中國(guó)人民解放軍第三零三醫(yī)院放療中心，廣西 南寧 530021

基于CTVision研究宮頸癌調(diào)強(qiáng)放療中擺位誤差對(duì)劑量分布的影響

甘曉根，徐子海，廖福錫

中國(guó)人民解放軍第三零三醫(yī)院放療中心，廣西 南寧 530021

目的通過(guò)測(cè)量宮頸癌調(diào)強(qiáng)放療中的擺位誤差，分析擺位誤差對(duì)腫瘤計(jì)劃靶體積（PTV）及危及器官受照劑量分布的影響。方法20例宮頸癌患者調(diào)強(qiáng)放療過(guò)程中每周1次行CTVision圖像引導(dǎo)掃描，其實(shí)時(shí)掃描圖像與計(jì)劃CT圖像融合配準(zhǔn)獲得X、Y、Z方向上的擺位誤差，將上述誤差引入治療計(jì)劃系統(tǒng)重新計(jì)算得到PTV及危及器官的劑量分布參數(shù)并與原計(jì)劃行配對(duì)t檢驗(yàn)。結(jié)果X、Y、Z方向上的擺位誤差分別為2.14、5.52、2.47 mm；再計(jì)劃的PTV 95%體積劑量（D95）和最小劑量（Dmin）明顯小于原計(jì)劃（P＜0.05）；再計(jì)劃膀胱和直腸接受45 Gy劑量體積（V45）明顯大于原計(jì)劃（P＜0.05）。結(jié)論擺位誤差導(dǎo)致PTV D95明顯不足，危及器官體積劑量均增加，因此宮頸癌放療過(guò)程中擺位誤差的在線糾正是必要的。

CTVision 圖像引導(dǎo)放療系統(tǒng)；宮頸癌；調(diào)強(qiáng)放療；擺位誤差；計(jì)劃靶體積；臨床靶體積

調(diào)強(qiáng)放療（Intensity-Modulated Radiation Therapy，IMRT）是一種三維適形放療技術(shù)，要求輻射野內(nèi)劑量強(qiáng)度按一定要求進(jìn)行調(diào)節(jié)，是目前放療的主要技術(shù)，已被廣泛應(yīng)用于宮頸癌的治療[1]，但調(diào)強(qiáng)放療仍然不可避免地存在擺位誤差。大量研究表明宮頸癌根治性放療期間，臨床靶體積（Clinical Target Volume，CTV）及鄰近正常器官會(huì)產(chǎn)生明顯移動(dòng)與變化[2]，這勢(shì)必會(huì)使IMRT優(yōu)勢(shì)減弱。筆者應(yīng)用CTVision圖像引導(dǎo)放療技術(shù)對(duì)20例宮頸癌調(diào)強(qiáng)放療患者放療分次間的擺位誤差及其對(duì)劑量分布的影響進(jìn)行分析，探討宮頸癌IMRT擺位誤差在線校正的必要性。

1 CTVision

西門子高能直線加速器CTVision是一套完全集成的圖像引導(dǎo)放療（Image Guided Radiation Therapy，IGRT）系統(tǒng)，是目前全球最先進(jìn)的腫瘤放射治療設(shè)備，代表了精確放射治療的主流發(fā)展方向。它利用快速、高對(duì)比度、高精度的導(dǎo)軌式CT掃描儀與數(shù)字化控制的醫(yī)用高能直線加速器一體化結(jié)合實(shí)現(xiàn)了圖像引導(dǎo)放療。

在CTVision系統(tǒng)中，CT利用滑動(dòng)機(jī)架在并行高精度導(dǎo)軌上滑運(yùn)，輕松、快速地對(duì)治療床上的患者進(jìn)行診斷成像。掃描結(jié)束后，CT機(jī)架返回至停泊位，其他程序開始運(yùn)行，放療也隨之啟動(dòng)。

該系統(tǒng)利用共用治療床實(shí)現(xiàn)了直線加速器和診斷級(jí)CT在同一治療室的完美結(jié)合，無(wú)論是開展三維適形放療計(jì)劃還是調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃都可以在治療過(guò)程中引入CT圖像從而進(jìn)行擺位誤差糾正，應(yīng)用于宮頸癌的放療可以直觀的追蹤膀胱充盈和直腸擴(kuò)張對(duì)于靶區(qū)位移的影響。

2 材料與方法

2.1 病例選擇

選取20例實(shí)施宮頸癌根治性IMRT患者，年齡46～62歲，中位年齡54歲，臨床分期為Ⅱb-Ⅲb期，卡氏評(píng)分≥70分,均有良好的依從性和自我控制能力。

2.2 儀器設(shè)備

西門子CTVision系統(tǒng)帶滑軌大孔徑SOMATOM Sensation Open CT掃描儀及其Adaptive Targetting形變配準(zhǔn)軟件，西門子ONCOR直線加速器，Onentra Masten Plan3.3 Service計(jì)劃系統(tǒng)。

