圖像引導放射治療在盆腔腫瘤放療中的應用研究

【作　者】吳　冰，何俊翔，付敬國，阮長利

武漢大學人民醫院腫瘤中心，武漢市，430060

圖像引導放射治療在盆腔腫瘤放療中的應用研究

【作者】吳冰，何俊翔，付敬國，阮長利

武漢大學人民醫院腫瘤中心，武漢市，430060

目的 討論盆腔腫瘤在IGRT放療中對位置精度的影響，分析擺位誤差，為CTV外擴PTV提供參考。方法 采用瓦里安23IX系統治療盆腔患者60例，每位患者第一周連續3次，以后每周一次擺位后及誤差糾正后進行CBCT掃描，將CBCT圖像與原CT圖像配準，分析X(左右)，Y(頭腳)，Z(前后)軸和旋轉E(冠狀位)，F(矢狀位)，G(橫斷位)方向的誤差。 結果 60例患者共530次CBCT掃描，系統+隨機誤差在X, Y, Z, E, F, G方向為：(-0.52±4.18) mm、(0.73±4.86) mm、(-0.36±3.62) mm、(0.14±1.20)°、(0.13±1.34)°、(0.21±1.73)°，糾正后，X, Y, Z方向的誤差均顯著低于校正前，CTV外放邊界減小。結論 采用IGRT對盆腔腫瘤放療進行位置糾正，減少擺位誤差，縮小CTV外擴，提高放療精度。

圖像引導放射治療；盆腔腫瘤；擺位誤差

放射治療是治療惡性腫瘤的重要手段，精確放療是放射治療腫瘤始終追求的目標，是在物理上最大限度地將放射線的劑量集中到病變靶區內，殺死腫瘤細胞，而使周圍正常組織少受或免受不必要的照射，調強放療不僅能使高劑量區劑量更加均勻，靶區適形度高，而且更好地提高治療增益比，減少危及器官的劑量。但是在盆腔腫瘤放療時，因腹部軟組織豐富，固定時體位的可移動性增加，而且體內的治療靶區周圍有小腸、膀胱、直腸等空腔臟器，腸管的蠕動以及膀胱、直腸的充盈程度不同等極大影響擺位的重復性，增加了治療中擺位的誤差[1]。IGRT的出現能夠有效提供治療位置上三維方向的解剖影像，與計劃系統生成的CT圖像進行比較，對患者進行在線或離線的位置校正，為臨床的精確治療提供保障[2]。

1　材料和方法

1.1一般臨床資料

2013年4月～2015年4月，選取60例盆腔腫瘤患者，其中宮頸腫瘤25例，前列腺腫瘤20例，以及其他盆腔腫瘤15例(10例直腸癌，5例子宮內膜癌)。其中男性30例，女性30例，所有患者KPS評分均≥70，年齡范圍35歲～70歲。所有患者均采用調強放射治療。

1.2體位固定及定位CT掃描

所有患者采取頭先進仰臥位于CT平板床上，頭部墊F枕，采用抽吸式真空墊固定。CT掃描前1 h，要求宮頸癌患者排空膀胱，并一次性飲水500 mL，以后每次治療前1 h也要如此；其他患者無要求。CT采用GE大孔徑16排螺旋CT掃描，掃描條件為120 kV、120 mA，掃描范圍從第2腰椎下緣至坐骨結節下緣，包括整個盆腔 ，掃描層厚層距均為5 mm。模擬CT圖像傳輸至Varian Eclipse三維TPS系統進行治療計劃設計。

1.3CBCT圖像掃描

在進行放射治療期間，第一周連續3次，以后每周一次，利用Varian23 IX機載影像OBI系統對患者進行CBCT掃描。掃描模式為半扇束模式，范圍182°～178°，配合使用半蝶形濾線柵，掃描電壓100～120 kV，管電流80 mA。圖像重建矩陣設為512×512，重建層厚3 mm。

1.4數據獲取及位置校正

使用Varian公司的OBI系統圖像配準軟件進行配準，可采用手動配準、自動配準（骨性匹配及軟組織匹配）。根據楊海松等[3]和周德力等[4]的研究，所有宮頸癌患者CBCT圖像與計劃CT圖像以手動配準+軟組織配準為主，前列腺患者和其他患者以手動配準+骨性標記配準為主，記錄左右方向(X)、頭腳方向(Y)、前后方向(Z)和旋轉冠狀位(E)、矢狀位(F)、橫斷位(G)的數值，對X，Y，Z任一方向誤差＞5 mm的病例，傳輸X，Y，Z方向誤差值到加速器，并移至新的治療位置，再次掃描CBCT，與計劃CT配準后記錄X，Y，Z平面方向和E，F，G旋轉方向誤差。

