王樹(shù)超 張軍寧 邰國(guó)梅 彭 欽 查燕燕 任 朋 劉凱麗

鼻咽癌IMRT通過(guò)產(chǎn)生高度適合靶區(qū)形狀的劑量分布，解決了靜止靶區(qū)的劑量適形問(wèn)題，但是由于放療是以分次照射方式進(jìn)行的，即使很好的體位固定也難以保證治療體位的重復(fù)性，在患者接受分次治療過(guò)程中仍存在擺位誤差，即實(shí)際治療位置與參考位置的差異。而較小擺位誤差亦可導(dǎo)致靶區(qū)劑量不足或正常組織劑量增加，本實(shí)驗(yàn)利用機(jī)載KV-CBCT實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)早期鼻咽癌患者調(diào)強(qiáng)放療擺位誤差的變化，在此基礎(chǔ)上分析體重指數(shù)、體重變化對(duì)擺位誤差的影響。

1 資料與方法

1.1 一般資料

收集2009年4月至2010年2月在蘇州大學(xué)附屬第一醫(yī)院就診的早期初治鼻咽癌患者15例，所有患者均經(jīng)病理檢查證實(shí)為低分化鱗癌，年齡≤65歲，其中男性11例，女性4例，卡氏評(píng)分(karnofsky performance status，KPS)≥80?；颊叻暖熐拔唇邮苓^(guò)任何抗腫瘤治療、無(wú)遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移。所有患者放療前輔助檢查與處理：血常規(guī)、肝腎功能、胸部正側(cè)位片、腹部B超、鼻咽部和頸部增強(qiáng)CT和MIR掃描、放療前口腔病處理?；颊甙?992年福州分期標(biāo)準(zhǔn)Ⅰ期4例(26.67%)，Ⅱ期11例(73.33%)。

1.2 方法

1.2.1 固定體位和CT掃描 患者取仰臥位，雙手置于體側(cè)，在模擬定位機(jī)下采用頭頸肩熱塑面罩固定于碳素纖維底板上。為避免頭頸肩膜變形引起擺位誤差，采取上午制模，下午行CT掃描，并記錄掃描參數(shù)。為減小系統(tǒng)誤差，通常在CT模擬掃描時(shí)確定治療中心點(diǎn)，通過(guò)在熱塑膜上標(biāo)記與激光燈重合的“+”字線，建立三維參考系，通常選擇第4、5頸椎下緣作為中心平面。掃描范圍上界達(dá)頭頂，下界達(dá)鎖骨頭下2 cm。鼻咽及頸部擬治療區(qū)域以層間距0.3 cm薄層掃描，其余區(qū)域?qū)娱g距0.5 cm掃描。將CT圖像經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸至CMS XIO治療計(jì)劃系統(tǒng)進(jìn)行患者信息及坐標(biāo)系登記，在工作站進(jìn)行數(shù)據(jù)重建并確認(rèn)。

1.2.2 勾畫(huà)靶區(qū)和危及器官 根據(jù)ICRU50號(hào)和ICRU62號(hào)報(bào)告的定義勾畫(huà)靶區(qū)及危及器官[1,2]。

1.2.3 制定計(jì)劃 在CMS XIO治療計(jì)劃系統(tǒng)(treatment planning system，TPS)里為每位患者制定逆向IMRT計(jì)劃，采用9個(gè)基本野方案。按上海腫瘤醫(yī)院內(nèi)部資料給予處方劑量和靶區(qū)劑量的上下限、危及器官的劑量上限，利用逆向設(shè)計(jì)軟件自動(dòng)計(jì)算照射子野數(shù)、劑量權(quán)重，通過(guò)劑量體積直方(dose volume histogram，DVH)圖評(píng)定計(jì)劃并進(jìn)行優(yōu)化。

