基于錐形束CT研究頭頸部腫瘤調強放射治療的計劃靶區外放邊界

羅學臣　李雪南　沙翔燕　王 嬋　修 霞　李高峰*

頭頸部組織緊密，有許多重要器官，控制著視覺、嗅覺、聽覺和呼吸等重要的生理功能。因此，放射治療時應盡量提高靶區劑量，降低正常器官的劑量，提升治療的增益比。隨著放射治療技術的不斷發展，圖像引導放射治療(image guided radiation therapy，IGRT)已成為頭頸部腫瘤的主要治療方法之一。錐形束CT(cone-beam computed tomography，CBCT)作為最常用的引導方法，可以有效的減少擺位誤差，避免靶區漏照。本研究應用Varian TrueBeam直線加速器機載的千伏級CBCT(kV-CBCT)，測量分析頭頸部腫瘤放射治療的擺位誤差，為臨床提供數據基礎。

1　資料與方法

1.1　一般資料

隨機選取2015年8月至2016年2月在北京醫院就診的21例頭頸部腫瘤患者，其中男性11例，女性10例；中位年齡51歲；鼻咽癌6例，下咽癌4例，涎腺腫瘤3例，腦瘤5例，喉癌2例，鼻腔及鼻竇癌1例。所有患者對本研究均知情，并簽署知情同意書。

1.2　納入與排除標準

(1)納入標準：①患者年齡18～80歲，不限性別，能夠完成全部放射治療療程；②通過CT，MRI、PET-CT等影像學檢查或病理學檢查，明確診斷為頭頸部腫瘤的患者。

(2)排除標準：①各種原因導致治療中斷超過1周的患者；②圖像引導次數＜5次的患者。

1.3　儀器設備

Brilliance 16排大孔徑CT(荷蘭飛利浦公司)；Varian TrueBeam醫用直線加速器(美國瓦里安公司)；Eclipse計劃系統(美國瓦里安公司)。

圖1　20例頭頸部腫瘤患者療程不同時期的平均擺位誤差示圖

1.4　CT定位與計劃設計

患者取仰臥位，頭頸肩熱塑膜或頭部熱塑膜+透明枕固定，掃描層厚3 mm，分辨率為512×512，之后通過網絡將CT圖像傳至Eclipse計劃系統，由醫生勾畫靶區及危及器官，物理師設計計劃，采用固定野調強放射治療(intensity modulated radiation therapy，IMRT)技術或容積旋轉調強放射治療(volumetric modulated arc therapy，VMAT)技術。

1.5　數據采集

患者第1次治療時由醫生、物理師和技術員一起擺位，使用Varian Truebeam機載kV-CBCT掃描，所得圖像與定位CT進行配準(自動配準+手動配準)，得到左右(X)、垂直(Y)和頭腳(Z)3個方向的擺位誤差；若誤差＞3 mm則進行校正。每周掃描1次。

1.6　外擴邊界計算

根據Van Herk等[1]提供的擴邊公式分別計算每例患者的平均誤差和標準差，群體系統誤差用所有患者誤差均值的標準差(x-±s)表示，記作∑；群體隨機誤差為每例患者標準差的均方根記為δ。擴邊估算為公式1：

PTVmargin=2.5∑+0.7δ(1)

90%的患者臨床靶區(clinical target volume，CTV)的累積劑量達到95%的處方劑量，經計算得到靶區的外放邊界。

1.7　統計學方法

采用SPSS 19統計軟件對數據進行分析，比較擺位誤差差異時，為避免正負相抵，所有誤差均取絕對值。采用Wilcoxon秩和檢驗比較差異的顯著性，以P＜0.05為差異有統計學意義，療程＜4周的患者不計入內。

2　結果

2.1　CBCT獲得的擺位誤差

對21例患者共行CBCT掃描137次，得到X、Y和Z的3個方向誤差分別為(-0.39±1.33)mm、(-0.29±1.38)mm和(-0.32±1.46)mm，絕對最大誤差為7.5 mm、6.1 mm和4 mm。誤差均呈正態分布，其中誤差＞3 mm的分別占2.9%、2.9%和3.6%；而＞5 mm的分別占0.7%、0.7%和0(如圖1所示)。

