圖像引導(dǎo)放射治療在盆腔腫瘤放療中的應(yīng)用研究

【作　者】吳　冰，何俊翔，付敬國(guó)，阮長(zhǎng)利

武漢大學(xué)人民醫(yī)院腫瘤中心，武漢市，430060

圖像引導(dǎo)放射治療在盆腔腫瘤放療中的應(yīng)用研究

【作者】吳冰，何俊翔，付敬國(guó)，阮長(zhǎng)利

武漢大學(xué)人民醫(yī)院腫瘤中心，武漢市，430060

目的 討論盆腔腫瘤在IGRT放療中對(duì)位置精度的影響，分析擺位誤差，為CTV外擴(kuò)PTV提供參考。方法 采用瓦里安23IX系統(tǒng)治療盆腔患者60例，每位患者第一周連續(xù)3次，以后每周一次擺位后及誤差糾正后進(jìn)行CBCT掃描，將CBCT圖像與原CT圖像配準(zhǔn)，分析X(左右)，Y(頭腳)，Z(前后)軸和旋轉(zhuǎn)E(冠狀位)，F(xiàn)(矢狀位)，G(橫斷位)方向的誤差。 結(jié)果 60例患者共530次CBCT掃描，系統(tǒng)+隨機(jī)誤差在X, Y, Z, E, F, G方向?yàn)椋?-0.52±4.18) mm、(0.73±4.86) mm、(-0.36±3.62) mm、(0.14±1.20)°、(0.13±1.34)°、(0.21±1.73)°，糾正后，X, Y, Z方向的誤差均顯著低于校正前，CTV外放邊界減小。結(jié)論 采用IGRT對(duì)盆腔腫瘤放療進(jìn)行位置糾正，減少擺位誤差，縮小CTV外擴(kuò)，提高放療精度。

圖像引導(dǎo)放射治療；盆腔腫瘤；擺位誤差

放射治療是治療惡性腫瘤的重要手段，精確放療是放射治療腫瘤始終追求的目標(biāo)，是在物理上最大限度地將放射線的劑量集中到病變靶區(qū)內(nèi)，殺死腫瘤細(xì)胞，而使周圍正常組織少受或免受不必要的照射，調(diào)強(qiáng)放療不僅能使高劑量區(qū)劑量更加均勻，靶區(qū)適形度高，而且更好地提高治療增益比，減少危及器官的劑量。但是在盆腔腫瘤放療時(shí)，因腹部軟組織豐富，固定時(shí)體位的可移動(dòng)性增加，而且體內(nèi)的治療靶區(qū)周圍有小腸、膀胱、直腸等空腔臟器，腸管的蠕動(dòng)以及膀胱、直腸的充盈程度不同等極大影響擺位的重復(fù)性，增加了治療中擺位的誤差[1]。IGRT的出現(xiàn)能夠有效提供治療位置上三維方向的解剖影像，與計(jì)劃系統(tǒng)生成的CT圖像進(jìn)行比較，對(duì)患者進(jìn)行在線或離線的位置校正，為臨床的精確治療提供保障[2]。

1　材料和方法

1.1一般臨床資料

2013年4月～2015年4月，選取60例盆腔腫瘤患者，其中宮頸腫瘤25例，前列腺腫瘤20例，以及其他盆腔腫瘤15例(10例直腸癌，5例子宮內(nèi)膜癌)。其中男性30例，女性30例，所有患者KPS評(píng)分均≥70，年齡范圍35歲～70歲。所有患者均采用調(diào)強(qiáng)放射治療。

1.2體位固定及定位CT掃描

所有患者采取頭先進(jìn)仰臥位于CT平板床上，頭部墊F枕，采用抽吸式真空墊固定。CT掃描前1 h，要求宮頸癌患者排空膀胱，并一次性飲水500 mL，以后每次治療前1 h也要如此；其他患者無(wú)要求。CT采用GE大孔徑16排螺旋CT掃描，掃描條件為120 kV、120 mA，掃描范圍從第2腰椎下緣至坐骨結(jié)節(jié)下緣，包括整個(gè)盆腔 ，掃描層厚層距均為5 mm。模擬CT圖像傳輸至Varian Eclipse三維TPS系統(tǒng)進(jìn)行治療計(jì)劃設(shè)計(jì)。

1.3CBCT圖像掃描

在進(jìn)行放射治療期間，第一周連續(xù)3次，以后每周一次，利用Varian23 IX機(jī)載影像OBI系統(tǒng)對(duì)患者進(jìn)行CBCT掃描。掃描模式為半扇束模式，范圍182°～178°，配合使用半蝶形濾線柵，掃描電壓100～120 kV，管電流80 mA。圖像重建矩陣設(shè)為512×512，重建層厚3 mm。

