李明，金建華，徐朋琴，儲(chǔ)開岳，葛云

1. 南通大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院 放療科，江蘇 南通 226361；2. 南京大學(xué) 電子科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 南京 210046

引言

鼻咽癌是頭頸部常見的惡性腫瘤，臨床采取放射治療能夠殺滅腫瘤細(xì)胞[1]。三維適形放射治療、調(diào)強(qiáng)放射治療、容積調(diào)強(qiáng)放射治療等可以通過(guò)高能X線對(duì)治療靶區(qū)腫瘤進(jìn)行多個(gè)方向照射，以降低靶區(qū)外危及器官的劑量，減少正常組織因放療引起并發(fā)癥的發(fā)生率，提高患者生活質(zhì)量。但為保證以上放療技術(shù)順利實(shí)施，需要嚴(yán)格控制患者治療的擺位誤差[2-4]。目前，對(duì)擺位誤差控制方法主要有錐形 束 CT（Cone-Beam Computed Tomography，CBCT）測(cè)量糾正[5-8]、B超引導(dǎo)及光學(xué)表面成像（Optical Surface Imaging，OSI）引導(dǎo)[9-10]。然而運(yùn)用CBCT測(cè)量患者的擺位誤差不僅會(huì)使患者面臨低劑量的照射，還會(huì)使驗(yàn)證球管老化，增加機(jī)器故障率；B超引導(dǎo)應(yīng)用范圍存在局限；光學(xué)表面成像引導(dǎo)價(jià)格高昂推廣應(yīng)用困難。基于此，探尋簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確、性價(jià)比高的驗(yàn)證方法顯得尤為重要。2017年南通市腫瘤醫(yī)院引進(jìn)在線紅外定位系統(tǒng)（On-Lime Infrared Positioning System，OPS）對(duì)鼻咽癌患者進(jìn)行誤差測(cè)量及輔助擺位，其通過(guò)在患者頭頸肩面膜上安裝6個(gè)紅外反光定位球，借助放療計(jì)劃系統(tǒng)（Treatment Planning System，TPS）得到反光定位球與治療中心之間的幾何位置關(guān)系。治療時(shí)，紅外跟蹤系統(tǒng)將實(shí)時(shí)測(cè)量出反光定位球坐標(biāo)值，并計(jì)算出擺位誤差，從而實(shí)現(xiàn)高精度治療擺位，最大限度保證了患者治療的準(zhǔn)確性。目前，有研究表明，OPS能夠減少鼻咽癌計(jì)劃靶體積（Planning Target Volume，PTV）外放，降低危及器官受量[11-13]，但其對(duì)擺位準(zhǔn)確性及穩(wěn)定性的影響尚鮮見報(bào)道?；诖耍疚闹荚诜治鯫PS在鼻咽癌放射治療中對(duì)擺位誤差測(cè)量的準(zhǔn)確性及借助OPS擺位分次間擺位的穩(wěn)定性。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2017年8月至2018年12月于我院接受放射治療的鼻咽癌患者59例（A組），其中男性32例、女性27例，年齡21～72歲，平均年齡48歲，臨床分期：Ⅰ期12例、Ⅱ期32例、Ⅲ期15例；選取2019年2月至2020年11月于我院接受放射治療的鼻咽癌患者48例（B組），其中男性28例、女性20例，年齡21～68歲，平均年齡49歲，臨床分期：Ⅰ期13例、Ⅱ期25例、Ⅲ期10例。納入標(biāo)準(zhǔn)：① 通過(guò)病理活檢確診為鼻咽癌；② 血常規(guī)、肝腎功能及心電圖基本正常；③KPS功能評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)≥80分。排除標(biāo)準(zhǔn)：有放療禁忌證。本研究通過(guò)醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)（通腫倫審201701）。

1.2 儀器與方法

所有患者采用個(gè)性化頭枕和頭頸肩熱塑膜聯(lián)合固定方法，并運(yùn)用Brilliance TM Big Bore CT模擬定位機(jī)（飛利浦，荷蘭）進(jìn)行CT掃描，層厚3 mm，電壓120 kV，掃描范圍上界到顱頂，下界到鎖骨下5 cm左右，通過(guò)定位CT與PETCT、MRI影像進(jìn)行融合勾畫靶區(qū)、正常組織。Monaco放療計(jì)劃系統(tǒng)采取9F-調(diào)強(qiáng)或容積調(diào)強(qiáng)對(duì)患者的原發(fā)灶和頸部淋巴引流區(qū)域進(jìn)行計(jì)劃設(shè)計(jì)。

