錐形束CT圖像引導下宮頸癌患者放療擺位誤差的臨床應用分析

童 琴,楊昌宣,肖愛農(nóng),楊 立

(南華大學附屬第一醫(yī)院放療科,湖南衡陽421001)

錐形束CT圖像引導下宮頸癌患者放療擺位誤差的臨床應用分析

童 琴*,楊昌宣,肖愛農(nóng),楊 立

(南華大學附屬第一醫(yī)院放療科,湖南衡陽421001)

目的 分析千伏級錐形束CT引導下以真空墊為體位固定裝置的宮頸癌患者圖像引導放療中的擺位誤差。 方法 50例宮頸癌患者分別于放療第1周、第3周、第5周采用瓦里安直線加速器機載影像系統(tǒng)行錐形束CT(CBCT)掃描,與計劃CT圖像匹配獲得左右、頭足、腹背及旋轉(zhuǎn)方向的擺位誤差,并計算計劃靶體積(PTV)外放邊界。 結(jié)果 50例患者共行150次掃描,左右、頭足、腹背及旋轉(zhuǎn)方向的擺位誤差分別為(2.89±1.63)mm、(4.68±2.19)mm、(2.24±1.36)mm、(7.62±5.77)deg,左右、頭足、腹背方向 PTV 外放邊界分別為8.36、13.23、6.55 mm。 結(jié)論 應用錐形束CT掃描可測量宮頸癌患者的擺位誤差并在線校正,以減少誤差;還可估算PTV外擴邊界值,為臨床醫(yī)師提供治療依據(jù)。

體層攝影術(shù),錐形束; 圖像引導放療; 擺位誤差; 宮頸癌

圖像引導放療(image guided radiotherapy,IGRT)[1]采用錐形束 CT(cone beam computed tomography,CBCT)掃描獲得實際治療時腫瘤及周圍正常組織器官的圖像及空間位置,通過與原始計劃CT圖像比較,確定擺位的三維線性及旋轉(zhuǎn)誤差數(shù)據(jù),并可在線校正。該技術(shù)為IMRT(intensity modulated radiation therapy,IMRT)等精確放療提供了減少擺位誤差的有效手段,故近年來逐漸普及和推廣。本研究對以真空墊為體位固定裝置的宮頸癌患者放療前采用千伏級錐形束CT掃描,并與計劃CT圖像進行匹配,獲得擺位誤差數(shù)值,并在此基礎(chǔ)上研究計劃靶體積(planning target volume,PTV)的外放邊界。

1 材料與方法

1.1 患者資料

2013年9月至2013年12月在南華大學附屬第一醫(yī)院經(jīng)病理確診的宮頸癌患者50例,年齡35歲至66歲,中位年齡48歲。

1.2 計劃CT圖像獲取

定位前排空直腸,在定位前1小時口服800 mL溫開水,并憋尿使膀胱充盈。患者均采用仰臥位,雙手上舉抱頭,真空袋固定,在近腫瘤中心層面放置定位鉛點,作為計劃等中心點。采用GE CT掃描,掃描條件為120KV,100mAs,層厚3mm。圖像經(jīng)Lantis網(wǎng)絡傳至Eclipse計劃系統(tǒng)。

1.3 CBCT圖像獲取

采用瓦里安Clinac ix電子直線加速器的機載影像系統(tǒng)行CBCT掃描,掃描條件為75 KV,80 mA,32 mS,層厚2.5 mm,使用half-fan濾線器。對50例宮頸癌患者分別于治療第1周、第3周、第5周行CBCT掃描。

1.4 圖像配準

將CBCT圖像與計劃CT圖像進行自動骨性匹配分析,得出左右、頭足、腹背及旋轉(zhuǎn)方向擺位誤差,基于研究誤差大小,不考慮誤差方向,所有誤差均取絕對值。50例宮頸癌患者共獲取了150組有效擺位誤差數(shù)據(jù)。圖像配準前后示例見圖1、圖2。

