徐 升 張軍寧 周菊英 符天曉 徐久宏 陳 龍 陳 浩
本文運(yùn)用Varian23EX機(jī)載千伏級錐形束CT(Kilovolt cone-beam CT,KV-CBCT)掃描鼻咽癌調(diào)強(qiáng)放療患者,研究擺位誤差對劑量的影響。
2011年4月至2013年2月我院收治的初治鼻咽癌患者15例,病理活檢證實(shí)均為低分化鱗癌,年齡23~65歲,中位年齡58歲。其中男性11例,女性4例,卡氏評分標(biāo)準(zhǔn)(karnofsky performance status,KPS)≥80。所有患者放療前輔助檢查與處理:血常規(guī)、肝腎功能、胸部正側(cè)位片、腹部B超、鼻咽部和頸部增強(qiáng)CT和MIR掃描、放療前口腔病處理。
Varian公司23EX醫(yī)用直線加速器及機(jī)載OBI-CBCT圖像采集與處理平臺;Siemens歡悅CT模擬定位機(jī);Varian公司的Eclipse治療計(jì)劃系統(tǒng);Medtec公司碳素纖維底架及頭枕;Medtec公司頭頸肩熱塑膜固定面罩;Lap-laser公司三維坐標(biāo)定位系統(tǒng)等。
1.3.1 定位與影像檢查 患者取仰臥位,用頭頸肩熱塑面罩固定于碳素纖維底板上,在CT模擬掃描時確定體表三點(diǎn)標(biāo)記。掃描范圍上界達(dá)頭頂,下界達(dá)鎖骨頭下20 mm,鼻咽及頸部擬治療區(qū)域3 mm薄層掃描,其余區(qū)域?qū)娱g距5 mm掃描。每位患者治療過程中行6次CBCT掃描:即首次治療時及其后每周1次,15例患者總共90次掃描。以計(jì)劃中心點(diǎn)為原點(diǎn)建立三維坐標(biāo)系,獲得左右X軸(右側(cè)為正)、頭腳Y軸(腳側(cè)為正)、腹背Z軸(腹側(cè)為正)及水平面旋轉(zhuǎn)(順時針為正)的擺位偏差數(shù)值,其后治療床自動糾正擺位誤差實(shí)施治療。
1.3.2 靶區(qū)定義 根據(jù)ICRU50號和62文件原則勾畫靶區(qū)和重要器官:腫瘤靶區(qū)(gross tumor volume,GTV),其中GTVnx(GTV nasophaiynx)代表原發(fā)腫瘤大體瘤體積,GTVnd(GTV node)代表轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)大體瘤體積。CTV1代表原發(fā)灶臨床靶體積,CTV2包涵CTV1及全部鼻咽腔預(yù)防照射區(qū)。CTVnd包涵GTVnd及頸部預(yù)防照射區(qū)。計(jì)劃靶區(qū)(planning target volume,PTV)為上述對應(yīng)各靶區(qū)外擴(kuò)5~10 mm確定。GTVDX表示X%的體積的受照劑量。
1.3.3 未作糾正的劑量分布與原計(jì)劃比較 將每例患者不做修正的實(shí)際治療中心移植至該患者定位CT或MR圖像中,其余參數(shù)不變,包括射線角度、射野形狀、處方劑量、危險器官限值等,不進(jìn)行重新優(yōu)化,此時劑量曲線分布情況及DVH(Dose-volume histogram)圖反映出該患者不作糾正時靶區(qū)和危及器官受照劑量。
15例患者90次CBCT掃描在X、Y、Z和旋轉(zhuǎn)方向上的擺位誤差見表1。
表1 15例患者錐形束CT掃描在X、Y、Z方向及旋轉(zhuǎn)誤差
Max為單次最大誤差,Min為單次最小誤差。
在定位CT片上以未作糾正的中心模擬劑量分布與原始計(jì)劃作比較,兩者各靶區(qū)劑量參數(shù)減少率見表2。
表2 未糾正中心劑量分布與原始定位計(jì)劃劑量減少率比較/%
擺位誤差對OAR劑量分布的影響見表3。
放射治療是鼻咽癌的首選治療方案,用調(diào)強(qiáng)技術(shù)治療鼻咽癌受到熱切關(guān)注[1]。而控制擺位誤差是放療
質(zhì)量保證的重要一環(huán),成為目前研究的熱點(diǎn)。
糾正放療擺位誤差的方法有:射野驗(yàn)證片只能依靠二維重建,利用骨性標(biāo)志進(jìn)行比較;電子門電路成像(EPID)雖具有實(shí)時優(yōu)勢,但圖像分辨率較低,不能進(jìn)行旋轉(zhuǎn)誤差的糾正;治療療程中利用CT模擬機(jī)測量缺乏實(shí)時性,不能得到因治療室與模擬CT室的差異引起
表3 危及器官劑量分布變化率/%
危及器官 DmaxD1腦干-3.14~12.58-3.081~0.97脊髓-2.91~21.36-2.01~7.56*視交叉-7.25~14.77-7.13~13.25腮腺-13.87~18.72△-6.84~9.21▲
觀察指標(biāo):*為D1cc,△為D50,▲為Dmean,其中Dmax為該組織最大受照劑量,D1為該組織1%體積受照劑量,D1cc為l立方厘米體積受照劑量,D50為50%體積受照劑量,Dmean為平均受照劑量。