1.4數(shù)據(jù)獲取及位置校正

使用Varian公司的OBI系統(tǒng)圖像配準(zhǔn)軟件進(jìn)行配準(zhǔn)，可采用手動(dòng)配準(zhǔn)、自動(dòng)配準(zhǔn)（骨性匹配及軟組織匹配）。根據(jù)楊海松等[3]和周德力等[4]的研究，所有宮頸癌患者CBCT圖像與計(jì)劃CT圖像以手動(dòng)配準(zhǔn)+軟組織配準(zhǔn)為主，前列腺患者和其他患者以手動(dòng)配準(zhǔn)+骨性標(biāo)記配準(zhǔn)為主，記錄左右方向(X)、頭腳方向(Y)、前后方向(Z)和旋轉(zhuǎn)冠狀位(E)、矢狀位(F)、橫斷位(G)的數(shù)值，對(duì)X，Y，Z任一方向誤差＞5 mm的病例，傳輸X，Y，Z方向誤差值到加速器，并移至新的治療位置，再次掃描CBCT，與計(jì)劃CT配準(zhǔn)后記錄X，Y，Z平面方向和E，F(xiàn)，G旋轉(zhuǎn)方向誤差。

1.5誤差數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

所有數(shù)據(jù)誤差來(lái)源于系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差兩個(gè)方面。系統(tǒng)誤差∑(用均數(shù)x表示)主要來(lái)源于模擬定位機(jī)和治療加速器的機(jī)械參數(shù)誤差等；隨機(jī)誤差δ(用標(biāo)準(zhǔn)差s表示)主要是指放療過程中患者每次擺位重復(fù)性的差異。依照McKenzie A等[5]的研究，CTV到PTV外擴(kuò)在X，Y，Z三個(gè)方向上的計(jì)算公式為MPTV=2.5∑+0.7δ，由此來(lái)計(jì)算外擴(kuò)范圍。所有數(shù)據(jù)采用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析處理，誤差統(tǒng)計(jì)結(jié)果采用(X±S)表示，以P＜0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2　結(jié)果

將所有患者分為三組，依次為宮頸腫瘤，前列腺腫瘤和其他盆腔腫瘤。在530幅CBCT圖像中各為178，180，176幅，將三組擺位糾正前的誤差進(jìn)行正態(tài)檢驗(yàn)，用表示，如表1所示；然后兩兩相似性t檢驗(yàn)，結(jié)果三組之間無(wú)顯著性差異(P＞0.05)。綜合統(tǒng)計(jì)60例患者擺位糾正前的誤差在X，Y，Z平面方向和E，F(xiàn)，G旋轉(zhuǎn)方向分別為：(-0.52±4.18) mm、(0.73±4.86) mm、(-0.36±3.62) mm、(0.14±1.20)°、(0.13±1.34)°、(0.21±1.73)°；糾正后分別為：(-0.23±1.67) mm、(0.29±2.83) mm、(0.16±1.49) mm、(0.26±1.12)°、(0.19±1.63)°、(0.15±1.39)°，對(duì)糾正前后每個(gè)方向誤差差值分別做配對(duì)t檢驗(yàn)，結(jié)果X，Y，Z方向有顯著性差異(P＜0.05)，E，F(xiàn)，G方向無(wú)顯著差異(P＞0.05)，如表2所示。對(duì)糾正前后X，Y，Z方向上擺位誤差的絕對(duì)值進(jìn)行三維離散點(diǎn)繪圖，如圖1所示。根據(jù)公MPTV=2.5∑+0.7δ式，計(jì)算得到擺位誤差糾正前CTV外擴(kuò)在X，Y，Z三個(gè)方向分別為5 mm，7 mm，4 mm；糾正后為2 mm，3 mm，2 mm。

圖1　位置矯正前后擺位誤差絕對(duì)值的坐標(biāo)（mm）Fig.1　The coordinates of absolute value of setup errors before and after correction(mm)

表2　60例患者擺位誤差糾正前后的誤差差異比較（X，Y，Z，E，F(xiàn)，G）Tab.2　The comparison of setup errors of 60 patients before and after correction（X, Y, Z, E, F, G）

3　討論

目前隨著越來(lái)越多放射治療技術(shù)的應(yīng)用，放射治療已進(jìn)入精確治療時(shí)代，主要包括三維適形及調(diào)強(qiáng)放療，優(yōu)勢(shì)在于能更好地提高靶區(qū)劑量，減少鄰近器官的受量，因此受到廣泛的應(yīng)用。這就要求在腫瘤靶區(qū)定位及擺位過程中更加精確，但是在放療過程中由于患者的擺位誤差和器官運(yùn)動(dòng)、變形等都可造成靶區(qū)漏照或者是高劑量區(qū)移到危及器官，使腫瘤局部控制率下降，造成嚴(yán)重并發(fā)癥[6]。根據(jù)ICRU 24報(bào)告，靶區(qū)照射劑量偏離5%就可能使原發(fā)灶失控（局部復(fù)發(fā)）或放射并發(fā)癥增加，因此減少擺位誤差是精確放療成敗的關(guān)鍵。