1.2.4 獲取X線容積影像 待副主任以上職稱(chēng)的主管醫(yī)師確認(rèn)后，將治療計(jì)劃傳輸至治療中心工作站，同時(shí)將患者的計(jì)劃CT圖像一并傳至治療中心工作站。第一次及以后療程中每周測(cè)量一次擺位誤差時(shí)，要求物理師及副主任以上職稱(chēng)的主管醫(yī)師參加擺位，按治療計(jì)劃提供的等中心標(biāo)記擺位，并用加速器機(jī)載KV-CBCT 進(jìn)行掃描，獲取X線容積影像(XVI)，使用full fan濾線器，重建矩陣512×512，重建層厚0.3 cm；根據(jù)醫(yī)科達(dá)IGRT協(xié)作組的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置掃描參數(shù)(preset)：Head and neck half-cw/cc (100kv，36.1mAs,S20過(guò)濾板)，結(jié)合模擬定位CT的掃描參數(shù)進(jìn)行掃描。機(jī)架從22°到-178°逆時(shí)針行200°范圍的弧形掃描。

1.2.5 測(cè)定擺位誤差 OBI系統(tǒng)將掃描部位的容積圖像重建為CT 斷層圖像，并與治療計(jì)劃CT 圖像進(jìn)行3D/3D 自動(dòng)和(或)手動(dòng)匹配，獲得患者在左右、頭腳、腹背方向及水平面旋轉(zhuǎn)的擺位偏差數(shù)值。CBCT配準(zhǔn)區(qū)域(Clipbox)選取范圍采用醫(yī)科達(dá)IGRT協(xié)作組的標(biāo)準(zhǔn)，上界到眉弓，下界到第5頸椎下緣，左右界到兩側(cè)耳內(nèi)緣，前界到鼻尖，后界到枕骨后緣。配準(zhǔn)方法：因?yàn)轭^頸部固定良好，變異較小，多采用在自動(dòng)匹配的基礎(chǔ)上進(jìn)行手工匹配方法，重點(diǎn)考慮PTV和頸椎中等區(qū)域，選擇骨匹配為主的方式進(jìn)行匹配[3]。匹配完成后計(jì)算機(jī)即可自動(dòng)得出擺位誤差。

1.2.6 糾正擺位誤差及實(shí)施治療 通過(guò)制導(dǎo)移動(dòng)治療床,自動(dòng)糾正線性誤差和旋轉(zhuǎn)誤差后開(kāi)始放射治療。若誤差≥0.5 cm,尋找原因，并按糾正后的，進(jìn)行KV-CBCT掃描，以獲得從未糾正位置情況下，患者的擺位誤差。激光燈標(biāo)志“+”進(jìn)行放療。但保留原始計(jì)劃標(biāo)志點(diǎn)，以后每周仍按原始計(jì)劃標(biāo)志點(diǎn)擺位。

1.2.7 評(píng)價(jià)體重指數(shù)對(duì)擺位誤差影響 體重指數(shù)(body mass index，BMI)是目前國(guó)際上常用的衡量人體胖瘦程度指標(biāo)，能間接表示皮下脂肪厚度。18～25是正常，理想體重指數(shù)是18.5～22.9，當(dāng)BMI≥25時(shí)認(rèn)為超重。根據(jù)放療前不同體重指數(shù)，將患者分為BMI<25組和BMI≥25組,觀察超重對(duì)首次擺位誤差的絕對(duì)值、整個(gè)放療過(guò)程中的系統(tǒng)擺位誤差及隨機(jī)擺位誤差的影響。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

本實(shí)驗(yàn)采用SPSS 13.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，兩樣本均數(shù)的比較按照方差是否齊性選用t檢驗(yàn)，兩變量之間的相關(guān)性采用直線回歸的相關(guān)性分析，不同變量對(duì)樣本的影響采用逐步回歸方法分析，P<0.05有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 誤差數(shù)據(jù)分析

