射波刀治療計劃中定位中心的改變對靶區(qū)劑量分布影響研究

高行新　陸 軍　李 莎　姜 澎　崔曉磊　黃永輝

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射波刀治療計劃中定位中心的改變對靶區(qū)劑量分布影響研究

高行新①陸 軍①李 莎①姜 澎①崔曉磊①黃永輝①

[摘要]目的：研究在椎體追蹤和肺追蹤模式下，定位中心的改變對靶區(qū)劑量分布的影響。方法：選取3例肺癌患者，對椎體追蹤靶區(qū)2例和肺追蹤靶區(qū)1例進(jìn)行計劃設(shè)計，椎體追蹤靶區(qū)分為靠近椎體病變和遠(yuǎn)離椎體病變。選擇與靶區(qū)中心對應(yīng)的定位中心進(jìn)行計劃設(shè)計，逐漸改變定位中心，每移動一個椎體設(shè)計一個計劃，計劃命名為T1-T5。結(jié)果：采用椎體追蹤的靶區(qū)劑量分布參數(shù)均有所變化，其中覆蓋靶區(qū)體積改變較大，如靠近椎體靶區(qū)的覆蓋靶區(qū)體積由95.73%改變?yōu)?3.08%，而遠(yuǎn)離椎體靶區(qū)的覆蓋靶區(qū)體積由98.52%改變?yōu)?0.42%。采用肺追蹤的靶區(qū)劑量分布不隨定位中心的改變而改變。結(jié)論：采用椎體追蹤的靶區(qū)，定位中心的改變對靶區(qū)分布有一定影響，當(dāng)定位中心改變較小時，劑量分布變化不大，而當(dāng)定位中心改變較大時，劑量分布有較大的變化，其中遠(yuǎn)離椎體的靶區(qū)劑量分布改變較靠近椎體的稍大；采用肺追蹤模式的靶區(qū)，定位中心的改變對靶區(qū)劑量分布無影響。

[關(guān)鍵詞]射波刀；定位中心；椎體追蹤；肺追蹤；靶區(qū)劑量分布

①蘭州軍區(qū)蘭州總醫(yī)院放射治療科 甘肅 蘭州 730050

高行新,男,(1982-),博士，物理師。蘭州軍區(qū)蘭州總醫(yī)院放射治療科，從事腫瘤放射物理研究工作。

[First-author’s address]Department of Radiation Oncology,Lanzhou General Hospital of Lanzhou Military Command,PLA,Lanzhou 730050,China.

射波刀是一種新型的立體定向放射治療設(shè)備，由美國John Adler教授研發(fā)，并于2001年由美國食品藥品監(jiān)督管理局(food drug administration，F(xiàn)DA)認(rèn)證，可用于治療全身各部位腫瘤[1-2]。射波刀采用實時影像引導(dǎo)和同步呼吸追蹤等技術(shù)，確保治療的準(zhǔn)確性和重復(fù)性。治療過程中總體治療精度在相對靜止器官，如頭頸部和脊柱其治療精度達(dá)0.95 mm；對于運動性器官射波刀通過同步呼吸跟蹤技術(shù)，治療精度達(dá)1.5 mm，使腫瘤外放邊界明顯縮小，更多相鄰的正常組織免受放射線輻射[3-4]。

射波刀治療計劃設(shè)計采用Multiplan計劃系統(tǒng)，計劃完成后發(fā)送到射波刀數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，經(jīng)授權(quán)可以進(jìn)行治療。若確保X射線診斷系統(tǒng)能在治療執(zhí)行過程中準(zhǔn)確地運行，必須定義定位中心，定位中心的選擇原則是選擇對應(yīng)腫瘤中心的椎體。然而，在執(zhí)行過程中由于諸如腫瘤對應(yīng)椎體骨質(zhì)破壞等因素，導(dǎo)致在原有定位中心下治療不能完成，造成追蹤困難；定位中心位于膈肌位置，由于呼吸造成膈肌來回運動，導(dǎo)致治療過程中平移錯誤出現(xiàn)[5]；在某些位置造成關(guān)節(jié)限位，導(dǎo)致治療不成功。因此，需要適當(dāng)改變定位中心的位置，而定位中心的改變可能對靶區(qū)劑量分布產(chǎn)生一定的影響，而劑量分布改變的大小對整個治療的連續(xù)性和劑量評估產(chǎn)生極大影響。為此，本研究探討椎體追蹤模式下定位中心的改變對靶區(qū)劑量分布的影響對治療計劃的設(shè)計和執(zhí)行所具有的重要意義。

1　資料與方法

1.1資料選取

蘭州總醫(yī)院放射治療科引進(jìn)的第四代射波刀于2012年10月在臨床應(yīng)用治療。采用與椎體相關(guān)的追蹤方式中有椎體追蹤和肺追蹤兩種方式，選擇3例肺癌患者，且均未植入金屬標(biāo)記物，其中采用椎體追蹤2例和肺追蹤1例，椎體追蹤分別為靠近椎體和遠(yuǎn)離椎體靶區(qū)各1例；肺追蹤1例為周圍型肺癌。

