診斷級CT系統(tǒng)對鼻咽癌患者調(diào)強放射治療中擺位誤差的評估

賈春雷，喬俏，韓凝，張妙，李光，楊雪嬌

（中國醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院放射治療科，沈陽 110001）

鼻咽癌是我國常見的惡性腫瘤之一，主要治療方法是放射治療（簡稱放療）。調(diào)強放療（intensity modulated radiation therapy，IMRT）技術(shù)可以產(chǎn)生符合腫瘤形狀的劑量分布，達到劑量勾畫或劑量雕刻的效果，因此，一旦出現(xiàn)位置偏差容易使得放射劑量及放射位置出現(xiàn)明顯區(qū)別。圖像引導技術(shù)是實現(xiàn)精確放療的重要前提條件［1］。CT vision 放療系統(tǒng)實現(xiàn)了診斷級 CT（CT on-rail）與高能直線加速器結(jié)合，CT 和直線加速器共用一張治療床［2］。放療中的誤差是指放療的實際位置與放療計劃位置之間的位移偏差［3］，本研究應用CT on-rail系統(tǒng)采集鼻咽癌患者圖像，評估患者的擺位誤差及治療過程中的位移，探討鼻咽癌患者計劃靶區(qū)（planning target volume，PTV）外擴標準，旨在達到精確治療的目的。

1 材料與方法

1.1 研究對象

選取我科室2013年10月至2014年9月收治的鼻咽癌患者20例，男10例，女10例，中位年齡50歲。放療前患者均進行全面的身體檢查以及簽署知情同意書?；颊卟扇「涡訧MRT，33分次?；颊咝袌D像引導調(diào)強放療（image guided radiation therapy，IGRT）糾正擺位誤差，除設備故障外，每例患者至少獲得IGRT圖像＞25次。

1.2 方法

1.2.1 定位及計劃：模擬定位時患者取仰臥位，雙手平放兩側(cè)，采用頭頸肩聯(lián)合架面膜，B型頭枕，根據(jù)三維激光燈調(diào)整擺位，在面膜表面3個激光燈十字中心處貼金屬標記點，CT（日本東芝公司）掃描范圍從頭頂至胸骨下方2 cm，選擇層厚3 mm，圖像分辨率為521×521。通過網(wǎng)絡將定位CT圖像傳輸?shù)街委熡媱澫到y(tǒng)（Pinnacle TPS V9.2）。醫(yī)生遵循鼻咽癌靶區(qū)勾畫原則進行靶區(qū)勾畫后由物理師制定并優(yōu)化放療計劃。計劃要求95%等劑量曲線（處方劑量線）包繞PTV［4］。計劃統(tǒng)一審核通過后才能將計劃通過網(wǎng)絡傳輸?shù)轿鏖T子ARTISTE治療系統(tǒng)，然后進行放療（ARTISTE 5810 version 2.02）。

1.2.2 治療實施及圖像獲取：患者應用三維激光燈擺位，參照頭頸肩聯(lián)合架面膜上的金屬標記點，需要治療床旋轉(zhuǎn)180°進行在線CT掃描，掃描參數(shù)與計劃CT的參數(shù)一致。獲得每日IGRT圖像（CT-on-rails，日本西門子公司）。將獲得的CT圖像導入工作站與定位CT及放療計劃進行融合配準。融合配準方法［5］：先由圖像中的3個金屬標記點確定的十字線的交叉點作為患者的治療中心，以骨性標志、解剖組織結(jié)構(gòu)和治療靶區(qū)的中心層面為基準，應用SYNGO自動配準系統(tǒng)進行自動配準，然后由經(jīng)驗豐富的放療醫(yī)生觀察配準情況并做出相應的修改措施，獲得左右（right-left，RL）、頭腳（superior-inferior，SI）、前后（anterior-posterior，AP）方向上的擺位誤差，移動治療床糾正誤差。此外在治療1、5、10、15、20、25、30次的放療后掃描CT，獲得圖像以評估治療過程中患者的位移。

1.2.3 擺位誤差評估：將每日IGRT圖像傳輸至Pinnacle計劃系統(tǒng)，應用自動融合及2名工作經(jīng)驗5年以上的專業(yè)醫(yī)生校準擺位誤差，統(tǒng)一評估并記錄20例患者的擺位誤差。治療前的CT圖像來評估療程間擺位誤差，治療后的CT圖像用以評估療程中位移。獲得3個方向（RL、SI、AP）擺位誤差均值（mean，M），系統(tǒng)擺位誤差（Σ，所有分次治療擺位誤差均值的標準差）和隨機誤差（δ，每個患者治療擺位誤差均值的標準差的平方和的均值的平方根）。PTV外擴標準參照van Herk公式（PTV margin=2.5Σ+0.7δ），并獲得3D誤差。

1.3 統(tǒng)計學分析

2 結(jié)果

20例鼻咽癌患者獲得738幅CT圖像，包括609幅治療前CT圖像和129幅治療后CT圖像。治療擺位誤差見表1，3D誤差為3.39±1.67；治療過程中位移見表2，3D誤差為3.07±1.48。

