應(yīng)用CBCT、EPID研究鼻咽癌2種體位固定方式擺位誤差的比較分析

復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院放射治療科，復(fù)旦大學(xué)上海醫(yī)學(xué)院腫瘤學(xué)系，上海 200032

應(yīng)用CBCT、EPID研究鼻咽癌2種體位固定方式擺位誤差的比較分析

陸維 許婷婷 許青 應(yīng)紅梅 胡超蘇

復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院放射治療科，復(fù)旦大學(xué)上海醫(yī)學(xué)院腫瘤學(xué)系，上海 200032

背景與目的：隨著放療技術(shù)和設(shè)備的不斷發(fā)展，鼻咽癌放射治療已經(jīng)進入了精確放療時代，擺位誤差成為影響放療效果的非常重要的因素。本研究在千伏級錐形束CT(cone beam computed tomography，CBCT)與兆伏級電子射野影像系統(tǒng)(electronic portal imaging device，EPID)2種影像模式引導(dǎo)下治療鼻咽癌，在頭枕+頭頸肩面膜、真空氣墊+頭頸肩面膜固定2種方式下的擺位誤差分析比較。方法：隨機選取40例鼻咽癌患者分成2組(頭枕+頭頸肩面膜組，真空氣墊+頭頸肩面膜固定組)，每組組內(nèi)再分成CBCT掃描組和EPID驗證組。將CBCT掃描圖像與計劃CT圖像進行自動骨性配準、將EPID拍攝的正側(cè)位片采用突出性骨性標志進行手動配準，分別得出x、y、z共3個線性方向上的擺位誤差值，對獲得的2組數(shù)據(jù)進行組內(nèi)組間兩兩比較，采用t檢驗比較數(shù)據(jù)差異有無統(tǒng)計學(xué)意義。結(jié)果：頭枕+頭頸肩面膜組擺位后行CBCT掃描，在x、y、z方向上進行配準所得的平均誤差分別為：x方向(0.67±2.01)mm、y方向(0.51±1.71)mm、z方向(0.57±2.04)mm；拍攝EPID驗證片配準所得誤差均值：x方向(0.69±2.19)mm、y方向(0.54±2.03)mm、z方向(0.61±2.11)mm。真空氣墊+頭頸肩面膜固定組擺位后行CBCT掃描，在x、y、z方向上進行配準所得的平均誤差分別為：x方向(0.42±1.81)mm、y方向(0.33±1.55)mm、z方向(0.50±1.75)mm；拍攝EPID驗證片配準誤差均值：x方向(0.44±1.87)mm、y方向(0.43±1.70)mm、z方向(0.54±1.77)mm。采用頭枕+頭頸肩面膜組、真空氣墊+頭頸肩面膜固定組的誤差數(shù)據(jù)差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)。結(jié)論：2種不同的影像模式(CBCT與EPID)進行擺位誤差的比對未見明顯統(tǒng)計學(xué)差異，2種固定方式下頭頸部真空氣墊+頭頸肩面膜固定的患者體位重復(fù)性更好。

千伏級錐形束CT；兆伏級電子射野影像系統(tǒng)；頭頸部腫瘤；擺位誤差

鼻咽癌是威脅人類生命健康的常見腫瘤，臨床上通常采用放射治療的方式對患者進行治療。然而由于頭頸部結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，腫瘤往往臨近重要的正常組織(如腦干、視神經(jīng)、視交叉、腮腺等)，因而實施放射治療時對擺位的精確度，對正常組織的保護，對腫瘤治療的質(zhì)量的保證，有重要意義［1］。如何有效降低擺位誤差，提高重復(fù)性成為臨床上研究的重點。本研究主要選取了我院經(jīng)影像學(xué)和病理學(xué)確診的，接受調(diào)強放射治療(intensity-modulated radiation therapy，IMRT)治療的鼻咽癌患者40例為研究對象，比較應(yīng)用頭枕+頭頸肩面膜與真空氣墊+頭頸肩面膜固定2種方式下，采用千伏級錐形束CT(cone beam computed tomography，CBCT)與兆伏級電子射野影像系統(tǒng)(electronic portal imaging device，EPID)2種影像驗證模式引導(dǎo)治療頭頸部腫瘤的臨床價值。