圖1 CBCT圖像與計劃CT圖像配準前

1.5 PTV外放邊界計算方法

患者的擺位誤差均由系統(tǒng)誤差和隨機誤差兩項構(gòu)成。根據(jù)Stroom,等[2-3]的定義,系統(tǒng)誤差用所有分次擺位誤差平均值表示,隨機誤差用所有分次擺位誤差標準差表示。擺位外擴邊界值(MPTV)是在臨床靶體積(CTV)的基礎(chǔ)上在各個方向外放一定體積后得來的,目的是為了補償擺位誤差對劑量的影響,臨床根據(jù)van Herk[4-5]等的推理公式MPTV=2.5∑±0.7δ進行計算,∑為系統(tǒng)誤差的標準差,δ為隨機誤差的標準差。

圖2 CBCT圖像與計劃CT圖像配準后

1.6 統(tǒng)計方法

采用SPSS 16.0軟件對擺位誤差數(shù)據(jù)進行單因素方差分析,P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義

2 結(jié) 果

2.1 擺位誤差

50例患者總共150次CBCT掃描數(shù)據(jù)顯示,左右、頭足、腹背及旋轉(zhuǎn)方向擺位誤差分別為(2.89±1.63)mm、(4.68±2.19)mm、(2.24±1.36)mm、(7.62±5.77)deg。進一步分層分析顯示第1次CBCT掃描時各方向擺位誤差與其他批次誤差均值相似,左右、頭足、腹背及旋轉(zhuǎn)方向比較結(jié)果分別為(3.22±1.47)mm:(2.73±1.69)mm、(4.96±2.28)mm:(4.35±2.01)mm、(2.42±1.64)mm:(2.02±1.23)mm、(7.20±4.74)deg:(7.83±6.25)deg(F=1.517、1.623、1.557、0.193,P=0.223、0.195、0.204、0.824),均無統(tǒng)計學差異。

2.2 外放邊界

據(jù)MPTV=2.5∑±0.7δ公式,計算出左右、頭足、腹背方向的PTV外放邊界分別為8.36、13.23、6.55 mm。

3 討 論

近年來隨著精確放療在宮頸癌的廣泛應用,降低治療中的擺位誤差成為治療成敗的關(guān)鍵。體部腫瘤患者因皮膚牽拉、膀胱及直腸充盈、呼吸運動等因素對擺位誤差影響較大。IGRT技術(shù)主要用于在治療前采集CBCT三維圖像,利用這些圖像與治療計劃圖像進行配準比對,引導此次治療和后續(xù)分次治療,為評價及減少擺位誤差提供有效方法。

本研究對采用真空墊為體位固定裝置進行IGRT放療的宮頸癌患者進行CBCT掃描,得出左右、頭足及腹背方向擺位誤差均值分別為2.89、4.68、2.24 mm,外擴邊界分別為8.36、13.23、6.55 mm,在頭足方向誤差最大,與曹曉輝[6]、林益匡,等[7]報道相符,原因考慮為真空墊在左右、腹背方向與患者形成良好的固定關(guān)系,而在頭足方向限制不足,體型較胖、皮下脂肪多、皮膚松弛或抱頭姿勢稍有改動均可引起頭足方向的偏差。本研究顯示旋轉(zhuǎn)誤差的均值為7.62 deg,高于線性誤差的均值。但是,有報道旋轉(zhuǎn)造成劑量改變很小[5,8]。Astreinidou,等[9]認為平均值為I0的旋轉(zhuǎn)誤差不會影響95%CTV接受處方劑量。故在實際治療中,旋轉(zhuǎn)誤差可以忽略。進一步分層分析顯示,首次CBCT掃描3個方向擺位誤差與其他批次掃描的誤差平均值相似,說明本中心擺位誤差非常穩(wěn)定。

研究報道,以下辦法可減少擺位誤差:在模透機透視下制備真空袋,并增加病人體表標記點[10];采用最終等中心標記法[11],即定位點設為計劃設計和加速器治療的等中心點;定期抽氣,保證真空袋不受壓變形等等。目前,雖然有IGRT技術(shù),但如治療技師對此的過于依賴可能導致誤差增大,只有在定位和計劃設計的各個環(huán)節(jié)都做到精益求精,治療前再有IGRT技術(shù)保駕護航,三精治療才能得以實現(xiàn)。為了減少擺位誤差,我中心要求放療醫(yī)師在CT模擬定位時選擇合適的定位點,用該點做為射野等中心點,減少二次移位的誤差;要求技師定期對真空袋抽氣,對于體部腫瘤在CBCT掃描時如有任一線性方向誤差絕對值大于5 mm,予重新擺位,對于任一方向絕對值大于3 mm,則引導治療床移動達正確位置后再進行治療;要求患者每次治療前的穿著及飲水、膀胱充盈等準備工作盡量與模擬定位時一致。