結(jié)果顯示，RL、AP、SI方向上的擺位誤差存在統(tǒng)計學差異（P＜0.05），見表1。RL、AP、SI方向上的治療過程中位移誤差未見統(tǒng)計學差異（P＞0.05），見表2。在治療過程中操作者必須考慮到幾何誤差，因為幾何誤差間接決定PTV的理想邊界?？梢钥闯鰯[位誤差的PTV外擴明顯大于治療過程中位移誤差的PTV外擴（40%～50%），因此治療時患者的擺位更加重要。

CT on-rail 具有千伏診斷級的圖像分辨率，在同一治療室既可以獲取診斷CT又可以完成IGRT治療。結(jié)果顯示，CT on-rail圖像具有最佳的清晰度、對比度和分辨率，見圖1。

3 討論

IMRT是鼻咽癌的重要治療方法，它具有適形度高、腫瘤靶區(qū)與周圍正常組織劑量梯度陡的特點［7］，能夠使腫瘤靶區(qū)外的放射劑量快速回落以保護正常組織及器官。但也正是因為IMRT劑量梯度陡，即使是輕微的擺位誤差和位移也會導致顯著的劑量學變化，從而影響治療。IMRT治療的另一個特點是靶區(qū)內(nèi)的腫瘤可以同步加量，對不規(guī)則靶區(qū)治療有明顯優(yōu)勢。研究［8］顯示鼻咽癌患者臨床5年生存率常規(guī)放療為70%，IMRT治療為80%。既往IMRT的概念是基于放療前的模擬CT制定放療計劃，這就使患者的治療過于理想化，忽略了患者真實存在的情況，包括一些不可控因素（呼吸、心跳等）、人為因素（每次的擺位偏差、患者自身的輕微移動、放療不良反應過重導致食欲下降出現(xiàn)的消瘦等）情況，這些變化將會造成靶區(qū)遺漏或受照范圍增加危及器官，進而導致腫瘤控制率下降和并發(fā)癥增加。IGRT治療時對患者每次都進行圖像引導以糾正存在的擺位誤差和位移，并且在患者治療前和治療過程中利用先進的影像學設備監(jiān)控腫瘤和正常組織，保證照射野能準確照射靶區(qū)，做到精確治療［9-10］。

表1 鼻咽癌患者擺位誤差評估

表2 鼻咽癌患者治療過程中位移誤差

圖1 鼻咽癌患者CT圖像

由于位移改變導致的幾何誤差包括系統(tǒng)誤差和隨機誤差。系統(tǒng)誤差以同一水平（高劑量或低劑量）影響每次治療，隨機誤差是指每次治療的劑量分布均不同，對總體影響不大。頭頸肩面膜固定系統(tǒng)和治療過程對系統(tǒng)誤差和隨機誤差影響均較小。相比之下由擺位引起的誤差則較大，會嚴重影響正常器官組織的受量（脊髓、腦干、腮腺、頜下腺等），這些器官組織受到過量照射會給患者帶來嚴重的不良反應，影響患者的生活質(zhì)量。治療過程中的位移要明顯小于治療過程間的擺位誤差，提示治療時患者的擺位更加關(guān)鍵，與以往研究［11-12］一致。

治療計劃設計中需考慮幾何誤差，并確定PTV的理想邊界。減小的PTV從理論上可增加治療獲益，PTV小可降低腮腺等正常組織受量以及減少正常組織的不良反應（口干、唾液黏稠等）［13］。目前，臨床幾個PTV外擴的評估標準均在應用［14-16］，但應用最廣的還是van Herk公式，它可保證至少95%的處方劑量包繞90%患者的臨床靶區(qū)（clinical target volume，CTV）［6］。本研究結(jié)果顯示，治療過程中的位移誤差較擺位誤差小40%～50%，因此IGRT治療使PTV外擴縮小40%～50%。

本研究治療過程中患者位移隨時間沒有明顯變化，與既往研究［7］應用熱塑面膜定位鼻咽癌患者的擺位誤差相似。然而，本研究所得PTV外擴邊界較其他研究略高［11-12，17］。MONGIOJ等［17］研究結(jié)果是一個方向擺位誤差＞5 mm時，重新擺位評估擺位誤差，因此排除了＞5 mm的誤差。YIN等［12］研究評估PTV外擴標準應用Stroom公式（2.0Σ+0.7δ）［18］，這種計算方法得到的PTV值要小于van Herk公式（2.5Σ+0.7δ）獲得的PTV，而且它僅保證95%處方劑量包繞90%患者的99%CTV。本研究僅評估了水平誤差，WANG 等［11］研究不僅評估了水平誤差，同時校準了旋轉(zhuǎn)誤差。

綜上所述，本研究應用的CT on-rail圖像引導系統(tǒng)可達到診斷CT的軟組織清晰度、對比度和分辨率。IGRT是提高鼻咽癌患者IMRT治療準確性的有效治療手段，照射范圍與腫瘤形狀、淋巴結(jié)引流區(qū)等契合度更高。本研究推薦行IGRT的鼻咽癌患者PTV外擴3 mm，而未行IGRT治療的患者PTV外擴5 mm。在線IGRT校準擺位誤差可有效提高腫瘤組織受量，降低周圍正常組織的受量，因此可以達到最佳的治療效果。