的誤差;機(jī)載MV-CBCT利用加速器的高能X線實(shí)時成像,對軟組織分辨率差。機(jī)載KV-CBCT不僅可以實(shí)時形成骨和軟組織分辨率均很高的三維容積圖像,而且圖像與計(jì)劃CT圖像成像條件更為接近,可以通過自動或加手動方式與計(jì)劃CT圖像在線匹配,進(jìn)行靶區(qū)和周圍器官的大小、形狀、位置匹配;精準(zhǔn)糾正放療體位改變引起線性和旋轉(zhuǎn)誤差,監(jiān)測和通過相應(yīng)措施糾正治療過程中腫瘤或正常組織變形所帶來的劑量學(xué)變化。按照Bijhold 等[2]的方法,把擺位誤差分解為系統(tǒng)誤差(∑)和隨機(jī)誤差(δ)?!茷樗蟹执螖[位誤差的平均值,δ為所有分次擺位誤差的標(biāo)準(zhǔn)差。應(yīng)用Stroom等[3]推薦公式MPTV=2∑+0.7δ(可使99%臨床靶體積包含在95%的處方劑量線范圍內(nèi))來計(jì)算臨床體積到計(jì)劃體積的外放邊界(MPTV)。在本研究中,放療中心點(diǎn)系統(tǒng)誤差在X、Y、Z三維方向上平均值分別為0.96 mm、-1.32 mm、0.78 mm,旋轉(zhuǎn)偏差為-0.83度;隨機(jī)誤差為1.53 mm、2.42 mm、1.22 mm,旋轉(zhuǎn)偏差為0.98度(P<0.05)。可得出我科鼻咽癌MPTV的最小值:X、Y、Z方向分別為2.99 mm、3.63 mm、2.31 mm。Pehlivan 等[4]研究認(rèn)為:系統(tǒng)誤差為不超過1 mm,隨機(jī)誤差在2 mm左右。本研究在系統(tǒng)誤差較之偏大,隨機(jī)誤差相仿。Dionisi等[5]研究認(rèn)為:系統(tǒng)誤差在1.0~1.2 mm之間,隨機(jī)誤差在1.4~1.9 mm波動。與本研究比較有一定不同??紤]機(jī)器條件和熱塑膜面罩制作等實(shí)驗(yàn)情況有所不同使然。
臨床研究發(fā)現(xiàn)3%~5%的劑量改變可使腫瘤放療的有效率下降及正常組織并發(fā)癥增加。ICRU24號報告指出靶區(qū)劑量偏離5%可能使原發(fā)灶失控或并發(fā)癥增加。在本研究中,雖然有擺位誤差等因素的存在,GTVnxD95、GTVndD95、CTV2D95、PTV2D95和PTVndD95的劑量變化都有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),但變化范圍都小于3%(與計(jì)劃設(shè)計(jì)比較),滿足臨床劑量、體積優(yōu)化要求。但周圍危及器官的劑量變化顯著,在本究研中,腦干Dmax與原計(jì)劃比較最大增加率達(dá)12.58%,脊髓為21.36%,視交叉為14.77%,腮腺D50最大增加率達(dá)18.72%。這對保護(hù)腦干、脊髓、腮腺等周邊重要組織非常不利。王鑫等[6]報告:在鼻咽癌調(diào)強(qiáng)放療中,當(dāng)擺位誤差為2 mm時,GTV D95、PTVD95均未出現(xiàn)劑量減少超過3%,而OAR劑量超過原計(jì)劃5%~10%的機(jī)會增多。在線校正擺位誤差對降低OAR的劑量可能更有現(xiàn)實(shí)意義。當(dāng)然,影響腫瘤、危及器官吸收劑量與原始定位計(jì)劃出現(xiàn)偏差還有其它因素,包括患者的呼吸運(yùn)動、患者體重變化、療程中瘤體變化、正常組織的變形等等,但擺位誤差是其中很重要的一個方面。
總之,鼻咽癌做調(diào)強(qiáng)放療時使用影像引導(dǎo)放療能發(fā)現(xiàn)并糾正擺位誤差,提高放療準(zhǔn)確性,對保護(hù)周邊組織、降低放療副作用優(yōu)勢明顯。是精確放療質(zhì)量控制與保證的行之有效的手段。但由于用CBCT修正一次擺位誤差大概花費(fèi)10 min時間,動調(diào)調(diào)強(qiáng)放療時間也在10 min左右,危重或年老體弱患者不適合作為常規(guī)使用。此外機(jī)器負(fù)荷、人力限制,患者額外輻照等也限制了其使用頻率。
[1] Kam MK,Teo PM,Chau RM,et al.Treatment of nasopharyngeal carcinoma with intensity-modulated radiotherapy:the Hong Kong experience〔J〕.Int J Radiat Oncol Biol Phys,2004,60(5): 1440-1450.
[2] Bijhold J,van Herk M,Vijlbrief R,et al.Fast evaluation of patient set-up during radiotherapy by aligning features in portal and simulator images〔J〕.Phys Med Biol,1991,36(12): 1665-1679.
[3] Stroom JC,de Boer HC,Huizenga H,et al.Inclusion of geometrical uncentainties in radiotherapy treatment planning by menns of coverage probability〔J〕.Int J Radiat Oncol Biol Phys,1999,43(4): 905-919.
[4] Pehlivan B,Pichenot C,Castaing M,et al.Interfractional set-up errors evaluation by daily electronic portal imaging of IMRT in head and neck cancer patients〔J〕.Acta Oncol,2009,48(3):440-445.
[5] Dionisi F,Palazzi MF,Bracco F,et al.Set-up errors and pl-anning target volume margins in head and neck cancer radiotherapy: a clinical study of image guidance with on-line beam computed tomography〔J〕.Int J Clin Oncol,2013,18(3):418-427.
[6] 王 鑫,胡超蘇,應(yīng)紅梅,等.擺位系統(tǒng)誤差對鼻咽癌放療劑量分布的影響〔J〕.中國癌癥雜志,2008,18(8):620-625.