1.2CT定位及靶區(qū)勾畫

使用德國西門子PET-CT模擬定位機對患者行CT掃描?；颊卟捎醚雠P位，真空墊固定，掃描層厚、層距均為1 mm，由醫(yī)生勾畫靶區(qū)和危及器官。

1.3計劃設(shè)計

由G4射波刀治療計劃系統(tǒng)Multiplan進(jìn)行治療計劃設(shè)計，根據(jù)腫瘤大小選擇合適的準(zhǔn)直器。①選擇與靶區(qū)中心對應(yīng)的椎體為定位中心，制定治療計劃，設(shè)為T1；②上移或下移定位中心，每次移動1個椎體，重新用高分辨率計算，總共選擇5個定位中心，依次保存為計劃T1～T5；③每組計劃的等劑量曲線數(shù)值保持不變，分布記錄3個靶區(qū)在不同定位中心的劑量分布情況。

1.4計劃評估

靶區(qū)劑量分布參數(shù)主要有靶區(qū)體積覆蓋率、治療時間(min)、適形度(CI)、新適形度(nCI)、射線束以及正常組織氣管和食管的最大受量等。在每組計劃等劑量曲線不變的情況下，分布記錄3組計劃T1-T5中對應(yīng)的劑量分布參數(shù)，研究定位中心的改變對治療計劃劑量分布的影響，分析其對應(yīng)的關(guān)系。

2　結(jié)果

選擇椎體追蹤模式，靠近椎體的病變，給予處方劑量為6000 cGy，分5次治療，劑量曲線為69%，見表1。

表1　椎體追蹤模式靠近椎體病變處方劑量為6000 cGy

遠(yuǎn)離椎體病變，采用椎體追蹤模式，給予處方劑量為4500 cGy，治療次數(shù)為5次，等劑量曲線為71%，見表2。

表2　椎體追蹤模式遠(yuǎn)離椎體病變處方劑量為4500 cGy

為采用肺追蹤模式，處方劑量為6000 cGy，治療次數(shù)為5次，等劑量曲線為70%，見表3。

表3　肺追蹤模式處方劑量為6000 cGy

3　討論

射波刀是一種新型的放射治療設(shè)備，其獨有的機器人投照系統(tǒng)可以從不同的方向?qū)┝拷o予到靶區(qū)，可以治療全身各部位的良性和惡性腫瘤，如頭部腫瘤中的三叉神經(jīng)痛、動靜脈畸形、頭頸部腫瘤的推量照射和大的腦轉(zhuǎn)移瘤等[6-9]；肺癌中的早期非小細(xì)胞肺癌、野內(nèi)復(fù)發(fā)的肺癌以及早期中央型肺癌等[10-12]；肝惡性腫瘤以及肝內(nèi)膽管癌等[13-15]；胰腺癌以及前列腺癌等，在臨床上均取得了很好的療效[16-20]。在射波刀治療計劃中，與椎體追蹤相關(guān)的追蹤方式有椎體追蹤和肺追蹤模式，定位中心的選擇為影像引導(dǎo)提供保證，由于各種因素，定位中心不一定選擇腫瘤中心對應(yīng)的椎體上，因此研究定位中心的選擇對靶區(qū)劑量分布的影響具有重要意義。本研究選擇3例代表性的腫瘤靶區(qū)，分別研究在這3種情況下定位中心的改變對靶區(qū)劑量分布的影響。

3.1靶區(qū)劑量分布參數(shù)

靶區(qū)劑量分布參數(shù)主要有覆蓋靶區(qū)體積、射線束和治療時間、適形度和新適形度、正常組織食管和氣管的最大受量等，根據(jù)3組計劃分別分析定位中心的改變對各參數(shù)的影響。首先肺追蹤模式下靶區(qū)劑量分布不隨定位中心的改變而變化，這主要是由于在肺追蹤模式中，椎體選擇部分主要是用于初始定位，然后直接以腫瘤靶區(qū)作為劑量計算，故定位中心的改變在靶區(qū)劑量分布數(shù)值上無改變，但初始定位中心的旋轉(zhuǎn)部分在整個計劃執(zhí)行階段設(shè)定為固定，因此定位中心與靶區(qū)相對位置不能偏差太大，從而減少誤差的發(fā)生。

3.2椎體追蹤模式定位中心改變對參數(shù)的影響

3.2.1覆蓋靶區(qū)體積

在每組計劃等劑量曲線不變的情況下，靠近椎體靶區(qū)的靶區(qū)覆蓋由計劃T1～T5分別為：95.73%、95.97%、94.43%、94.19%和93.08%，其中T1和T2的數(shù)值相差較小，而T1和T5的數(shù)值相差較大，表明定位中心移動一個椎體時對靶區(qū)體積覆蓋影響不大，當(dāng)改動多個椎體時，靶區(qū)體積覆蓋減小較多，引起的誤差也較大；而遠(yuǎn)離椎體的靶區(qū)的靶區(qū)體積覆蓋分別為98.52%、97.97%、96.57%、94.41%和90.42%，同靠近椎體靶區(qū)變化一致，相近定位中心的變化很小，當(dāng)定位中心相距較遠(yuǎn)時，覆蓋靶區(qū)體積變的較差，遠(yuǎn)離椎體靶區(qū)的變化比靠近椎體的變化更大。

