張瑋婷 童遠(yuǎn)和 李 樟 鄒雄偉 羅惠煌 賴青青 倪曉雷

福建醫(yī)科大學(xué)附屬龍巖第一醫(yī)院，福建省龍巖市 364000

肺癌是世界上發(fā)病率和死亡率最高的惡性腫瘤。我國是世界上肺癌患者最多的國家，每年約74萬人被確診為肺癌。尤其在霧霾高發(fā)地區(qū)，發(fā)病率逐年上升，如何有效治療肺癌受到廣泛關(guān)注[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在肺癌的臨床診斷中，僅20%的患者能進(jìn)行根治性手術(shù)切除[2]。因此，放射治療成為了肺癌的主要治療手段之一。

近年來，放射治療中的立體定向放療技術(shù)(SBRT)以其腫瘤控制率高、患者治療方便等優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于肺癌的放射治療[3]。這種療程短、分次劑量大的放療模式，具有劑量分布高度適形、體位固定重復(fù)性要求高的特點(diǎn)，需要確保靶區(qū)接受到準(zhǔn)確的劑量。這就要求治療前用影像引導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行精準(zhǔn)擺位驗(yàn)證。我科現(xiàn)有的千伏級四維錐形束CT(4D-CBCT)，在錐形束CT的基礎(chǔ)上加入時(shí)間變量因素對擺位校準(zhǔn)作出決策，尤其適用于受呼吸影響運(yùn)動(dòng)幅度大、目標(biāo)腫瘤逃出計(jì)劃靶區(qū)的概率大的肺部腫瘤的擺位驗(yàn)證。

本文研究并分析了15例肺癌患者應(yīng)用4D-CBCT的擺位誤差結(jié)果，給出臨床上肺癌立體定向放療患者內(nèi)靶區(qū)(ITV)勾畫的外放邊界建議值。

1 資料與方法

1.1 病例選取 選取2016年8月—2018年12月接受肺癌立體定向放療的15例患者作為研究對象?；颊吣挲g37～74歲，中位年齡55歲，男11例，女4例；KPS評分均≥70分。

1.2 儀器設(shè)備 美國GE的CT模擬定位系統(tǒng)、醫(yī)科達(dá)機(jī)載4D-CBCT影像引導(dǎo)系統(tǒng)的Synergy直線加速器、Mosaiq工作站、Monaco5.1放療計(jì)劃系統(tǒng)。

1.3 定位、靶區(qū)勾畫及計(jì)劃設(shè)計(jì) 患者取仰臥位，雙手抱頭置于額部，以真空墊固定體位。分別在深吸氣末屏氣狀態(tài)、深呼氣末屏氣狀態(tài)、平靜呼吸狀態(tài)下分別行CT掃描。掃描層厚、層間距均為2.5mm，掃描范圍為環(huán)甲膜至肝臟下緣。將掃描圖像通過局域網(wǎng)傳輸?shù)組onaco放療計(jì)劃系統(tǒng)，由同一位醫(yī)生勾畫靶區(qū)及危及器官。由物理師分別為15例患者設(shè)計(jì)6MV光子線照射的容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)立體定向放療計(jì)劃。

1.4 4D-CBCT影像掃描 采用醫(yī)科達(dá)Synergy直線加速器機(jī)載的千伏級4D-CBCT引導(dǎo)放療系統(tǒng)，在每位患者每次放療前，行2次4D-CBCT掃描：初擺位掃描、擺位校正后掃描。掃描參數(shù)為電壓120kV，電流40mA，脈沖時(shí)間14ms，準(zhǔn)直器S20，過濾器F0，默認(rèn)低分辨率圖像重建。

1.5 影像配準(zhǔn)與放療實(shí)施 采用灰度值配準(zhǔn)方式對重建獲得的4D-CBCT影像與計(jì)劃CT影像進(jìn)行配準(zhǔn)，得出患者實(shí)際的靶中心位置與治療計(jì)劃靶中心位置在三維方向的偏差數(shù)值，即為左右(LR)、頭腳(SI)、和前后(AP)3個(gè)方向上的擺位誤差。4D-CBCT最終給出10幅不同呼吸狀態(tài)的掃描圖像，觀察10組不同呼吸狀態(tài)下的動(dòng)態(tài)配準(zhǔn)結(jié)果，以任意方向>10mm為依據(jù)，判斷出現(xiàn)靶區(qū)“漏照”與“脫靶”的情況，則進(jìn)入機(jī)房重新擺位，重新掃描，若重新掃描的結(jié)果仍超過10mm，則停止患者該次放療，尋找問題原因，離線修改靶區(qū)和計(jì)劃。若偏差在10mm以內(nèi)，則取呼吸相位處于時(shí)間加權(quán)中間位置的靶區(qū)匹配結(jié)果為初擺位誤差校準(zhǔn)值，進(jìn)行在線初擺位校準(zhǔn)。并重新進(jìn)行4D-CBCT掃描，二次擺位誤差的測量均按照首次擺位誤差獲取的步驟進(jìn)行。二次校準(zhǔn)后，行立體定向放療實(shí)施。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 用SPSS20.0軟件記錄15例患者所有的初擺位誤差和二次擺位誤差數(shù)據(jù)，計(jì)量資料用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示。擺位誤差來源于分次治療擺位過程中的系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差。系統(tǒng)誤差為所有分次擺位誤差的平均值，以∑表示系統(tǒng)誤差的標(biāo)準(zhǔn)差；隨機(jī)誤差用所有分次擺位誤差的標(biāo)準(zhǔn)差表示，以s表示隨機(jī)誤差的標(biāo)準(zhǔn)差。計(jì)量資料的比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 擺位誤差結(jié)果 15例患者共接受206次4D-CBCT掃描，初擺位掃描和二次擺位掃描各103次。所有初擺位誤差值中，SI方向誤差最大，其最大誤差值可達(dá)9.3mm；其次為LR方向，其最大誤差值為6.9mm；AP方向誤差最小，其最大誤差值為5.8mm。二次擺位掃描后，SI方向最大誤差值為2.9mm；LR方向最大誤差值為2.1mm；AP方向最大誤差值為1.9mm。15例患者LR、SI、AP方向上初擺位誤差和二次擺位誤差統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1、表2。三個(gè)方向均較二次校準(zhǔn)前誤差顯著減小，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。