采用Rosenthal等[4]推薦的方法，將系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差分開(kāi)研究。系統(tǒng)誤差為所有分次擺位誤差的平均值，反映實(shí)際治療和模擬定位間差異；隨機(jī)誤差為所有分次擺位誤差的標(biāo)準(zhǔn)差，反映分次放療之間差異。本研究建立以計(jì)劃中心點(diǎn)為中心的三維坐標(biāo)系分析擺位誤差，分別X軸表示左右方向，Y軸表示頭腳方向,Z軸表示腹背方向，實(shí)際擺位中心點(diǎn)在坐標(biāo)系中往背部、往患者左側(cè)、往頭部移位為正，水平面沿順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)矢量值為正。所有測(cè)量樣本中擺位中心點(diǎn)平均位置在腹背、頭腳、左右方向的坐標(biāo)為(-0.1833 cm,-0.0322 cm,0.0967 cm)；95%的可信區(qū)間分別為[-0.2117 cm，-0.1549 cm]，[-0.0768 cm,0.0124 cm]，[0.0563 cm,0.1371 cm]；水平面旋轉(zhuǎn)的均值為-0.8333°,95%的可信區(qū)間[-1.0987°,-0.5687°]。對(duì)第1次到第6次的擺位誤差數(shù)據(jù)分別進(jìn)行矢量位移分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)擺位中心點(diǎn)在腹背方向上隨療程進(jìn)行向腹側(cè)移位；在頭腳方向上向腳側(cè)移位；在左右方向上向左側(cè)移位；在旋轉(zhuǎn)方向上向逆時(shí)針?lè)较蛞莆?，?jiàn)圖1。

圖1 各個(gè)方向擺位誤差描述性統(tǒng)計(jì)量

2.2 BMI對(duì)首次擺位誤差絕對(duì)值的影響

本研究發(fā)現(xiàn)，首次擺位誤差絕對(duì)值的平均值在腹背、頭腳、左右方向及水平面旋轉(zhuǎn)方向，BMI≥25組分別為BMI<25組的93.33%、110.00%、200.00%、223.90%(P值分別為0.956、0.579、0.039和0.022)。故BMI≥25患者在左右方向及水平面旋轉(zhuǎn)首次擺位誤差絕對(duì)值較BMI<25患者明顯增大，見(jiàn)圖2。

圖2 BMI<25組和BMI≥25組患者首次擺位誤差絕對(duì)值的比較

2.3 BMI對(duì)系統(tǒng)擺位誤差和隨機(jī)擺位誤差的影響

BMI<25組的系統(tǒng)擺位誤差在左右方向和水平面旋轉(zhuǎn)方向小于BMI≥25組(P<0.05)。故BMI≥25患者在左右方向及水平面旋轉(zhuǎn)的系統(tǒng)誤差較BMI<25患者明顯(圖3)。BMI<25組在腹背、頭腳、左右方向和水平面旋轉(zhuǎn)的隨機(jī)擺位誤差與BMI≥25組無(wú)明顯差別(P>0.05)，體重指數(shù)對(duì)隨機(jī)擺位誤差無(wú)明顯影響,見(jiàn)圖4。

圖3 BMI<25組和BMI≥25組患者系統(tǒng)誤差比較

圖4 BMI<25組和BMI≥25組患者隨機(jī)誤差比較

2.4 體重變化對(duì)擺位誤差的影響

在放療療程中，大多數(shù)患者有體重下降情況。將每次KV-CBCT掃描前測(cè)定的體重與放療前體重相比較，得到體重減少率。從放療開(kāi)始到放療結(jié)束，所有測(cè)量次數(shù)中平均體重減少率為4.25%，95%的可信區(qū)間為[3.355%，5.155%]，最大值13.33%，最小值-2.17%。將測(cè)得的擺位誤差按體重減少率分6組，其中小于0.00%組：16次；0.00%～2.00%組：13次；2.00%～4.25%組：15次；4.25%～6.00%組：8次；6.00%～10.00%組：13次；大于10.00%組：10次。計(jì)算每組體重減少率和各個(gè)方向擺位誤差的平均值，數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，腹背方向及旋轉(zhuǎn)的擺位誤差與體重下降率呈相關(guān)性(P值均小于0.05，|r|分別為0.420和0.437)；左右方向及頭腳方向擺位誤差與其無(wú)明顯相關(guān)性(P值分別為0.106和 0.104，|r|分別為0.188和0.189)。說(shuō)明放療過(guò)程中體重下降會(huì)明顯引起實(shí)際擺位中心點(diǎn)沿腹背方向往腹側(cè)移位及水平面逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，且當(dāng)體重減少達(dá)7.10%，擺位中心點(diǎn)向腹側(cè)偏移可達(dá)0.2 cm，見(jiàn)圖5,6。