2.3 體位固定及掃描方法

患者仰臥位、雙手抱頭、盆腔部熱塑膜固定，西門子CTVision系統(tǒng)帶滑軌大孔徑SOMATOM Sensation Open CT掃描儀增強(qiáng)掃描，層厚及層間距均為3 mm，掃描范圍從第一腰椎至坐骨下緣3 cm，圖像數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳入Onentra Masten Plan3.3 Service計(jì)劃系統(tǒng)工作站。

2.4 勾畫輪廓及制定計(jì)劃

由主治以上醫(yī)師依據(jù)ICRU50號(hào)及ICRU62號(hào)報(bào)告在CT圖像上逐層勾畫出CTV及直腸、膀胱等危及器官，計(jì)劃靶體積（Planning Target Volume，PTV）由CTV外擴(kuò)1 cm。處方劑量為50 Gy，共28次，使用Onentra Masten Plan3.3 Service計(jì)劃系統(tǒng)，采用6MV X線共面7野均分設(shè)計(jì)方法根據(jù)劑量限定條件逆向生成IMRT計(jì)劃。

2.5 圖像引導(dǎo)

應(yīng)用西門子CTVision圖像引導(dǎo)系統(tǒng)在患者治療前行實(shí)時(shí)CT掃描，由醫(yī)師和物理師共同將實(shí)時(shí)CT圖像與計(jì)劃CT圖像進(jìn)行最大共有信息化匹配分析，由Adaptive Targetting形變配準(zhǔn)軟件計(jì)算出X、Y、Z軸方向的擺位誤差，治療前用治療床糾正擺位誤差滿足擺位要求后再進(jìn)行治療。20例宮頸癌患者在治療期間每周行圖像引導(dǎo)1次，共掃描105次。在計(jì)劃系統(tǒng)上通過(guò)改變照射野等中心參數(shù)引入三維方向上擺位誤差數(shù)據(jù)，重新計(jì)算劑量。

2.6 觀察指標(biāo)

PTV 95%體積劑量（D95）、最大劑量（Dmax）、最小劑量（Dmin）、平均劑量（Dmean）；直腸、膀胱接受45 Gy劑量體積（V45）。

2.7 統(tǒng)計(jì)方法

用SPSS13.0軟件對(duì)擺位誤差再計(jì)劃與原計(jì)劃結(jié)果行配對(duì)t檢驗(yàn)，P ＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

3 結(jié)果

3.1 20例宮頸癌患者擺位誤差

擺位誤差結(jié)果，見表1。

表1 20例宮頸癌患者擺位誤差結(jié)果

3.2 擺位誤差對(duì)PTV及危及器官劑量體積參數(shù)的影響

擺位誤差對(duì)PTV及危及器官劑量體積參數(shù)的影響結(jié)果，見表2和表3。

表2 20例宮頸癌患者擺位誤差對(duì)PTV的影響

表3 20例宮頸癌患者擺位誤差對(duì)危及器官V45的影響

4 討論

IMRT在宮頸癌放療中可使靶區(qū)接受高劑量照射的同時(shí)，還能有效減少盆腔正常組織受量，降低并發(fā)癥的發(fā)生率[3-4]。但治療中，擺位的重復(fù)性和鄰近正常器官的移動(dòng)與變化，制約著放射治療精度的提高。研究表明，分次間誤差，即每次的擺位誤差體部可達(dá)5～40 mm[5]。圖像引導(dǎo)放療[6]是在三維適形和調(diào)強(qiáng)放療基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的又一新技術(shù)，它將放療機(jī)與影像設(shè)備相結(jié)合，在治療前采集相關(guān)影像學(xué)信息來(lái)確定靶區(qū)是否與治療前計(jì)劃靶區(qū)一致，從而校正患者擺位誤差、調(diào)整后續(xù)放療計(jì)劃或引導(dǎo)射線束實(shí)時(shí)照射[7]。

本文通過(guò)采集大量分次治療前CT圖像，評(píng)估宮頸癌調(diào)強(qiáng)放療中的擺位誤差，分析擺位誤差對(duì)腫瘤PTV及危及器官受照劑量的影響。本組數(shù)據(jù)表明治療過(guò)程中，宮頸癌的擺位誤差在三維方向的平均值分別是2.14、5.52、2.47 mm，其中頭腳方向的誤差最大，達(dá)到了5.52 mm。有報(bào)道指出[8]，膀胱和直腸的充盈程度是影響盆腔放療的重要因素，由于模擬定位與放療時(shí)膀胱及直腸的充盈程度不同，分次間頭腳方向誤差最大，左右方向由于肌肉及骨骼的限制，誤差相對(duì)較小。本文結(jié)果與此報(bào)道相似，提示在設(shè)計(jì)宮頸癌調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃時(shí)要注意三維方向，尤其是頭腳方向上的外擴(kuò)范圍。將擺位誤差數(shù)據(jù)直接移接到計(jì)劃系統(tǒng)，在原計(jì)劃的CT圖像上按原有條件重新計(jì)劃，發(fā)現(xiàn)再計(jì)劃PTV D95和PTV Dmin明顯低于原計(jì)劃，直腸膀胱V45均明顯大于原計(jì)劃。龐皓文等[9]的研究也指出，宮頸癌調(diào)強(qiáng)放療中在修改計(jì)劃前分次間直腸V45平均值大于原始治療計(jì)劃，進(jìn)一步說(shuō)明了宮頸癌IMRT中擺位誤差在線校正的必要性和重要性。

