擺位誤差對鼻咽癌容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強放療劑量的影響

林家帆 袁星星 張雯楠 龔曉昌 張 云

作者單位：330029 江西省腫瘤醫(yī)院

鼻咽癌是我國南方地區(qū)常見惡性腫瘤,放射治療是鼻咽癌的主要治療方式。隨著調(diào)強放射治療技術(shù)(IMRT)在鼻咽癌治療的廣泛運用,鼻咽癌的治愈率得到顯著提高,放射治療毒副反應(yīng)也顯著降低[1]。作為一種特殊調(diào)強放射治療技術(shù),容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(VMAT)在加速器機架旋轉(zhuǎn)的同時通過調(diào)制MLC的形狀連續(xù)出束。因此與IMRT技術(shù)相比,它在縮短了患者放射治療時間同時進一步改善靶區(qū)劑量覆蓋和降低正常組織受照劑量[2-3]。另一方面,VMAT涉及的MLC移動和機架移動以及劑量率變化過程尤為復(fù)雜,所以該技術(shù)對臨床放射治療擺位精準性有著更高的要求[4]。本研究主要在劑量學(xué)上定量分析擺位誤差對鼻咽癌患者劑量學(xué)的影響,從而更好地指導(dǎo)臨床處理擺位誤差以及準確評估患者靶區(qū)和正常組織照射劑量。

1 資料與方法

1.1 一般資料

隨機選擇15例2019年6月至2020年3月在我院放療中心治療接受VMAT治療的鼻咽癌患者,其中T2期3例,T3期7例,T4期5例。男性10例,女性5例,年齡25～ 69歲,中位年齡56歲。

1.2 研究方法

所有患者均行仰臥位,頭頸肩網(wǎng)膜配合塑形墊的方式進行體位固定。利用西門子大孔徑CT模擬定位機行CT掃描,掃描層厚3 mm,掃描上界為顱頂上5 mm,下界為第三胸椎下緣。掃描后圖像傳輸至Eclipse三維治療計劃系統(tǒng),由經(jīng)驗豐富的臨床放療醫(yī)師進行腫瘤靶區(qū)臨床勾畫和正常組織勾畫。計劃靶區(qū)分別按GTVnx立體外擴3 mm、GTVnd、CTV1和CTV2立體外擴5 mm方式產(chǎn)生(外擴時需避開腦干、脊髓等敏感正常器官)。PTVnx、PTVnd、PTV1和PTV2處方要求分別為70 Gy/30～33次,70 Gy/30～33次,60 Gy/30～33次和54 Gy/30～33次,初始計劃要求至少95%靶區(qū)體積達到處方劑量,且不超過1%的PTVnx和PTVnd接受110%處方劑量,正常組織符合臨床放療要求。物理師根據(jù)處方要求制定2個全弧的容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強放療計劃,并經(jīng)臨床醫(yī)師確認。本研究通過在計劃系統(tǒng)在空間平移來模擬擺位誤差,具體做法為:分別將原計劃的中心點在左右方向(X方向,X+代表左偏移,X-代表右偏移),前后方向(Y方向,Y+代表向后,Y-代表向前)和頭腳方向(Z方向,Z+代表頭方向,Z-表示腳方向)平移3 mm和6 mm。在計劃其他參數(shù)保持不變的情況下重新計算劑量。根據(jù)劑量體積直方圖評估靶區(qū)和正常組織受照劑量。

靶區(qū)主要分析GTV的D2%、D95%,、D98%和Dmean,以及CTV1和CTV2的D95%,其中GTV為GTVnd與GTVnx的合集。D2%為2%的靶區(qū)接受的最低劑量,可被認為靶區(qū)最大劑量;D98%為98%靶區(qū)接受的最低劑量,可被認為靶區(qū)最低劑量;D95%為95%靶區(qū)接受的最低劑量。

正常組織主要分析腮腺的V30Gy和平均劑量、顳葉的V60Gy和平均量、腦干的V54Gy和平均量、脊髓PRV、視交叉和視神經(jīng)的最大劑量、晶體的最大劑量、喉的平均劑量。V54Gy表示正常組織接受54 Gy照射劑量的百分體積。

1.3 統(tǒng)計學(xué)方法

應(yīng)用SPSS 18.0統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)處理,組間比較采用配對資料t檢驗,P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 擺位誤差對靶區(qū)劑量分布的影響