1 資料和方法

1.1 一般資料

本次研究所有研究對象均來自于我院經(jīng)影像學(xué)和病理學(xué)確診的鼻咽癌患者，共40例。納入標準：①經(jīng)過病理組織學(xué)以及醫(yī)學(xué)影像學(xué)確診的，行IMRT治療的鼻咽癌患者；②患者自身無其他嚴重影響本次治療的疾?。虎垡缽男院?，愿意配合此次治療。排除標準：①KPS評分≤70，身體狀況不能夠耐受CBCT掃描；②依從性較差，不能遵守研究要求完成實驗。本次研究共納入患者40例。頭枕+頭頸肩面膜固定組20例，其中男性11例，女性9例，年齡38～65歲，平均年齡(49.8±7.2)歲。真空氣墊+頭頸肩面膜組20例，其中男性10例，女性10例、年齡39～66歲，平均年齡(50.3±6.9)歲。2組患者在年齡、性別、病程、頭頸部腫瘤類型上差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P＞0.05)，所有研究對象均在簽訂知情同意書后進入本次研究。

1.2 患者體位固定

患者均采取仰臥位，頭枕+頭頸肩面膜組20例患者采用熱塑成型面罩和全碳素纖維底板固定體位；真空氣墊+頭頸肩面膜組20例患者采用定制氣墊抽取真空和熱塑成型面罩固定體位。全部患者采用大孔徑CT(BigBore Brilliance，Philips)掃描定位圖像，掃描范圍從頭頂?shù)芥i骨頭下緣，掃描后圖像傳輸至三維治療計劃系統(tǒng)進行計劃制定。患者在瑞典醫(yī)科達Vmat2514直線加速器治療30～35次，每周5次，持續(xù)6～7周。頭枕+頭頸肩面膜組，真空氣墊+頭頸肩面膜固定組中各選取10例，共20例患者行CBCT掃描。CBCT掃描組治療首周3次，后每周1次驗證。

1.3 數(shù)據(jù)收集整理

共得160次CBCT數(shù)據(jù)，在加速器Elekta xvi系統(tǒng)，用骨性標志進行系統(tǒng)自動配準。頭枕+頭頸肩面膜組，真空氣墊+頭頸肩面膜固定組中其余10例，共20例患者行0°和90°正側(cè)位EPID驗證：治療前首次拍攝EPID驗證片(雙曝光，小野10 cm×10 cm，大野40 cm×40 cm)，之后治療過程中每周再拍1次EPID。共得148張EPID圖像，在加速器Elekta iview GT系統(tǒng)下，根據(jù)突出骨性標志進行手動配準。EPID驗證組正位片獲得x(左右)方向、y(頭腳)方向，側(cè)位片獲得y(頭腳)方向、z(前后)方向的誤差值，由于手動對比所獲得的2個y值略有不同，所以取正側(cè)位片的y值均數(shù)。若誤差≤3 mm，則可以開始放療；若誤差＞3 mm，則需重新在模擬機下校驗體位，并重拍EPID。CBCT掃描可以獲取患者x(左右)、y(頭腳)、z(前后) 3個方向上的線性誤差，當線性誤差≤3 mm，可以開始放療；當線性誤差＞3 mm，輸入三自由度治療床進行誤差校正并放療。根據(jù)Stroom的方法計算擺位誤差和隨機誤差。

1.4 統(tǒng)計學(xué)處理

所有收集數(shù)據(jù)采用SPSS 15.0進行統(tǒng)計分析。對計量資料均以表示，采用配對或2樣本獨立t檢驗方法，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié) 果

對頭枕+頭頸肩面膜組、真空氣墊+頭頸肩面膜固定組內(nèi)的CBCT組和EPID組進行比較，結(jié)果顯示，組內(nèi)CBCT組和EPID組差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.51)。

頭枕+頭頸肩面膜組、真空氣墊+頭頸肩面膜固定組2組間的CBCT組相比，x、y、z方向誤差的差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.001、0.004、0.003)；EPID組相比x、y、z方向上的誤差，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.001、0.003、0.002)。顯示真空氣墊+頭頸肩面膜固定組在各方向的誤差均較低。各種檢查方式及體位擺位誤差情況見表1，CBCT及EPID圖像見圖1～4。

表1 40例鼻咽癌患者IMRT體位擺位誤差分析結(jié)果Tab. 1 Set-up errors of 40 NPC patients treated with IMRT using 2 kinds of different immobilization techniques(, mm)

