圖像引導(dǎo)放射治療技術(shù)在宮頸癌調(diào)強(qiáng)放射治療中的應(yīng)用研究

陳善鳳 葉銘蘭 雷海紅 黃家滿 陳伙輝

宮頸癌是嚴(yán)重威脅女性健康的一種惡性疾病,近年來(lái)發(fā)病率呈現(xiàn)逐漸升高的趨勢(shì),放射治療是其重要治療手段,有80%的宮頸癌患者在治療過(guò)程中需進(jìn)行放射治療。調(diào)強(qiáng)放射治療(intensity modulation radiation therapy,IMRT)技術(shù)具有靶區(qū)高劑量和正常器官低受量的優(yōu)勢(shì),在宮頸癌治療中被廣泛應(yīng)用［1］。但由于腹盆腔部特殊的生理結(jié)構(gòu),治療時(shí)容易出現(xiàn)擺位誤差,從而影響靶區(qū)劑量,降低治療效果［2］。圖像引導(dǎo)放射治療(image guided radiation therapy,IGRT)［3］利用影像設(shè)備獲取患者體位圖像與計(jì)劃圖像進(jìn)行驗(yàn)證,保證腫瘤治療劑量,降低正常組織損傷,提高治療效果。在進(jìn)行放射治療計(jì)劃設(shè)計(jì)時(shí)除了要考慮靶區(qū)及器官的運(yùn)動(dòng),還要結(jié)合擺位誤差水平以給定合適的外放邊界。本研究希望通過(guò)IGRT 技術(shù)應(yīng)用于宮頸癌調(diào)強(qiáng)放射治療患者中,分析其擺位誤差水平、總結(jié)經(jīng)驗(yàn),給出合適的外放邊界(Margin),從而更好地指導(dǎo)臨床工作,提高治療效果。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2019 年4 月～2020 年12 月在本院接受調(diào)強(qiáng)放射治療的60例宮頸癌患者,年齡40～75 歲,中位年齡56 歲,患者均行動(dòng)方便,具有較好的配合放射治療擺位能力。

1.2 方法

1.2.1 掃描方法 患者取仰臥位,平躺在腹部碳纖維固定板上,使用熱塑體模固定,在體膜頭腳兩端邊界分別畫(huà)線標(biāo)志,然后進(jìn)行CT 模擬定位掃描(掃描層厚3～5 mm),掃描范圍從胸椎12 下緣到恥骨聯(lián)合下3 cm。由放射治療醫(yī)生勾畫(huà)靶區(qū)及危及器官,靶區(qū)劑量46 Gy/23 F～50 Gy/25 F。

1.2.2 圖像采集設(shè)備 Varian CX 直線加速器,TiGRT IVS 放射治療圖像引導(dǎo)系統(tǒng)。IVS 系統(tǒng)采用數(shù)字平板探測(cè)器加載在直線加速器上,具有分辨率高面積大的優(yōu)點(diǎn),集成了膠片及電子射野影像裝置(EPID)的射野記錄與驗(yàn)證功能,能快速實(shí)現(xiàn)患者的位置驗(yàn)證,并能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)擺位誤差計(jì)算及一鍵修正,節(jié)省擺位時(shí)間。圖像配準(zhǔn)范圍為24 cm×24 cm,誤差精度可達(dá)0.5 mm。

1.2.3 圖像驗(yàn)證方法 在對(duì)患者進(jìn)行擺位后對(duì)其盆腔部放射治療計(jì)劃中心拍攝0～90°的位置驗(yàn)證片,然后將實(shí)時(shí)拍攝位置圖像與放射治療計(jì)劃定位CT 圖像進(jìn)行配準(zhǔn),主要以骨性結(jié)構(gòu)配對(duì),第1 次配準(zhǔn)圖像必須由放射治療醫(yī)生、物理師和治療師共同通過(guò),本次研究未考慮旋轉(zhuǎn)誤差。配準(zhǔn)完成后系統(tǒng)可自動(dòng)計(jì)算出每次擺位的三維誤差值,分別記錄患者左右(X 軸)、頭腳(Y 軸)和前后(Z 軸)3 個(gè)軸向的擺位誤差。首次治療前2 次都進(jìn)行位置驗(yàn)證,之后每周都進(jìn)行一次EPID 位置驗(yàn)證,即患者治療的第1、2、6、11、16、21 次拍攝治療前驗(yàn)證片,誤差超出要求使用在線體位校正功能進(jìn)行校正,誤差校正后進(jìn)行第2 次EPID 拍片,得出校正后的誤差。