圖5 腹背、頭腳、左右方向誤差均值隨體重減少率的變化情況

圖6 旋轉(zhuǎn)誤差均值隨體重減少率的變化情況

3 討論

擺位誤差是實(shí)際治療位置和治療參考位置即定位CT位置的差異。擺位誤差包括系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差[5]。系統(tǒng)誤差通常產(chǎn)生于治療計(jì)劃準(zhǔn)備期間，主要由于在放射治療機(jī)上不能完全重復(fù)治療計(jì)劃所需的位置，造成實(shí)際治療的平均位置和計(jì)劃需要的位置之間的差異，可采取相應(yīng)質(zhì)量控制和質(zhì)量保證措施糾正使之減小。隨機(jī)誤差通常產(chǎn)生于治療計(jì)劃執(zhí)行期間，主要因患者體位變化及器官運(yùn)動(dòng)造成分次治療之間重復(fù)性的差異引起。這兩者對(duì)劑量分布具有不同的影響，因?yàn)橄到y(tǒng)誤差存在于治療全程，引起等劑量線整體偏離靶區(qū)；而隨機(jī)誤差具有偶然性，可使得高劑量區(qū)范圍縮小和邊緣變得模糊。通過(guò)影像學(xué)介入在影像引導(dǎo)下放療設(shè)備使實(shí)時(shí)測(cè)定、糾正擺位誤差成為可能，并可在此基礎(chǔ)上推算系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差[6]，同時(shí)可分析其形成相關(guān)因素，以減小對(duì)放療的影響。目前測(cè)量、糾正放療擺位誤差的方法有以下幾種，①射野驗(yàn)證片或DRR片只能依靠二維重建，利用骨性標(biāo)志進(jìn)行比較；②EPID雖具有實(shí)時(shí)優(yōu)勢(shì)，但患者吸收劑量高，圖像清晰分辨較低，不能進(jìn)行旋轉(zhuǎn)誤差的糾正；③治療療程中利用CT模擬機(jī)測(cè)量缺乏實(shí)時(shí)性，不能得到因治療室與模擬CT室的差異引起的誤差；④機(jī)載MV-CBCT利用加速器的高能X線實(shí)時(shí)成像，對(duì)軟組織分辨率差；⑤機(jī)載KV-CBCT不僅可以實(shí)時(shí)形成骨和軟組織分辨率均很高的三維容積圖像，而且圖像與計(jì)劃CT圖像成像條件更為接近，可以通過(guò)自動(dòng)或加手動(dòng)方式與計(jì)劃CT圖像在線匹配，進(jìn)行靶區(qū)和周?chē)鞴俚拇笮?、形狀、位置匹配；精?zhǔn)糾正放療體位改變引起線性和旋轉(zhuǎn)誤差，監(jiān)測(cè)和通過(guò)相應(yīng)措施糾正治療過(guò)程中腫瘤或正常組織變形所帶來(lái)的劑量學(xué)變化。相比較而言，機(jī)載KV-CBCT具有較好的精確性。