Immobilization technique No. of patients Set-up error detected by CBCT Set-up error detected by EPID x y z x y z Pillow + head neck shoulder mask 20 0.67±2.01 0.51±1.71 0.57±2.04 0.69±2.19 0.54±2.03 0.61±2.11 Vacuum bag + head neck shoulder mask 20 0.42±1.81 0.33±1.55 0.50±1.75 0.44±1.87 0.43±1.70 0.54±1.77 P value 0.001 0.004 0.003 0.001 0.003 0.002

3 討 論

鼻咽癌是威脅人類生命健康的常見疾病之一，根治性放療是其主要的治療手段，患者可以長期生存［2］。IMRT可提高初治鼻咽癌患者的無局部復(fù)發(fā)生存率及局部區(qū)域控制率，并能減輕患者的部分急慢性放射性損傷，因而對擺位的精確性提出了更高的要求。對該類患者行放射治療時，如何有效減少擺位誤差成為臨床上研究的重點［3］。近年來，CBCT與EPID是2種常用的校驗擺位誤差的影像模式，在臨床上應(yīng)用較為廣泛［4］。

EPID是獲取圖像的最常用方法，具有操作簡便、快速、經(jīng)濟等優(yōu)點，能實時測量和糾正擺位誤差，可降低系統(tǒng)誤差和隨機誤差，提高擺位精度［5］。EPID在基層醫(yī)院中被廣泛運用，但是在實際操作過程中，該影像系統(tǒng)也不斷呈現(xiàn)出一定的局限性。例如，EPID對軟組織的顯像能力不足，操作時只能使用兆級能量，使患者在治療時，被迫接受額外劑量。而CBCT系統(tǒng)是一種新型加速器圖像引導(dǎo)系統(tǒng)，與傳統(tǒng)EPID相比，CBCT具有組織分辨率更高，圖像更為清晰，患者掃描時接受的射線劑量更少的優(yōu)點，可以提高擺位精度，減少周圍正常組織的照射，在匹配過程中，可以極大程度上減少不確定因素的影響，使其在操作時可以作為實時監(jiān)測方法［6-7］。相關(guān)研究表明［8］，在確定頭頸部腫瘤患者擺位誤差時，CBCT和EPID結(jié)果是一致的；考慮到CBCT成像劑量比透視成像劑量高一個數(shù)量級，且可提供更多解剖信息，建議將2種方法結(jié)合應(yīng)用。

本研究通過對40例鼻咽癌分別在CBCT與EPID 2種影像模式引導(dǎo)下，對頭頸部腫瘤進行頭枕+頭頸肩面膜和真空氣墊+頭頸肩面膜固定治療，結(jié)果顯示，頭枕+頭頸肩面膜組擺位后行CBCT掃描，在x、y、z方向上進行配準所得的平均誤差分別為：x方向(0.67±2.01) mm、y方向(0.51±1.71) mm、z方向(0.57±2.04) mm；拍攝EPID驗證片配準所得誤差均值為：x方向(0.69±2.19) mm、y方向(0.54±2.03) mm、z方向(0.61±2.11) mm。真空氣墊+頭頸肩面膜固定組擺位后行CBCT掃描，在x、y、z方向上進行配準所得的平均誤差分別為：x方向(0.42± 1.81) mm、y方向(0.33±1.55) mm、z方向(0.50±1.75) mm；拍攝EPID驗證片配準誤差均值：x方向(0.44±1.87) mm、y方向(0.43± 1.70) mm、z方向(0.54±1.77) mm。頭枕+頭頸肩面膜組、真空氣墊+頭頸肩面膜固定組的CBCT和EPID誤差數(shù)據(jù)差異均有統(tǒng)計學(xué)意義，頭枕+頭頸肩面膜組、真空氣墊+頭頸肩面膜固定組各組內(nèi)CBCT、EPID的誤差數(shù)據(jù)差異無統(tǒng)計學(xué)意義。如圖所示，單純采用頭枕+頭頸肩面膜體位下，由于肩頸部與面罩存在空隙，不利于固定，導(dǎo)致頸部以下體位易產(chǎn)生x軸方向的左右偏差，表明2種固定方式下鼻咽癌真空氣墊+頭頸肩面膜固定的患者體位重復(fù)性相對較好，具有更好的臨床應(yīng)用價值，這一結(jié)果和相關(guān)文獻報道的數(shù)據(jù)相吻合［9］。