1.5誤差數據統計

所有數據誤差來源于系統誤差和隨機誤差兩個方面。系統誤差∑(用均數x表示)主要來源于模擬定位機和治療加速器的機械參數誤差等；隨機誤差δ(用標準差s表示)主要是指放療過程中患者每次擺位重復性的差異。依照McKenzie A等[5]的研究，CTV到PTV外擴在X，Y，Z三個方向上的計算公式為MPTV=2.5∑+0.7δ，由此來計算外擴范圍。所有數據采用SPSS 19.0統計軟件進行分析處理，誤差統計結果采用(X±S)表示，以P＜0.05為差異具有統計學意義。

2　結果

將所有患者分為三組，依次為宮頸腫瘤，前列腺腫瘤和其他盆腔腫瘤。在530幅CBCT圖像中各為178，180，176幅，將三組擺位糾正前的誤差進行正態檢驗，用表示，如表1所示；然后兩兩相似性t檢驗，結果三組之間無顯著性差異(P＞0.05)。綜合統計60例患者擺位糾正前的誤差在X，Y，Z平面方向和E，F，G旋轉方向分別為：(-0.52±4.18) mm、(0.73±4.86) mm、(-0.36±3.62) mm、(0.14±1.20)°、(0.13±1.34)°、(0.21±1.73)°；糾正后分別為：(-0.23±1.67) mm、(0.29±2.83) mm、(0.16±1.49) mm、(0.26±1.12)°、(0.19±1.63)°、(0.15±1.39)°，對糾正前后每個方向誤差差值分別做配對t檢驗，結果X，Y，Z方向有顯著性差異(P＜0.05)，E，F，G方向無顯著差異(P＞0.05)，如表2所示。對糾正前后X，Y，Z方向上擺位誤差的絕對值進行三維離散點繪圖，如圖1所示。根據公MPTV=2.5∑+0.7δ式，計算得到擺位誤差糾正前CTV外擴在X，Y，Z三個方向分別為5 mm，7 mm，4 mm；糾正后為2 mm，3 mm，2 mm。

圖1　位置矯正前后擺位誤差絕對值的坐標（mm）Fig.1　The coordinates of absolute value of setup errors before and after correction(mm)

表2　60例患者擺位誤差糾正前后的誤差差異比較（X，Y，Z，E，F，G）Tab.2　The comparison of setup errors of 60 patients before and after correction（X, Y, Z, E, F, G）

3　討論

目前隨著越來越多放射治療技術的應用，放射治療已進入精確治療時代，主要包括三維適形及調強放療，優勢在于能更好地提高靶區劑量，減少鄰近器官的受量，因此受到廣泛的應用。這就要求在腫瘤靶區定位及擺位過程中更加精確，但是在放療過程中由于患者的擺位誤差和器官運動、變形等都可造成靶區漏照或者是高劑量區移到危及器官，使腫瘤局部控制率下降，造成嚴重并發癥[6]。根據ICRU 24報告，靶區照射劑量偏離5%就可能使原發灶失控（局部復發）或放射并發癥增加，因此減少擺位誤差是精確放療成敗的關鍵。

在治療擺位中可能產生兩類誤差，隨機誤差和系統誤差。系統誤差與模擬定位機、加速器、激光燈等有關。定期校正檢測設備的性能，可減少系統誤差。但隨機誤差與器官的運動位移，體型的變異，皮膚標記點不準確以及治療過程中擺位的準確性有關。本文數據統計分析的結果在X，Y，Z軸向誤差與其他的研究[7-8]相符，均是Y軸誤差最大，本文達到了6.5 mm，而在前列腺腫瘤中誤差相對較大，這是由于前列腺的位置關系和配準方式的選擇上帶來的影響。對于旋轉誤差，雖然無統計學意義，但矯正前后均在誤差（2°）允許以內，滿足臨床的要求。由于盆腔腫瘤軟組織較多，給擺位增加了很大的難度[9]，對于直腸和膀胱等器官，劑量的分布不準確很容易產生放療并發癥[10]，這就對盆腔腫瘤放射治療的位置精確性要求較高。IGRT的應用，擺位誤差減小，使得CTV外擴范圍顯著減小，位置和劑量更加準確[11]，從而提高盆腔腫瘤治療精度。

[1] Chung HT, Xia P, Linda W, et al. Does image-guided radiotherapy improve toxicity profile in whole pelvic-treated high-risk prostate cancer comparison between IG-IMRT and IMRT[J]. Int J Radiat Oncol Biol Phys, 2009, 73 (1): 53-60.