1.3 擺位誤差測(cè)量

應(yīng)用Synergy（KV-CBCT）直線加速器（醫(yī)科達(dá)，瑞典）對(duì)患者進(jìn)行掃描，掃描參數(shù)選擇Fast Head and Neck S20，機(jī)架旋轉(zhuǎn)360°，掃描電壓100 kV，掃描電流18.3 mAs，標(biāo)準(zhǔn)掃描劑量0.5 mGy。通過(guò)對(duì)患者CBCT圖像與定位CT圖像進(jìn)行骨性平移+旋轉(zhuǎn)（Bone T+R）配準(zhǔn)，配準(zhǔn)主要以腫瘤靶區(qū)、重要器官、骨結(jié)構(gòu)等進(jìn)行。通過(guò)配準(zhǔn)可以得出患者擺位平移及旋轉(zhuǎn)誤差，對(duì)未在允許范圍內(nèi)的擺位誤差通過(guò)移床或重新擺位進(jìn)行糾正。A組擺位誤差為A組患者首次擺位運(yùn)用CBCT、OPS測(cè)量的擺位誤差，各59次，B組擺位誤差為B組患者借助OPS擺位的首次及第2次CBCT測(cè)量的擺位誤差，各48次。患者左右、頭足、腹背方向的擺位平移誤差分別表示為Bone-T-LR、Bone-T-CC、Bone-TAP，旋轉(zhuǎn)誤差分別表示為Bone-R-LR、Bone-R-CC、Bone-R-AP。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

應(yīng)用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，分別采用Shapro-Wilk（n ≤ 50）、Kolmogorov-Smirnov（n＞50）進(jìn)行正態(tài)分布檢驗(yàn)，計(jì)量資料以±s表示，采用配對(duì)樣本t檢驗(yàn)，檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0.05（雙側(cè)），以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。運(yùn)用SPSSAU軟件制作數(shù)據(jù)點(diǎn)狀分布圖和箱式圖。

2 結(jié)果

2.1 OPS擺位誤差測(cè)量準(zhǔn)確性評(píng)估

A組患者運(yùn)用CBCT測(cè)量的T-LR、T-CC、T-AP與OPS測(cè)量的擺位平移誤差比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）；運(yùn)用CBCT測(cè)量的R-LR、R-CC、R-AP與OPS測(cè)量的擺位旋轉(zhuǎn)誤差比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），見表1和圖1。

表1 CBCT和OPS擺位平移誤差和擺位旋轉(zhuǎn)誤差比較（±s）

表1 CBCT和OPS擺位平移誤差和擺位旋轉(zhuǎn)誤差比較（±s）

組別 Bone-T/mm Bone-R/°LR CC AP LR CC AP CBCT 1.5±1.1 1.7±1.1 1.5±1.6 0.8±0.5 0.8±0.7 0.8±0.8 OPS 1.3±0.8 1.4±0.9 1.6±1.2 0.6±0.4 0.6±0.5 0.7±0.6 t值 1.12 1.43 0.30 1.57 1.68 0.59 P值 0.27 0.16 0.77 0.12 0.10 0.56

圖1 A組患者運(yùn)用CBCT與OPS測(cè)量的擺位誤差點(diǎn)狀分布圖

2.2 OPS擺位誤差穩(wěn)定性分析

B組共納入患者48例，為防止選取2次OPS擺位后CBCT驗(yàn)證因患者體重變化或熱塑膜變形造成的誤差，本文選取OPS擺位的首次CBCT與第2次CBCT進(jìn)行分次間擺位誤差比較，結(jié)果表明，分次間擺位誤差在六維方向均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＞0.05），見表2和圖2。

圖2 借助OPS擺位的B組患者運(yùn)用CBCT的擺位誤差測(cè)量結(jié)果箱式圖

表2 B組患者首次CBCT與第2次CBCT比較分次間擺位誤差（±s）

表2 B組患者首次CBCT與第2次CBCT比較分次間擺位誤差（±s）

組別 Bone-T/mm Bone-R/°LR CC AP LR CC AP首次 1.0±1.0 1.5±0.8 0.9±0.7 0.6±0.5 0.6±0.6 0.6±0.5第2次 1.2±0.6 1.2±0.8 1.0±0.7 0.6±0.6 0.7±0.7 0.6±0.5 t值 -1.18 1.51 -0.45 -0.64 -0.35 -0.75 P值 0.24 0.14 0.66 0.53 0.73 0.46