本研究發(fā)現(xiàn)患者機(jī)體本身有多種因素會(huì)影響擺位時(shí)體位的重復(fù)性，如皮下脂肪層的厚度、肌肉張力和重力作用以及患者體位的舒適性，自我控制能力等[6]。BMI是1個(gè)能間接表示皮下脂肪厚度客觀指標(biāo)。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn):①BMI≥25患者左右方向及旋轉(zhuǎn)的擺位誤差的絕對(duì)值較BMI<25患者明顯偏大；②其左右方向和旋轉(zhuǎn)的系統(tǒng)擺位誤差較明顯。Yan等[7]提出的自適應(yīng)放療( adaptive radiation therapy)即在每個(gè)患者整個(gè)放療過(guò)程的早期用影像工具測(cè)量每日的擺位誤差,對(duì)擺位誤差進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,決定是否需要修改放療計(jì)劃。如果需要?jiǎng)t進(jìn)行相應(yīng)修改,而后按修改好的計(jì)劃繼續(xù)治療。我們發(fā)現(xiàn)BMI≥25患者首次擺位誤差幅度在左右方向及水平面旋轉(zhuǎn)方向較BMI<25患者明顯偏大，有必要結(jié)合實(shí)際擺位情況，調(diào)整原來(lái)依賴(lài)群體性數(shù)據(jù)制定的計(jì)劃，即自適應(yīng)放療，獲得個(gè)體化的治療計(jì)劃。 鼻咽癌放射治療的療程長(zhǎng)，大多數(shù)為40～50天，療程中絕大數(shù)患者可因疾病本身和治療反應(yīng)等原因出現(xiàn)體重的變化。潘才佳[8]通過(guò)EPID研究體重變化對(duì)擺位誤差的影響，發(fā)現(xiàn)體重減輕5 kg以上可導(dǎo)致面罩松動(dòng)，引起擺位誤差加大。我們每周行CBCT測(cè)量擺位誤差同時(shí)監(jiān)測(cè)體重的變化，在此基礎(chǔ)上研究擺位誤差與體重變化的關(guān)系，本研究結(jié)果顯示：患者體重減輕會(huì)引起擺位中心點(diǎn)向腹側(cè)移位和水平面呈逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，BMI≥25鼻咽癌調(diào)強(qiáng)放療患者有必要進(jìn)行自適應(yīng)放療,且體重下降超7.10%，中心點(diǎn)往腹側(cè)移位可達(dá)0.2 cm。因此鼻咽癌IMRT中應(yīng)定期測(cè)量體重，對(duì)體重減輕超過(guò)7.10%患者，可通過(guò)KV-CBCT等圖像引導(dǎo)放療設(shè)備測(cè)量擺位誤差，若位置偏移明顯，予以重新制模固定體位；必要時(shí)每次分次放療前進(jìn)行KV-CBCT掃描糾正誤差。

[1] ICRU Report 50：Prescribing,recording,and reporting photon beam therapy〔S〕.Bethesda,MD：International Commission on Radiation Units and Measurements,1993：1～72.

[2] ICRU Report 62：Prescribing,recording,and reporting photon beam therapy (supplement to ICRU Report 50)〔S〕.Bethesda,MD:International Commission on Radiation Units and Measurements,1999.

[3] Lee N,Xia P,Quivey JM,et al.Intensity-modulated radiotherapy in the treatment of nasopharyngeal carcinoma：an update of the UCSF experience〔J〕.Int J Radiat Oncol Biol Phys,2002,53(1):12.

[4] Gierga DP,Chen GTY,Kung JH,et al.Quantification of respiration-induced abdominal tumor motion and its impact on IMRT dose distributions〔J〕.Int J Radiat Oncol Biol Phys,2004,58(5):1584.

[5] Samuelsson A,Mercke C,Johansson KA.Systematic set-up errors for IMRT in the head and neck region：Effect on dose distribution〔J〕.Radiatherapy and Onco1ogy,2003,66(3):303.

[6] Kutcher GJ,Mageras GS,Leibel SA.Control,correction,and modeling of setup errors and organ motion〔J〕.Semin Radiat Oncol,1995,5(2):134.

[7] Yan J,Wong F,ViCINⅠ J,et al.Adaptive modification of treatment planning to minimize the deleterious effects of treatment setup errors〔J〕.Int J Radia Oncol Biol Phys,1997,38(1):197.

[8] 潘才佳.應(yīng)用電子射野裝置實(shí)時(shí)糾正鼻咽癌調(diào)強(qiáng)放療擺位誤差的研究〔J〕.中華放射腫瘤學(xué)雜志，2009，18(5)：341.