在治療擺位中可能產(chǎn)生兩類誤差，隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差。系統(tǒng)誤差與模擬定位機(jī)、加速器、激光燈等有關(guān)。定期校正檢測(cè)設(shè)備的性能，可減少系統(tǒng)誤差。但隨機(jī)誤差與器官的運(yùn)動(dòng)位移，體型的變異，皮膚標(biāo)記點(diǎn)不準(zhǔn)確以及治療過程中擺位的準(zhǔn)確性有關(guān)。本文數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析的結(jié)果在X，Y，Z軸向誤差與其他的研究[7-8]相符，均是Y軸誤差最大，本文達(dá)到了6.5 mm，而在前列腺腫瘤中誤差相對(duì)較大，這是由于前列腺的位置關(guān)系和配準(zhǔn)方式的選擇上帶來(lái)的影響。對(duì)于旋轉(zhuǎn)誤差，雖然無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但矯正前后均在誤差（2°）允許以內(nèi)，滿足臨床的要求。由于盆腔腫瘤軟組織較多，給擺位增加了很大的難度[9]，對(duì)于直腸和膀胱等器官，劑量的分布不準(zhǔn)確很容易產(chǎn)生放療并發(fā)癥[10]，這就對(duì)盆腔腫瘤放射治療的位置精確性要求較高。IGRT的應(yīng)用，擺位誤差減小，使得CTV外擴(kuò)范圍顯著減小，位置和劑量更加準(zhǔn)確[11]，從而提高盆腔腫瘤治療精度。

[1] Chung HT, Xia P, Linda W, et al. Does image-guided radiotherapy improve toxicity profile in whole pelvic-treated high-risk prostate cancer comparison between IG-IMRT and IMRT[J]. Int J Radiat Oncol Biol Phys, 2009, 73 (1): 53-60.

[2] Perks JR, Lehmann J, Chen AM,et al. Comparison of peripheral dose from image-guided radiation therapy (IGRT) using KV cone beam CT to intensity-modulated radiation therapy (IMRT)[J]. Radiother Oncol, 2008, 89(3): 304-310.

[3] 楊海松, 聶曉歷, 劉利彬, 等. 不同匹配方式對(duì)宮頸癌圖像引導(dǎo)放射治療擺位誤差的影響[J]. 福建醫(yī)藥雜志, 2012, 34(2): 103-105.

[4] 周德力, 左莉, 胡南, 等. IGRT不同匹配方式對(duì)前列腺癌患者放療擺位精度的影響[J]. 山東醫(yī)藥, 2014, (47): 36-37.

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[6] 楊瑞杰, 王俊杰, 姜偉娟, 等. 子宮內(nèi)膜癌的調(diào)強(qiáng)放療及對(duì)正常組織積分劑量的影響[J]. 中國(guó)腫瘤臨床, 2009, 36(17): 965-968.

[7] 劉躍平, 金晶, 王維虎,等.前列腺癌放療的擺位誤差分析[J]. 臨床腫瘤學(xué)雜志, 2014, (10): 910-912.

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Application of Imaging-Guided Radiation Therapy in Pelvic Tumor Radiotherapy

【 Writers 】WU Bing, HE Junxiang, FU Jingguo, RUAN Changli
Oncology Center, Wuhan University Renmin Hospital, Wuhan, 430060

Objective To discuss the influence of setup errors on the accuracy of pelvic cancer in IGRT, analysis setup errors and determine the CTV-to-PTV margins. Methods 60 pelvic cancer patients treated with Varian 23IX, all of them were performed by CBCT before and after-correction three times in the first week and after that once a week. Then, to measure the setup errors at X(left-right), Y(superior-inferior), Z(anterior-posterior) axis and E(coronal), F(sagittal), G(axial) rotation directions. Results 530 scans obtained in all, the setup errors in X, Y, Z, E, F, G were (-0.52±4.18) mm, (0.73±4.86) mm, (-0.36±3.62)mm, (0.14±1.20)o, (0.13±1.34)o, (0.21±1.73)orespectively and were much lower after correction at X, Y, Z axis, besides, CTV-to-PTV margins decrease a lot. Conclusion The accuracy of radiotherapy can be highly increased with the use of IGRT in pelvic cancer.

IGRT, pelvic cancer, setup errors

R730.5

A

10.3969/j.issn.1671-7104.2015.04.018

1671-7104(2015)04-0299-03

2015-03-30

吳冰，E-mail: zqw@163.com