[2] Perks JR, Lehmann J, Chen AM,et al. Comparison of peripheral dose from image-guided radiation therapy (IGRT) using KV cone beam CT to intensity-modulated radiation therapy (IMRT)[J]. Radiother Oncol, 2008, 89(3): 304-310.

[3] 楊海松, 聶曉歷, 劉利彬, 等. 不同匹配方式對宮頸癌圖像引導放射治療擺位誤差的影響[J]. 福建醫藥雜志, 2012, 34(2): 103-105.

[4] 周德力, 左莉, 胡南, 等. IGRT不同匹配方式對前列腺癌患者放療擺位精度的影響[J]. 山東醫藥, 2014, (47): 36-37.

[5] McKenzie A，van Herk M,Mijnheer B, et al. Margins for geometric uncertainty around organs at risk in radiotherapy[J]．Radiotherapy Oncol，2002，62(3)：299-307.

[6] 楊瑞杰, 王俊杰, 姜偉娟, 等. 子宮內膜癌的調強放療及對正常組織積分劑量的影響[J]. 中國腫瘤臨床, 2009, 36(17): 965-968.

[7] 劉躍平, 金晶, 王維虎,等.前列腺癌放療的擺位誤差分析[J]. 臨床腫瘤學雜志, 2014, (10): 910-912.

[8] 方呈祥, 孫海燕.盆腔腫瘤放療的錐形束CT應用分次間、內擺位誤差研究[J]. 現代中西醫結合雜志, 2014, (15): 1685-1686.

[9] Tyagi N, Lewis JH, Yashar CM, et al. Daily online cone beam computed tomography to assess interfractional motion in patients with intact cervical cancer[J]. Int J Radiat Oncol Biol Phys, 2011, 80(1): 273-280.

[10] Barney BM, Lee RJ, Handrahan D, et al. Image-guided radiotherapy (IGRT) for prostate cancer comparing kV imaging of fiducial markers with cone beam computed tomography (CBCT)[J]. Int J Radiat Oncol Biol Phys, 2011, 80(1): 301-305.

[11] 吳君心, 謝志原, 林育毅, 等. 應用錐形束CT對盆腔腫瘤放療計劃靶區外放距離的研究[J]. 中華放射腫瘤志, 2010, 19(4): 328-330.

Application of Imaging-Guided Radiation Therapy in Pelvic Tumor Radiotherapy

【 Writers 】WU Bing, HE Junxiang, FU Jingguo, RUAN Changli
Oncology Center, Wuhan University Renmin Hospital, Wuhan, 430060

Objective To discuss the influence of setup errors on the accuracy of pelvic cancer in IGRT, analysis setup errors and determine the CTV-to-PTV margins. Methods 60 pelvic cancer patients treated with Varian 23IX, all of them were performed by CBCT before and after-correction three times in the first week and after that once a week. Then, to measure the setup errors at X(left-right), Y(superior-inferior), Z(anterior-posterior) axis and E(coronal), F(sagittal), G(axial) rotation directions. Results 530 scans obtained in all, the setup errors in X, Y, Z, E, F, G were (-0.52±4.18) mm, (0.73±4.86) mm, (-0.36±3.62)mm, (0.14±1.20)o, (0.13±1.34)o, (0.21±1.73)orespectively and were much lower after correction at X, Y, Z axis, besides, CTV-to-PTV margins decrease a lot. Conclusion The accuracy of radiotherapy can be highly increased with the use of IGRT in pelvic cancer.

IGRT, pelvic cancer, setup errors

R730.5

A

10.3969/j.issn.1671-7104.2015.04.018

1671-7104(2015)04-0299-03

2015-03-30

吳冰，E-mail: zqw@163.com