性起著關鍵作用，頭頸肩面膜應用推廣后由于頭頸和肩部面膜一體化，在體膜表面設一CT擺位延長線，而取消了患者體表擺位點，不能有效減少肩部以下身體部位移動帶來的誤差[16]。

目前我院對部分頭頸腫瘤患者應用增設擺位點的方法，從現(xiàn)有的研究結果中發(fā)現(xiàn)，A組的體表標記方式具有臨床意義，4點標記方式能明顯提高鼻咽癌患者的頸椎擺位精度，值得推廣應用[17-18]。擺位點的增設對頸部椎體擺位誤差帶來的變化，后續(xù)我們會繼續(xù)選取更多的病例進行CBCT掃描和EPID拍片進行驗證，把患者放療過程中體重的變化系數(shù)納入?yún)⒖?，通過大量的數(shù)據(jù)從二維到三維甚至多維方向上，對目前的固定面膜進行優(yōu)缺點分析，對擺位點的增設推廣應用進行深入探討，對患者放療中后期體重下降導致與固定面膜貼合度下降的影響，是否考慮在放療一定次數(shù)時，進行重新體位固定重新計劃設計，都是值得大家去探索探討的問題[19-20]。希望在后續(xù)的日常工作中通過不斷地探索，對患者的體位固定進行改進或者固定面膜及體位進行糾正減少擺位誤差以供臨床應用，進而實現(xiàn)精確放療。