治療床自動(dòng)移位的準(zhǔn)確性會(huì)直接影響擺位誤差的糾正［4,5］,根據(jù)IGRT 技術(shù)的質(zhì)量控制要求,臨床應(yīng)用前已對(duì)TiGRT IVS 系統(tǒng)治療床自動(dòng)移位功能的準(zhǔn)確性進(jìn)行了驗(yàn)證,符合IGRT 質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)。

1.3 觀察指標(biāo) 分析宮頸癌調(diào)強(qiáng)放射治療的擺位誤差,估計(jì)外放邊界,并分析校正前后誤差值。所采集誤差數(shù)據(jù)經(jīng)統(tǒng)計(jì)后使用擴(kuò)邊公式估算邊界外放。利用擺位誤差估算腫瘤靶區(qū)(CTV)到計(jì)劃靶區(qū)(PTV)外放范圍大小,根據(jù)文獻(xiàn)van Herk 等［6］所提出的外放邊界公式分別估算出X 軸、Y 軸、Z 軸3 個(gè)方向的MPTV 值,即MPTV=2.5×Σ+0.7×δ。式中Σ 表示所有患者個(gè)體化系統(tǒng)誤差的標(biāo)準(zhǔn)差,δ 表示隨機(jī)誤差標(biāo)準(zhǔn)差［7］。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS17.0 統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差()表示,采用t檢驗(yàn)。P＜0.05 表示差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 誤差分析 60例宮頸癌患者首次治療前2 次都進(jìn)行拍攝正側(cè)位擺位圖像,隨后每周進(jìn)行一次驗(yàn)證片拍攝,共獲得720 張實(shí)時(shí)位置驗(yàn)證圖像,與放射治療計(jì)劃重建圖像進(jìn)行比較得到誤差數(shù)據(jù),共記錄360 組誤差數(shù)據(jù)。X 軸、Y 軸和Z 軸向的擺位誤差分別為(-0.12±0.99)、(0.27±1.62)、(-0.72±1.56) mm。在所有的誤差測(cè)定值中,X軸向＜3mm的占94.7%(341/360),X軸向＜5mm 的 占100.0%(360/360)；Y 軸向＜3 mm 的 占81.4%(293/360),Y 軸 向＜5 mm 的 占90.6%(326/360)；Z 軸向＜3 mm 的占90.3%(325/360),Z軸向＜5 mm 的占96.4%(347/360)。其中Y 軸方向誤差較大,最大誤差絕對(duì)值達(dá)6.8 mm。見(jiàn)表1。

表1 360 組數(shù)據(jù)擺位誤差分析(,mm)

表1 360 組數(shù)據(jù)擺位誤差分析(,mm)

2.2 邊界外放值估計(jì) MPTV 左右方向即X 軸所需擴(kuò)邊值為2.73 mm,頭腳方向即Y 軸所需擴(kuò)邊值為4.50 mm,前后方向即Z 軸所需擴(kuò)邊值為4.30 mm。擴(kuò)邊值Y 軸＞Z 軸＞X 軸。見(jiàn)表2。

2.3 校正前后擺位誤差對(duì)比 若擺位X 軸、Y 軸、Z 軸任一方向誤差(正值)超出≥3 mm,則使用在線體位自動(dòng)校正功能進(jìn)行校正,誤差校正后進(jìn)行第2 次EPID 拍片,得出校正后的誤差為分次間誤差。擺位校正后的放射治療精確度明顯優(yōu)于擺位校正前,因此有條件的單位可每次治療進(jìn)行EPID 位置驗(yàn)證。共有107組數(shù)據(jù)需要糾正,三個(gè)方向校正前后擺位誤差對(duì)比,差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)。見(jiàn)表3。

表3 107 組數(shù)據(jù)校正前后擺位誤差對(duì)比(,mm)

表3 107 組數(shù)據(jù)校正前后擺位誤差對(duì)比(,mm)

