吳　偉　吳偉偉

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錐形束CT對鼻咽癌調(diào)強放療的擺位誤差的影響

吳偉吳偉偉

目的利用錐形束CT(CBCT)分析鼻咽癌調(diào)強放療分次間和分次內(nèi)的擺位誤差，并分析計劃靶區(qū)(PTV)的合適邊界(MPTV)。方法選取30例鼻咽癌患者，放療過程中定期應(yīng)用CBCT于放療修正前、修正后以及放療后進(jìn)行掃描，將CBCT與計劃CT配準(zhǔn)，記錄分析分次間和分次內(nèi)的擺位誤差。結(jié)果修正前的擺位誤差≤2 mm在左右、上下和前后方向上分別為：87.4%、79.7%和85.3%。修正后三個方向均沒有出現(xiàn)>2 mm的誤差，而放療后在三個方向上出現(xiàn)>2 mm的次數(shù)分別為1、2、3次。日常放療中，不應(yīng)用CBCT引導(dǎo)放療時MPTV在左右、上下和前后的三個方向上分別為3.8 mm、4.3 mm和3.3 mm，而放療前CBCT引導(dǎo)放療可以將MPTV減小至1.8 mm、2.4 mm和1.9 mm。結(jié)論CBCT可以有效提高鼻咽癌調(diào)強放療患者的擺位精確度，CBCT引導(dǎo)放療可以明顯縮小靶區(qū)外擴邊界。

鼻咽腫瘤；CBCT；擺位誤差

(The Practical Journal of Cancer,2016,31:1260～1263)

鼻咽癌是我國南方常見腫瘤，調(diào)強放療是當(dāng)前主流的治療手段?？茖W(xué)合理的CTV外擴PTV邊界(MPTV)可以更好地發(fā)揮調(diào)強放療的優(yōu)勢，有效保證靶區(qū)劑量和更好保護(hù)正常組織。Cone Beam CT(CBCT)是直線加速器的機載影像儀，能弧形掃描患者放療時的影像，通過與計劃CT配準(zhǔn)精確計算擺位誤差。本文旨在回顧利用CBCT測量鼻咽癌放療中的擺位誤差，并為MPTV提供理論依據(jù)。

1　資料與方法

1.1一般資料

選取我院放療科2014年10月-2015年4月收治的30例鼻咽癌調(diào)強放療患者，男性23例，女性9例，年齡34～75歲，平均年齡為49歲。根據(jù)UICC(2009)TMN分期標(biāo)準(zhǔn)，其中T1患者10例，T2患者17例，T3患者2例，T4患者1例，具體T、N、M分期見表1。

1.2方法

1.2.1患者體位固定和CT模擬患者采取仰臥體位，利用發(fā)泡膠和頭頸肩熱塑面膜作為CT定位和放療時的固定裝置；CT增強掃描范圍從顱頂至胸骨角，層厚3 mm；掃描后將患者影像傳輸至pinnacle 9.2放療計劃系統(tǒng)，進(jìn)行靶區(qū)與重要正常組織的定義、勾畫和放療計劃設(shè)計。

表1　30例患者T、N、M分期/例

1.2.2靶區(qū)勾畫及放療計劃設(shè)計靶區(qū)勾畫遵照2010鼻咽癌調(diào)強放療靶區(qū)及劑量設(shè)計指引專家共識[1]，GTVnx為CT和MRI所示的鼻咽部原發(fā)灶，GTVrpn為咽后轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)，GTVnd為頸部轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)。CTV1包括(GTVnx+GTVrpn)+5～10 mm，同時還應(yīng)包括鼻咽腔黏膜及黏膜下5 mm。CTV2涵蓋CTV1，同時根據(jù)腫瘤侵犯的具體位置和范圍適當(dāng)考慮包括下列結(jié)構(gòu)：鼻腔后部，上頜竇后部，翼腭窩，部分后組篩竇，咽旁間隙，顱底，部分頸椎和斜坡。各個計劃靶區(qū)(PTVs)為臨床靶區(qū)均勻外擴3 mm邊界。危及器官的勾畫包括腦干、顳葉、視交叉、視神經(jīng)、脊髓、眼球、晶體、耳蝸、腮腺、下頜骨等。處方劑量為PGTVnx和PTVnd，劑量為68～70 Gy,PTV1劑量為60 Gy，PTV2劑量為54～56 Gy。總共31～33次，每天1次，每周5次。所有患者都在pinnacle 9.2計劃系統(tǒng)中采用7～9野靜態(tài)調(diào)強制定放療計劃,并在瓦里安IX直線加速器(60對MLC，劑量率為600 cGy/min)下放射治療。