另外，在放射治療時采用真空氣墊進行體位固定在胸腹盆等部位的腫瘤中應(yīng)用十分廣泛，使得擺位簡單易行，能提高擺位精確度和療效，患者體位舒適［10］，然而其在頭頸部腫瘤中的應(yīng)用卻鮮見報道。本研究發(fā)現(xiàn)單純采用頭枕+頭頸肩面膜體位下，由于肩頸部與面罩存在空隙，不利于固定，導(dǎo)致頸部以下體位易產(chǎn)生x軸方向的左右偏差，而真空氣墊+頭頸肩面膜固定能更好地與患者體部貼合，彌補了頭枕+頭頸肩面膜擺位中的缺陷，使擺位的精確性得到了進一步提高。

綜上所述，采用2種不同的影像模式CBCT與EPID進行擺位誤差的比對，未見明顯統(tǒng)計學(xué)差異，而采用頭頸部真空氣墊+頭頸肩面膜固定的重復(fù)性則較頭枕+頭頸肩面膜固定更好，在治療頭頸部腫瘤時有助于提高擺位的精確性，在更好地給予腫瘤部位準確高劑量的同時保護了周圍的正常組織，減輕治療引起的不良反應(yīng)，提高患者的生活質(zhì)量，在臨床上值得推廣應(yīng)用。

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Comparison of set-up errors detected by EPID and CBCT using two different immobilization techniques for patients with nasopharygeal carcinoma

LU Wei, XU Ting-ting, XU Qing, YING

Hong-mei, HU Chao-su (Department of Radiation Oncology, Fudan University Shanghai Cancer Center; Department of Oncology, Shanghai Medical College, Fudan University, Shanghai 200032, China)

XU Qing E-mail: 396617183@qq.com

Background and purpose: With the development of therapy equipments and technology, the treatment for nasopharyngeal carcinoma(NPC) has entered into the era of precision radiotherapy, and setup errors have become a very important factor affecting treatment effects. The purpose of this study was to analyze the set-up errors detected by the kilovoltage cone beam CT(EPID) and the megavoltage electronic portal imaging device(CBCT) using 2 kinds of different immobilization techniques (pillow + head neck shoulder mask and vacuum bag + head neck shoulder mask) for NPC patients. Methods: A total number of 40 NPC patients were randomly assigned into 2 groups (pillow + head neck shoulder mask group and vacuum bag + neck shoulder mask group). Then each group was further divided into CBCT scan group and EPID group for veri fi cation before treatment delivery. We matched the EPID images with the DRRs and acquired the set-up errors in x, y, z axis. Setup errors of CBCT were calculated according to its matched and planned CT images in left-right (x), superior-inferior (y) and anterior-posterior (z) directions. Paired t-test was used to evaluate the differences. Results: In the pillow + head neck shoulder mask group, the set-up errors of CBCT in the x, y, z axis were x (0.67±2.01)mm, y (0.51±1.71)mm and z (0.57±2.04)mm, respectively. The errors of EPID were x (0.69±2.19)mm, y (0.54±2.03)mm and z (0.61±2.11)mm. In the vacuum bag + head neck shoulder mask group, the set-up errors of CBCT in the x, y, z axis were x (0.42±1.81)mm, y (0.33±1.55)mm and z (0.50±1.75)mm, respectively. The errors of EPID were x (0.44±1.87)mm, y (0.43±1.70)mm and z (0.54±1.77)mm. The vacuum bag + head neck shoulder mask fi xed technique was more accurate when compared to the pillow + head neck shoulder mask fi xation method (P＜0.05). Conclusion: CBCT and EPID were similar in detecting set-up errors for the NPC patients. However, the vacuum bag+neck shoulder mask fi xed technique was more accurate when compared to the pillow + head neck shoulder mask fi xation method.

Kilovoltage cone beam CT; Megavoltage electronic portal imaging device; Head and neck neoplasms; Setup error

10.3969/j.issn.1007-3969.2014.07.011

R739.62

A

1007-3639(2014)07-0535-05

2014-01-09

2014-05-21）

許青 E-mail:396617183@qq.com