注：校正前后對(duì)比,P＜0.05

3 討論

患者擺位誤差來(lái)源于分次治療擺位過(guò)程中的系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差,系統(tǒng)誤差是指實(shí)際治療位置和模擬定位時(shí)位置的差異,隨機(jī)誤差是指每次治療時(shí)重復(fù)性的差異［8］。系統(tǒng)誤差用所有分次的擺位誤差的平均值表示,隨機(jī)誤差用所有分次的擺位誤差的標(biāo)準(zhǔn)差表示。同時(shí)三個(gè)軸向系統(tǒng)誤差增大,隨機(jī)誤差也隨之變大。表1 統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示,宮頸癌擺位在Y 軸方向誤差較大,這與梁廣立等［9］、倪曉雷等［10］的結(jié)果相似。

調(diào)強(qiáng)放射治療技術(shù)具有精確定位、精確靶區(qū)、精確放射治療的“三精”特點(diǎn),靶區(qū)周?chē)鷦┝康涮荻却?其優(yōu)勢(shì)必須以高精度的臨床質(zhì)量保證為前提。IGRT技術(shù)推動(dòng)了放射治療的精確化進(jìn)展,使用擺位圖像與計(jì)劃CT 圖像進(jìn)行配準(zhǔn),獲取患者的擺位誤差,有利于放射治療過(guò)程中治療師及時(shí)采取相應(yīng)措施進(jìn)行誤差修正［11,12］。目前較為常用的IGRT 設(shè)備主要有錐形束CT 和EPID 兩種,EPID 設(shè)備因成本低、操作簡(jiǎn)單、圖像質(zhì)量好、獲取圖像方便快捷等特點(diǎn),使得其仍然是大多醫(yī)院采用的測(cè)量擺位誤差的設(shè)備。

本研究從首次治療至放射治療結(jié)束每周都進(jìn)行了擺位驗(yàn)證,研究實(shí)踐結(jié)果顯示1 個(gè)療程只進(jìn)行初次拍片位置驗(yàn)證是不可取的,每周甚至更多次進(jìn)行位置驗(yàn)證,觀察治療中擺位誤差的變化,找到誤差發(fā)生顯著變化的時(shí)間及原因,才能為臨床放射治療提供指導(dǎo),才能真正實(shí)現(xiàn)用IGRT。研究采用的TiGRT IVS 放射治療圖像引導(dǎo)系統(tǒng)雖未能直接獲取旋轉(zhuǎn)誤差,但采集圖像范圍可達(dá)24 cm×24 cm,也能從匹配圖像中看出是否有旋轉(zhuǎn)誤差,滿足宮頸癌放射治療要求。

本文使用擴(kuò)邊公式估算結(jié)果顯示,本院在X 軸、Y 軸、Z 軸3 個(gè)方向上邊界外放可控制在5 mm 左右,啟用在線校正功能后可控制在3 mm 內(nèi),更好地提高了患者的治療效果。通過(guò)對(duì)擺位誤差進(jìn)行分析,合適的邊界即可降低靶區(qū)遺漏的可能,亦可避免盲目外擴(kuò)邊界而使周?chē)＝M織受到不必要的照射,增加放射治療副反應(yīng),也使調(diào)強(qiáng)放射治療的優(yōu)越性得到充分的發(fā)揮。

擺位誤差受到不同放射治療單位、不同的固定裝置、不同的放射治療相關(guān)設(shè)備、不同的患者人群及不同的放射治療師群體等因素的影響。因此,每一個(gè)放射治療單位應(yīng)該利用本單位現(xiàn)有的影像引導(dǎo)放射治療設(shè)備,根據(jù)不同的校正策略設(shè)置符合本單位實(shí)際的放射治療外擴(kuò)邊界。通過(guò)每周進(jìn)行位置驗(yàn)證,及時(shí)發(fā)現(xiàn)和糾正誤差,對(duì)于放射治療后期體型變化較大者建議醫(yī)生采取重新塑膜定型,調(diào)整后續(xù)放射治療計(jì)劃等質(zhì)量控制措施,提高放射治療質(zhì)量。通過(guò)這次研究,圖像引導(dǎo)技術(shù)應(yīng)用于宮頸癌調(diào)強(qiáng)放射治療具有重要作用與意義,并確定了本院宮頸癌調(diào)強(qiáng)放射治療計(jì)劃的靶區(qū)外放邊界,為實(shí)現(xiàn)精確放射治療提供了科學(xué)依據(jù)。