3.2.2射線束和治療時間

表1和表2顯示，射線束分別從175和178改變?yōu)?71和174，治療時間則由49和47改變?yōu)?8和45，基本上無太大的變化。表明定位中心的改變對射線束和治療時間影響很小。

3.2.3適形度和新適形度

靠近椎體病變的靶區(qū)適形度和新適形度分別由1.22和1.27改變?yōu)?.20和1.28，改變較小，而遠(yuǎn)離椎體病變的靶區(qū)適形度和新適形度則由1.30和1.32改變?yōu)?.15和1.27，其中靶區(qū)適形度改變比新適形度改變較大。相比較而言，遠(yuǎn)離椎體靶區(qū)的適形度和新適形度較靠近椎體病變的改變大些。

3.2.4正常組織氣管和食管的最大受量

表1中顯示，氣管受量最大值則為1716cGy、1802cGy、1831cGy、1844cGy和1971cGy；食管受量最大值分別為2682cGy、2632cGy、2590cGy、2617cGy和2810cGy。表2中氣管最大受量分別為988cGy、993cGy、962cGy、947cGy和953cGy，食管受量最大值分別為558cGy、541cGy、466cGy、492cGy和515cGy。本研究顯示，表1中正常組織的受量較表2大得多，這與靶區(qū)與正常組織距離遠(yuǎn)近和射線束經(jīng)過與否有關(guān)，而靠近椎體病變中食管和氣管的受量變化比遠(yuǎn)離椎體病變的變化大，表明對于遠(yuǎn)離椎體病變，如果采用椎體追蹤模式，在改變定位中心時基本可以不考慮正常組織的變化，而對于靠近椎體病變，如果正常組織的受量較大，接近限值時則要多加考慮，如果受量超過限值，則要重新調(diào)整計劃，給出適合的計劃。

4　結(jié)論

通過對與椎體相關(guān)的兩種追蹤模式(椎體追蹤和肺追蹤)的研究其結(jié)果顯示，肺追蹤模式下靶區(qū)劑量分布不隨定位中心的改變而改變；椎體追蹤模式下靶區(qū)劑量分布隨著定位中心的改變會有一定的變化，當(dāng)定位中心改變較小時，劑量分布變化不大，而當(dāng)定位中心改變較大時，劑量分布也會有較大的變化，其中遠(yuǎn)離椎體靶區(qū)的劑量分布改變較靠近椎體的大。在實際治療過程中，當(dāng)需要改變定位中心時，首先可以通過改變一個或者兩個椎體的定位中心來調(diào)整計劃分布。必要時在保證定位中心和靶區(qū)位置相對固定情況下，可以多調(diào)整椎體的定位中心，但是需要考慮正常組織的受量等。

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Research on the influence of target dose distribution with the changes of align center in Cyberkinfe treatment planning

/GAO Xing-xin,LU Jun,LI Sha,et al//China Medical Equipment,2016,13(3):28-31.

[Abstract]Objective:To investigate the influence of target dose distribution with the changes of align center in both Xsignt_spine and Xsight_lung tracking methods.Methods:Two cases using Xsight spine method and one case using Xsight_lung method were selected,one case was close to the spine and another was far away from the spine in Xsight_spine tracking targets,designed the treatment planning of all targets with the Cyberknife treatment planning system.First select the align center corresponding to target center to design the planning,then changed the align center gradually and designed a treatment plan when moving a spine,planning named as T1-T5.Results:The target dose distributions were changed of five planning in each target using Xsight_spine tracking methods,the change of coverage target volume was a little bigger than other parameters,the coverage target volume was from 95.73% to 93.08% in the target close to spine,and the coverage target volume was from 98.52% to 96.57% in the target away from spine.The dose distribution using Xsight_lung methods didn’t change with the align center.Conclusion:The influence of target dose distribution is definite with the change of align center with the targets using Xsight_spine methods.The change of dose distribution was not big when the change of align center was small,but when the change of align center was bigger,the dose distribution had great changes,the change of dose distribution with away from the spine was bigger than which close to the spine.The target dose distribution was constant with the change of align center under using Xsight_lung method.

[Key words]Cyberkinfe;Align center;Xsigt_spine;Xsigt_lung;Target dose distribution

收稿日期：2015-11-20

作者簡介

DOI:10.3969/J.ISSN.1672-8270.2016.03.007

[文章編號]1672-8270(2016)03-0028-04

[中圖分類號]R730.55

[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A