1.2.3CBCT獲取與配準(zhǔn)每例患者首次放療時必須進(jìn)行CBCT體位驗證，體位驗證通過后才能進(jìn)行放療，以后每個星期定期CBCT掃描以觀察患者狀況。CBCT掃描時使用full fan濾線器，重建矩陣512×512，重建層厚為3 mm，掃描模式為High-Quality Head，機架從22°到178°行200°弧形容積掃描，將掃描CBCT影像與計劃CT進(jìn)行圖像配準(zhǔn)，配準(zhǔn)方式為自動灰度配準(zhǔn)，配準(zhǔn)范圍包括主要靶區(qū)、周圍的重要危及器官等。放療前利用激光燈和測距尺對鼻咽癌患者常規(guī)擺位，之后行修正前CBCT掃描，將獲得CBCT影像和計劃CT自動灰度配準(zhǔn)，如果配準(zhǔn)結(jié)果平移誤差≤2 mm，旋轉(zhuǎn)誤差≤1°則直接進(jìn)行放療；否則就修正患者體位，再次行修正后CBCT掃描，直到配準(zhǔn)結(jié)果平移誤差≤2 mm，旋轉(zhuǎn)誤差≤1°才進(jìn)行放療；放療后根據(jù)情況行放療后CBCT掃描以觀測分次內(nèi)的誤差。

1.3誤差統(tǒng)計分析

2　結(jié)果

2.1擺位誤差分析

30例患者接受CBCT掃描了468次，其中第1次掃描(放療前)共231次，第二次掃描(修正后)79次，第三次掃描(放療后)158次。修正前CBCT掃描得出在左右、上下、前后三維方向上的分次間平均擺位誤差分別為(0.5±1.5)mm、(-0.7±1.9)mm和(-0.8±1.0)mm，而經(jīng)過修正后平均擺位誤差分別為(-0.3±0.8)mm、(0.3±1.0)mm和(0.1±0.6)mm；治療結(jié)束后測量所得出放療后擺位誤差分別為(0±1.2)mm，(-0.2±1.0)mm，(-0.2±0.9)mm。修正前CBCT在左右、上下、前后3個方向上在≤2 mm的次數(shù)分別為205(87.4%)、184(79.7%)、197(85.3%)；修正后所有的誤差均未出現(xiàn)>2 mm的情況；而放療后誤差≤2 mm的次數(shù)分別為157(99.4%)、156(98.7%)、155(98.1%),見表2。

表2　三次CBCT配準(zhǔn)所得的擺位誤差比較

2.2分次間和分次內(nèi)的MPTV

分別計算30例患者在修正前、修正后、放療后在左右、上下、前后三個方向上的∑和σ，然后再計算CBCT修正時的∑總以及σ總和沒有CBCT修正時∑總以及σ總，見表3。不難發(fā)現(xiàn)，修正前的擺位誤差明顯大于修正后的擺位誤差；而放療后擺位誤差明顯大于修正后的。根據(jù)PTV邊界計算公式可以得出，未用CBCT修正時，考慮鼻咽癌患者的分次內(nèi)的擺位誤差時，MPTV在三維方向分別為3.8 mm、4.3 mm和3.3 mm；而不考慮分次內(nèi)的擺位誤差時MPTV在三維方向分別為3.7 mm、4.0 mm和3.1 mm。患者在CBCT掃描下放療時，考慮分次內(nèi)的擺位誤差時，MPTV在三維方向分別為1.8 mm、2.4和1.9 mm；而不考慮分次內(nèi)的擺位誤差時MPTV在三維方向分別為1.5 mm、1.7 mm和1.5 mm。

表3　修正前、修正后和放療后的擺位誤差及放療分次間、分次內(nèi)的PTV邊界/mm

3　討論

鼻咽癌是我國南方常見的腫瘤，調(diào)強放療是鼻咽癌治療的成熟技術(shù)，療效確切，提高了患者的生存質(zhì)量[3-4]。在放療過程中，擺位誤差會直接影響患者調(diào)強放療療效。頭頸腫瘤的擺位誤差包括分次間誤差和分次內(nèi)誤差。分次間擺位誤差的因素主要來源于人體器官的局部運動、體位固定設(shè)備的不可靠性、擺位激光燈與光距尺的偏差以及加速器、模擬機和CT床等系統(tǒng)誤差，這些因素極大影響擺位重復(fù)性，增大放療過程中的擺位誤差。分次內(nèi)的擺位誤差主要來源于投照過程中患者呼吸、心跳、吞咽等生理活動引發(fā)患者的細(xì)微改變。