表1初擺位誤差統(tǒng)計(jì)結(jié)果

表2二次擺位誤差統(tǒng)計(jì)結(jié)果

2.2 ITV外放值 根據(jù)Van Herk的PTV外放值計(jì)算公式(2.5∑+0.7s)，計(jì)算使90%的臨床靶區(qū)最低劑量達(dá)95%以上處方劑量的ITV外放值。由三個(gè)方向上的初擺位誤差計(jì)算得ITV的外放建議值應(yīng)為7.4mm、8.9mm、7.2mm。經(jīng)過二次擺位校準(zhǔn)后，ITV的外放建議值為2.4mm、4.8mm、2.6mm。

3 討論

得益于現(xiàn)代影像科技、計(jì)算機(jī)技術(shù)及高精度機(jī)械控制技術(shù)的高速發(fā)展，放射治療從常規(guī)放療發(fā)展到三維適形、調(diào)強(qiáng)放療以及影像引導(dǎo)下的SBRT，不斷提高了肺癌的放療效果。

目前，影響肺癌SBRT精確放療的主要問題有：(1)普通的CT模擬定位及掃描只取得了體內(nèi)腫瘤和危及器官運(yùn)動(dòng)的瞬間圖像，而肺部腫瘤受呼吸影響運(yùn)動(dòng)幅度大，目標(biāo)腫瘤逃出計(jì)劃靶區(qū)的概率大；(2)心肺重要器官的耐受性；(3)靶區(qū)的外放邊界依賴于不同放療醫(yī)師的經(jīng)驗(yàn)，存在明顯的個(gè)體差異；(4)實(shí)際照射范圍與各單位放療技術(shù)員的經(jīng)驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)不同、儀器設(shè)備的機(jī)械誤差等因素有關(guān)[4]。針對以上問題，目前研究的解決方法有：主動(dòng)呼吸控制(ABC)技術(shù)、呼吸門控技術(shù)、四維放療、腫瘤實(shí)時(shí)跟蹤。這些方法各有缺陷，其中有一些方法國內(nèi)還未普及[5-6]。

本文利用4D-CBCT研究肺癌SBRT精確放療問題，在肺癌SBRT患者每次治療前進(jìn)行兩次擺位校準(zhǔn)掃描，研究初擺位誤差和二次擺位誤差共206組，分別分析了SI、LR、AP三個(gè)方向上的擺位誤差情況、計(jì)算了擺位系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差，得出ITV外放范圍。其中，應(yīng)用4D-CBCT掃描得出的10幅不同呼吸狀態(tài)的掃描圖像，觀察10組動(dòng)態(tài)配準(zhǔn)結(jié)果任意方向是否>10mm，由此考慮了呼吸運(yùn)動(dòng)，避免了普通CBCT引導(dǎo)下可能出現(xiàn)的靶區(qū)“脫靶”和“漏照”的情況。

從統(tǒng)計(jì)結(jié)果看，利用4D-CBCT在治療前進(jìn)行誤差校準(zhǔn)，15例患者LR、SI、AP方向上擺位誤差從(3.4±0.5)mm、(5.3±0.7)mm、(2.2±0.5)mm。分別減小為(0.3±0.4)mm、(1.8±1.1)mm、(0.3±0.3)mm，明顯減小了擺位誤差，提高了放療精度。通過統(tǒng)計(jì)放療擺位誤差，計(jì)算了系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差，考慮了ITV擴(kuò)邊所涉及的影響因素，計(jì)算得LR、SI、AP方向上的ITV外放值，從7.4mm、8.9mm、7.2mm減小為2.4mm、4.8mm、2.6mm，說明肺癌患者采用4D-CBCT下圖像引導(dǎo)可以顯著縮小ITV外擴(kuò)范圍，初步建議我科醫(yī)生在肺癌SBRT靶區(qū)勾畫中調(diào)整左右、頭腳、前后擴(kuò)邊值為 2.4mm、4.8mm、2.6mm，可以有效降低正常組織的受照范圍。

綜上所述，在肺癌立體定向放療中，應(yīng)用4D-CBCT觀察完整呼吸狀態(tài)下的配準(zhǔn)結(jié)果、對擺位誤差進(jìn)行在線校正，根據(jù)擺位誤差計(jì)算ITV外放范圍，能夠減小擺位誤差，提高放療精度，有效降低正常組織受照范圍，提高放療療效，對臨床應(yīng)用于肺癌立體定向放療具有重要意義。由于本研究樣本量偏小，今后可通過加大樣本研究、對患者進(jìn)行隨訪，追蹤臨床治療效果，進(jìn)一步完善研究。