2.2　療程前4周和5～7周擺位誤差的比較

療程＜4周的患者1例，共20例患者的療程＞4周，療程前4周行CBCT掃描81次，X、Y和Z的3個方向平均擺位誤差分別為(0.97±0.50)mm、(0.94±0.53)mm和(1.26±0.62)mm。療程5～7周共掃描53次，X、Y和Z的3個方向平均擺位擺位誤差分別為(0.83±0.63)mm、(1.21±0.58)mm和(1.33±0.54)mm。3組比較差異均無顯著統計學意義(Z=-1.05，Z=-2.11，Z=-1.88；P＞0.05)，見表1。

表1　放射治療療程前4周和5～7周擺位誤差的比較(mm)

3　討論

IMRT和VMAT有著良好的適型度和陡峭的劑量分布，相對于普通放射治療，對擺位的準確度要求更高。擺位誤差主要分為系統誤差和隨機誤差，系統誤差為實際治療位置和模擬定位位置的差異，主要發生在治療計劃準備期間。隨機誤差為每日治療重復性差異，發生在治療計劃執行期間，具有偶然性[2]。過大的誤差會使靶區和危及器官的位置發生變化，使靶區漏照和危及器官照射過量，造成嚴重的后果。因此，在腫瘤定位、計劃設計及治療的過程中要精益求精，盡可能的減少誤差，即所謂的“三精”放射治療。

近年來，CBCT的出現極大的方便了臨床，已有很多研究發現CBCT可以明顯減少擺位誤差，實現精確放射治療[3-7]。TRUEBEAM加速器的千伏級CBCT，通過在線掃描，可以得到質量很高的CT圖像，能夠方便快捷的糾正擺位誤差。

Hurkmans等[8]總結了各個部位腫瘤的擺位誤差分布情況，其中頭頸部腫瘤系統誤差和隨機誤差的范圍分別為1.6～4.6 mm和1.1～2.5 mm，理想誤差應＜2 mm。張彥新等[9]采集了115例頭頸部腫瘤患者的230次EPID圖像，使用Stroom[10]的擴邊公式(PTVmargin=2∑+0.7δ，99%的患者的CTV累計劑量達到95%的處方劑量)，得到左右、頭腳和腹背方向外擴邊界分別為3.7 mm、3.6 mm和3.6 mm，與本研究相比外放距離稍大。劉均等[11]計算了51例頭頸部腫瘤患者治療前和治療后的CTV外擴邊界，分別為6.61 mm、6.15 mm和7.10 mm以及1.78 mm、1.80 mm和1.97 mm。李洪升等[12]發現，鼻咽癌放射治療時，使用熱塑面膜和(或)頭枕固定，要使95%的患者的CTV達到處方劑量，左右頭腳前后方向均應外擴4 mm。

本研究137次CBCT中誤差＜3 mm的(X、Y、Z)分別占97.1%、97.1%和96.4%，且呈正態分布，表明使用的頭頸肩和頭部熱塑膜可以起到很好的固定作用。＞5 mm的誤差共出現過2次，分別為X方向7.5 mm和Y方向6 mm，均出自同一例患者，后分析其原因，可能是由于該患者年紀較大，不能很好的配合技術員擺位。陳杰等[13]認為，對于配合度差的患者，應單獨計算外放邊界，并與一般狀況患者的外放邊界混合使用。本研究由于樣本量較少，尚未單獨計算。

隨著放射治療的進行，頭頸部腫瘤患者往往會出現口腔黏膜炎癥，吞咽困難，食欲下降等不良反應，造成患者后期體重下降。莊婷婷等[14]和林劉文等[15]的研究認為，患者體重變化對擺位誤差無明顯影響。林承光等[16]和徐堅等[17]則認為，隨著療程的進行，頭頸肩面網的固定精度會下降，需重新制作計劃。本研究比較了放射治療前4周和5～7周的3個方向的平均誤差，結果顯示差異均無顯著統計學意義，表明放射治療后期的精度并不差于放射治療中前期。需要注意的是，不同療程平均誤差的比較，能夠反映大多數患者的擺位誤差的變化。對于個別體重下降過大或腫瘤明顯消退的患者，如發現誤差顯著增大，且超過了PTV的外擴邊界，則應重新制作面網。

設計頭頸部腫瘤患者的計劃時，建議外放PTV邊界，左右、垂直和頭腳方向分別為3.55 mm、3.25 mm和3.08 mm，這樣既能使CTV得到足夠的劑量，同時也避免了正常組織受到過多的照射。放射治療后期的擺位誤差精度并不差于中前期，對于個別誤差變化大的患者，則應視具體情況而處理。

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