當(dāng)前，CBCT廣泛用于測量放療過程中分次間擺位誤差和分次內(nèi)擺位誤差，與其他部位腫瘤不同，頭頸腫瘤在放療過程中分次內(nèi)誤差相對較小。因此，分次間誤差是造成患者體位不確定性的主要原因。本研究中，我們使用瓦里安IX直線加速器，通過機載千伏級CBCT測量并修正鼻咽癌患者的擺位誤差。分析30例患者的231次修正前擺位誤差數(shù)據(jù)，分次間擺位誤差≤2 mm在左右、上下、前后三個方向上出現(xiàn)的頻率分別為：87.4%、79.7%和85.3%，擺位誤差>2 mm經(jīng)過CBCT修正后，在三個方向上的誤差均≤2 mm。其他學(xué)者有做過類似的研究，Heming[5]分析了10例鼻咽癌患者308次CBCT掃描，分次間擺位誤差≤2 mm在左右、上下、前后三個方向上出現(xiàn)的頻率分別為：78.3%、87.3%和65.9%，經(jīng)過在線校正后所有左右和上下兩方向上均≤2 mm，在前后方向上≤2 mm的幾率為95.5%。近些年，其他一些學(xué)者[6-7]也研究得出相類似的結(jié)果。這說明CBCT能過在線修正患者的體位，減少分次間的擺位誤差，提高放療精確性。

在本研究中，30例鼻咽癌患者共行231次修正前CBCT掃描，在線修正后再次CBCT掃描79次。其中修正前Σ和σ分別為1.0～1.3 mm和0.8～1.0 mm，修正后Σ和σ分別為0.4～0.5 mm和0.7 mm，修正后仍存在誤差，這說明在線修正后仍無法完全修正體位。放療后再次CBCT掃描用來測定鼻咽癌患者的分次內(nèi)擺位誤差，統(tǒng)計分析得出Σ和σ分別為0.3～0.4 mm和0.4～0.6 mm。由此可見鼻咽癌患者的分次內(nèi)擺位誤差仍然存在，分析統(tǒng)計鼻咽癌放療的擺位誤差時不應(yīng)忽視分次內(nèi)誤差。Bradley等[8]也提示頭頸腫瘤患者統(tǒng)計擺位誤差時分次內(nèi)擺位誤差不能忽略。Velec等[9]報道過的頭頸部腫瘤的分次內(nèi)誤差的Σ和σ分別為0.3～0.7 mm和0.7 mm～0.8 mm，此結(jié)果略大于本研究結(jié)果，這可能是由于我科室利用發(fā)泡膠來固定鼻咽癌患者的體位，一定程度上增加患者的舒適度，也可能因為我科室對鼻咽癌計劃設(shè)計時均采取600 cGy/min的劑量率，限定子野，控制總MU等方法，鼻咽癌患者的治療時間均<15 min，小于Velec所報道的15～20 min，Hoogeman等[10]報道過分次內(nèi)Σ會隨治療時間延長逐漸增大。因此，分次內(nèi)誤差也是鼻咽癌放療中應(yīng)值得重視一個因素。

鼻咽癌靶區(qū)極其復(fù)雜，危及器官較多，調(diào)強放療會在靶區(qū)和周邊臨近危及器官形成陡峭的劑量梯度，合理的MPTV可以彌補擺位誤差，保證靶區(qū)劑量和合理降低危及器官的劑量，充分發(fā)揮IMRT的劑量學(xué)優(yōu)勢。Van Asselen等[11]分析得出，MPTV從6 mm降到3 mm時，能夠使腮腺發(fā)生并發(fā)癥幾率降低至20%。本研究通過分析計算30例鼻咽癌患者的分次間和分次內(nèi)擺位誤差，利用CBCT引導(dǎo)放療時，MPTV在左右、上下、前后三個方向分別為：1.8 mm、2.4 mm、1.9 mm；而沒有CBCT引導(dǎo)時，MPTV在三個方向分別為：3.8 mm、4.3 mm、3.3 mm。我們不難發(fā)現(xiàn)，通過對CBCT在線修正能夠明顯減小外擴邊界，理論上可以減少臨近危及器官的高劑量體積；同時外擴邊界減小必定縮小PTV的體積，降低周圍危及器官和正常組織的收照劑量。