綜上,應用CBCT可測量宮頸癌放療中的擺位誤差,通過在線校正可以最大限度地減小誤差,提高放療精確性。每個放療中心都有不同的固定裝置、放療設備、擺位方法及治療技師,影響擺位誤差的各項因素在不同的治療中心是不同的,所以根據(jù)實際情況進行測量、估算外擴邊界值在臨床工作中有一定的指導意義。

[1]戴建榮,胡逸民.圖像引導放療的實現(xiàn)方式[J].中華放射腫瘤學雜志,2006,15(2):132-135.

[2]Stroom JC,de Boer HC,Huizenga H,et al.Inclusion of geometrical uncertainties in radiotherapy treatment planning by means of coverage probability[J].Int J Radiat Oncol Biol Phys,1999,43(4):905-919.

[3]Stroom JC,Heijmen BJ.Geometrical uncertainties,radiotherapy planning margins,and the ICRU-62 report[J].Radiother Oncol,2002,64(1):75-83.

[4]van Herk M,Remeijer P,Rasch C,et al.The probability of correct target dosage:dose-population histograms for deriving treatment margins in radiotherapy[J].Int JRadiat Oncol Biol Phys,2000,47(4):1121-1135.

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[6]曹曉輝,劉明,翟福山,等.用錐形束CT圖像引導技術(shù)分析肺癌放療擺位誤差及其對劑量分布影響[J].中華放射腫瘤學雜志,2012,21(2):163-166.

[7]林益匡,繆龍華,張忠金.胸腹部腫瘤適形放射治療擺位誤差臨床分析[J].福建醫(yī)藥雜志,2012,34(1):34-36.

[8]Fu W,Yang Y,Li X,et al.Dosimetric effects of patient rotational setup errors on prostate IMRT treatments[J].Phys Med Biol,2006,51(20):5321-5331.

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[10]陳國章,何曉華,林茂盛,等.增加擺位參考點對腹部腫瘤真空袋固定擺位重復性價值的研究[J].腫瘤學雜志,2008,14(9):760-762.

[11]吳欽宏,李高峰,王嬋,等.基于錐形束CT體部腫瘤圖像引導放療的擺位誤差分析[J].中華放射腫瘤學雜志,2012,21(1):68-71.

Analysis of Setup Errors on Cone-Beam CT-Based Image Guided Radiation Therapy for Cervical Cancer

TONG Qin*,YANG Chanxuan,XIAO Ainong,et al
(Department of Radiation Oncology,The First Affiliated Hosptial,University of South China,Hengyang 421001,China)

Objective To evaluate setup errors of image guided radiation therapy(IGRT)for cervical cancer with vacuum cushions using kilovolt cone beam CT(KVCBCT). Methods Varian-IX linear accelerator on-board imaging system was used to acquire CBCT scans before irradiation of 50 cervical cancer patients in the 1st,3rd,and 5th week,respectively.CBCT scans and planning CT scans were auto-matched to obtain the setup errors of left-right(x),superior-inferior(y),anterior-posterior(z)and rotation(r).The value of the MPTV was calculated,meanwhile. Results 50 patients acquired 150 CBCT scans.The setup errors in x-,y-,z-,r-dimension were(2.89±1.63)mm、(4.68±2.19)mm、(2.24±1.36)mm、(7.62 ±5.77)deg.The MPTV were 8.36、13.23、6.55mm in x-,y-,z-dimension. Conclusions CBCT on line correction could reduce the setup errors of cervical cancer patients,and estimate the MPTV,thereby provide the basis for clinicians.

Tomography,cone-beam; Image guided radiotherapy; Setup errors; Cervical cancer

R 737.33

A

10.15972/j.cnki.43-1509/r.2015.02.022

2014-02-13;

2014-12-26

*通訊作者,E-mail:tongqing@163.com.

(此文編輯:秦旭平)