3 討論

Yan等[13]認(rèn)為將自適應(yīng)放療(Adaptive Radiation Therapy，ART）技術(shù)運(yùn)用到腫瘤治療中時(shí)需要治療師及時(shí)準(zhǔn)確掌握患者身體變化、影像數(shù)據(jù)、劑量變化等，而擺位誤差控制成為該技術(shù)應(yīng)用最重要的指標(biāo)之一。目前放療擺位誤差驗(yàn)證方式主要以電子射野影像系統(tǒng)（Electronic Portal Imaging Device，EPID）、CBCT 為 主[14-15]。EPID 位置驗(yàn)證通過(guò)患者放療前拍攝正側(cè)位二維圖像，將拍攝的圖像與TPS相對(duì)應(yīng)數(shù)字重建影像進(jìn)行匹配，僅得出擺位的平移誤差無(wú)法體現(xiàn)患者旋轉(zhuǎn)情況。CBCT則通過(guò)X線球管圍繞患者做環(huán)形掃描，拍攝患者二維圖像后重建成三維圖像，重建后圖像分辨率有較大提高，可以清晰顯示人體位置、腫瘤形態(tài)和大小，并可通過(guò)自動(dòng)配準(zhǔn)后手動(dòng)調(diào)整來(lái)對(duì)擺位誤差進(jìn)行糾正。然而，無(wú)論是EPID還是CBCT，每次校準(zhǔn)擺位誤差都會(huì)使患者受到額外的低劑量照射。相關(guān)研究表明，CBCT成像所需幀數(shù)劑量是正交千伏級(jí)X線平片的9倍[16-17]。以鼻咽癌為例，若每次患者治療前均進(jìn)行CBCT驗(yàn)證，每次所受照射劑量為0.5 mGy，鼻咽癌患者大約需要32次，則每例患者所受到治療驗(yàn)證輻射大約為16 mGy，對(duì)于靶區(qū)來(lái)說(shuō)輻射劑量基本可以忽略，但對(duì)靶區(qū)外正常組織來(lái)說(shuō)，需考慮輻射的隨機(jī)效應(yīng)和確定效應(yīng)，以防止出現(xiàn)患者因位置驗(yàn)證輻射致癌的可能[18-19]。因此，在合理進(jìn)行放射治療擺位誤差驗(yàn)證的同時(shí)，盡可能減少電離輻射的使用也是放療中應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注的問題。OPS采用紅外測(cè)量引導(dǎo)擺位可以避免患者受到輻射。

隨著超聲與光學(xué)技術(shù)的發(fā)展，B超引導(dǎo)放療也已開展，由于B超的局限性導(dǎo)致其應(yīng)用范圍較窄，主要應(yīng)用于乳腺癌與前列腺癌放療中。自Peng等[20]提出光學(xué)表面成像技術(shù)后，通過(guò)其驗(yàn)證患者的位置和監(jiān)測(cè)患者運(yùn)動(dòng)已有初步臨床報(bào)道。如Peng等[20]通過(guò)5例行顱內(nèi)立體定向放射治療（Stereotactic Radiotherapy，SRT）的患者將OSI和CBCT比較，顯示偏差都在1.3 mm/0.7°內(nèi)；Kim等[21]采用OSI和CBCT對(duì)比26例頭頸部腫瘤患者擺位誤差的差異，結(jié)果表明兩者間平均位移誤差為2.7 mm，最大均方根為5.2 mm，OSI配準(zhǔn)的平均殘差為0.9 mm，最大殘差1.7 mm?？梢奜SI在頭頸部腫瘤放療中應(yīng)用能夠很好地控制擺位誤差，然而OSI設(shè)備價(jià)格高昂很難推廣應(yīng)用。OPS在頭頸部腫瘤放療應(yīng)用的多項(xiàng)研究表明[22-23]，其與CBCT測(cè)量的擺位誤差一致性為左右方向95.2%、腹背方向71.4%、頭腳方向100%，并且OPS能較為準(zhǔn)確實(shí)時(shí)地預(yù)警擺位質(zhì)量和擺位精度。本研究結(jié)果表明，OPS不但能夠準(zhǔn)確測(cè)量出鼻咽癌患者的擺位誤差，而且借助其擺位能夠提高擺位重復(fù)性，與上述研究結(jié)果相一致；同時(shí)OPS設(shè)備相較于OSI費(fèi)用較低，易于推廣應(yīng)用。

本研究通過(guò)CBCT與OPS同時(shí)對(duì)A組鼻咽癌放療患者擺位誤差測(cè)量比較表明，2種擺位誤差驗(yàn)證方法具有一致性，即OPS可以在鼻咽癌腫瘤放療患者擺位誤差測(cè)量中進(jìn)行應(yīng)用。通過(guò)OPS對(duì)B組患者進(jìn)行擺位并對(duì)分次間擺位穩(wěn)定性分析表明，運(yùn)用OPS擺位可以使鼻咽癌患者獲得更小的擺位誤差與更好的重復(fù)性（P＞0.05）。本研究中用CBCT測(cè)量旋轉(zhuǎn)誤差在頭足、腹背均出現(xiàn)1例超出3°旋轉(zhuǎn)誤差，而OPS未測(cè)出，分析可能原因：① 患者采用個(gè)性化頭枕與熱塑熱塑膜聯(lián)合進(jìn)行固定，OPS通過(guò)探測(cè)熱塑膜上定位反光小球來(lái)確定治療中心而非直接探測(cè)患者本身；② 患者在每次治療時(shí)熱塑膜與頭部輪廓的一致性會(huì)有一定差異，患者頸部非剛性結(jié)構(gòu)在放療中會(huì)發(fā)生一定的變形；③ 反光小球在熱塑膜分布位置不同，可能會(huì)導(dǎo)致有些探測(cè)小球被遮擋。

4 結(jié)論

OPS作為一種放射治療實(shí)時(shí)位置監(jiān)控手段，不但能夠保證放療精確性，而且能夠避免CBCT帶來(lái)的額外輻射，還能夠?qū)崟r(shí)提示不自主運(yùn)動(dòng)與位置偏差，有助于患者放療的準(zhǔn)確實(shí)施。