此次研究中僅僅分析了鼻咽癌患者的平移誤差，而未將旋轉(zhuǎn)誤差納入到本統(tǒng)計分析中，因為尚未發(fā)現(xiàn)有關(guān)于旋轉(zhuǎn)誤差的外擴公式。筆者深知放療時僅僅修正平移誤差是不夠的，Guckenberger等[12]研究認(rèn)為對于長形靶區(qū)(例如鼻咽癌患者的靶區(qū))，小的旋轉(zhuǎn)誤差也會引起靶區(qū)末端明顯的位置移動。所以在我科室的放療實踐中，出現(xiàn)>1°的旋轉(zhuǎn)誤差我們會修正后再行放療。本研究在臨床中另一缺陷是：CBCT掃描必然會帶給患者額外的劑量，同時，在常規(guī)劑量分割模式下也會增加工作負(fù)擔(dān)。因此，入組鼻咽癌患者分期大都為前中期，腦干、視路系統(tǒng)等重要危及器官的受照劑量均未達(dá)到TD5/5，Hioki K等[13]通過測量發(fā)現(xiàn)在OBI掃描后頭部模型的中心劑量為0.48 cGy，而周邊劑量為0.26～0.66 cGy，所以作者認(rèn)為此種影像掃描所帶來的額外劑量相對安全。此課題的意義在于通過小樣本的統(tǒng)計分析為科室鼻咽癌靶區(qū)外擴提供理論依據(jù)，保證靶區(qū)劑量覆蓋和降低正常器官劑量。

綜上所述，鼻咽癌患者放療的分次間和分次內(nèi)均存在著擺位誤差，分次內(nèi)誤差較分次間誤差小。應(yīng)用CBCT監(jiān)控和校正可以明顯降低分次間擺位誤差，提高放療精確性。放療過程中如沒有應(yīng)用CBCT，MPTV應(yīng)為3.3～4.3 mm；而利用CBCT引導(dǎo)放療時，則可以將MPTV縮小為1.8～2.4 mm。CBCT在鼻咽癌放療中具有一定的臨床價值，值得進(jìn)一步研究。

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(編輯：吳小紅)

Influence of CBCT on Setup Errors of Nasopharyngeal Carcinoma Patients Treated with Intensity Modulated Radiation Therapy(IMRT)

WU Wei，WU Weiwei.

Ganzhou Tumor Hospital,Ganzhou,341000

ObjectiveTo assess the inter-fractional and intra-fractional setup errors during the treatment with cone beam computer tomography(CBCT)and analyze appropriate clinical target volume-planning target volume (CTV-PTV)margins(MPTV)for nasopharyngeal carcinoma(NPC) treated with intensity modulated radiation therapy(IMRT).MethodsCBCT was regularly performed on 30 NPC patients.For each patient,3 CBCT scans were obtained pre-correction,post-correction and post-treatment weekly,and the acquired CBCT images were registered to the planning CT images to determine inter-fraction and intra-fraction setup errors.ResultsFor per-correction,the setup errors≤2 mm occued in 87.4% in the right-left(RL) directions,79.7% in the superior-inferior(SI)directions,85.3% in the anterior-posterior(AP) directions.Online correction resulted in 100% of setup error ≤2 mm in the three directions.For post-treatment,the setup errors ≤2 mm occued 1,2,3times respectively.A margin of 3.8 mm,4.3 mm,and 3.3 mm was required in the RL,SL,and AP directions,respectively,when CBCT was not performed.With CBCT guidance,the margins were reduced to 1.8 mm,2.4 mm,and 1.9 mm in the RL,SL,and AP directions,respectively.ConclusionCBCT guidance can effectively improve the positioning accuracy in NPC patients with IMRT,based on the CBCT guided radiotherapy can significantly reduce MPTV.

Nasopharyngeal neoplasm(NPC);Cone beam computer tomography(CBCT);Setup error

江西省科技廳計劃項目[編號：20142BBG70109 贛財教指(2014)47號]

341000 江西省贛州市腫瘤醫(yī)院

10.3969/j.issn.1001-5930.2016.08.013

R739.63

A

1001-5930(2016)08-1260-04

2015-09-15

2016-02-07)