本研究?jī)H重點(diǎn)探討了宮頸癌調(diào)強(qiáng)放療中分次間的擺位誤差，在靜態(tài)條件下分析了擺位誤差對(duì)腫瘤靶體積及危及器官受照劑量的影響，沒(méi)有探討到分次間直腸、膀胱的充盈程度以及腫瘤靶體積的變化。在實(shí)際治療中，影響靶體積、直腸、膀胱的實(shí)際劑量因素比較多也比較復(fù)雜，這些因素之間體積與位置變化帶來(lái)的劑量變化，以及其相互之間的影響有待進(jìn)一步探索與研究。

總之，IGRT的應(yīng)用可以大大縮小宮頸癌在調(diào)強(qiáng)放療中的擺位誤差，CTVision作為在線圖像引導(dǎo)的放療工具，其在精確放療中有積極意義。

[1] Mell LK,Roeske JC,Mundt AJ,et al．A survey of intensity-modulated radiation therapy use in the United States[J]．Cancer,2003,98(1):204-211．

[2] Beadle BM,Jhinggran A,Salehpour M,et al．Cervix regression and motion during the course of external beam chemoradiation for cervical cancer[J]．Int J Radiat Oncol Biol Phys,2009,73(1):235-241．

[3] 姜書梅,王仁本．盆腔放療中放射性直腸損傷的預(yù)防[J]．中華腫瘤防治雜志,2008,15(3):235-238．

[4] Van de Bunt L,Van der Heide UA,Ketelaars M,et al．Conventional, conformal,and intensity-modulated radiation therapy treatment planning of external beam radiotherapy for cervical cancer:the impact of tumor regression[J]．Int J Radiat Oncol Biol Phys,2006,64(1):189-196．

[5] Shimizu S,Shirato H,Kagei K,et al．Impact of repiratory movement in the computed tomographic images of small lung tumors in three-dimensional (3D) radiotherapy[J]．Int J Radiat Oncol Biol Phys,2000,46(5):1127-1133．

[6] 王詩(shī)琴,張書旭,余輝,等．鼻咽癌進(jìn)行圖像引導(dǎo)放療時(shí)不同配準(zhǔn)方法對(duì)體位校正的影響[J]．中國(guó)醫(yī)療設(shè)備,2010,25(4):77-79．

[7] 戴建榮,胡逸民．圖像引導(dǎo)放療的實(shí)現(xiàn)方式[J]．中華放射腫瘤學(xué)雜志,2006,(2):132-135．

[8] Wilder R B,Chittenden L,Msea A V,et al．A prospective study of intrafraction prostate motion in the prone vs．supine position[J]．Int J Radiat Oncol Biol Phys,2010,77(1):165-170．

[9] 龐皓文,邱杰,孫帥,等．宮頸癌調(diào)強(qiáng)放療中直腸體積與位置變化及對(duì)吸收劑量影響[J]．中華放射腫瘤學(xué)雜志,2012,21(3):258-261．

Study of the Influence of Set-up Errors on Dose Distribution of Intensity -modulated Radiation Therapy for Cervical Cancer Based on CTVision

GAN Xiao-gen, XU Zi-hai, LIAO Fu-xi
Radiotherapy Center, 303 Hospital of People's Liberation Army, Nanning Guangxi 530021, China

ObjectiveTo analyze the influence of set-up errors on dose distribution of tumor planning target volume (PTV) and organs at risk by measuring the set-up errors of intensity-modulated radiation therapy for cervical cancer.MethodsCTVision image guided scanning of 20 patients with cervical cancer was conducted once a week with a total of 5 times during IMRT. The set-up errors on X axis, Y axis and Z axis were obtained through the registration of real-time scanning images and planning CT images of CTVision image guided scanning. The dose distribution parameters of PTV and organs at risk were obtained based on the calculation of set-up errors data with treatment planning system. Then comparing these parameters with those of original plan by paired t-test.ResultsThe average values of set-up errors on X axis, Y axis and Z axis were 2.14, 5.52, 2.47 mm, respectively. The PTV 95% volume dose (D95) and PTV minimal dose of the replanning were lower than those of the original plan (P ＜0.05). The 45Gy dose volume (V45) received by bladder and rectum of the replanning were higher than those of the original plan(P ＜0.05).ConclusionThe obviously insufficient dose of PTV D95and increased dose of V45of the bladder and rectum were caused by setup errors, which indicated that the online adjustment of the setup errors is necessary during the intensity-modulated radiation therapy for cervical cancer.

CTVision image guided radiation therapy; cervical cancer; IMRT; set-up errors; planning target volume; clinical target volume

R815；R737.33

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2013.09.042

1674-1633(2013)09-0112-03

2013-03-06

2013-08-22

廣西科學(xué)研究與技術(shù)開發(fā)計(jì)劃課題（2011D39）。

作者郵箱：425647874@qq．com