表1和表2列出了15例患者在不同方向等中心3 mm和6 mm偏移與參考計劃的靶區(qū)劑量學(xué)參數(shù)。從表中可以看出,擺位誤差將導(dǎo)致GTV的D2%增大,D98%和D95%減小,GTV劑量均勻性變差。6 mm時D2%、D98%和D95%變化幅度更大,GTV的Dmean變化則不明顯。CTV1的D95%變化幅度比CTV2更大,且不同方向的偏移具有統(tǒng)計學(xué)意義。

表1 靶區(qū)在3 mm擺位誤差下的劑量偏差

表2 靶區(qū)在6 mm擺位誤差下的劑量偏差

2.2 擺位誤差對危及器官受量的影響

表3和表4列出了15例患者在不同方向等中心3 mm和6 mm偏移與參考計劃的危及器官相關(guān)參數(shù)?？傮w而言,6 mm的誤差對危及器官的受照劑量影響比3 mm大,變化幅度最大的是視神經(jīng)和左右視交叉的Dmax以及左右腮腺的V30Gy。Z+方向3 mm誤差下,視神經(jīng)和左右視交叉的Dmax分別增大(15.5±4.4)Gy,(15.6±4.6)Gy以及(15.5±4.7)Gy,接近或達到指限制劑量54 Gy,增幅達(46.2±25.8)%,(51.9±27.8)%和(46.2±23.9)%;Z+方向6 mm誤差,分別增大(23±9.1)Gy,(25±8.4)Gy,(23±7.4)Gy,視神經(jīng)和左右視交叉的最大受照劑量已超過54 Gy,增幅達(76.6±68.8)%,(99.3±84.9)%,(75.8±58.3)%。造成這一現(xiàn)象的原因可能是鼻咽癌的靶區(qū)與視神經(jīng)和視交叉在Z方向距離較近,對Z+方向的誤差最為敏感。左右腮腺的V30Gy分別對X+(左方向)和X-(右方向)的誤差最敏感,3 mm的誤差V30Gy將增大(9±2.7)%和(10±3.3)%,達到(51±6.2)%和(52.5±6.4)%,超過了指南要求的V30Gy<50%的限值;誤差達到6 mm時V30Gy增大(19.4±5.2)%和(21.3±6.2)%。左右晶體與視神經(jīng)視交叉類似,受Z+方向影響最大,Dmax增加幅度較之要小。各方向移位誤差為3 mm時,對脊髓最大受照劑量Dmax的影響較小,都小于40 Gy;誤差擴大到6 mm時,Y+和Z-方向的Dmax分別達到(44±2.4)Gy,(43.8±5.5)Gy,接近45 Gy的限值。其余危及器官參數(shù),喉的Dmean和左右顳葉的V60Gy、Dmean在不同方向移位誤差下的參數(shù)變化雖然多數(shù)都有統(tǒng)計學(xué)意義,但變化幅度都較小。

表3 危及器官在3 mm擺位誤差下的劑量偏差

表4 危及器官在6 mm擺位誤差下的劑量偏差

3 討論

由于鼻咽癌腫瘤周圍有較多的重要器官,因此鼻咽癌的放射治療需要在保證腫瘤靶區(qū)得到足夠的劑量覆蓋的前提下,盡量降低危及器官的受量,精準放療是保證鼻咽癌治療效果的關(guān)鍵,其中精確擺位是放療實施的核心。在實際治療中,臨床放射治療師會通過CBCT或EPID驗證患者擺位精度,以確?；颊唧w位與CT模擬定位時是一致的[5-6]。但臨床實踐無法保證每次會進行CBCT圖像校準,即使經(jīng)過校準也無法按完全消除擺位誤差,而臨床醫(yī)師和物理師會關(guān)注這部分擺位誤差對患者真實的劑量有何何影響[7]。相關(guān)研究報道,鼻咽癌的擺位誤差在未進過CBCT校準的情況下,存在1～6 mm的偏差,經(jīng)過CBCT校準移位后殘余的擺位誤差在0～4 mm左右[8-9]。

本研究發(fā)現(xiàn),無論是3 mm還是6 mm的擺位誤差均不會導(dǎo)致腫瘤靶區(qū)GTV和臨床靶區(qū)CTV劑量低于處方劑量要求,但會降低腫瘤靶區(qū)最小劑量,增大最大劑量,即靶區(qū)劑量均勻性變差,且誤差越大,變化越明顯。我們發(fā)現(xiàn)擺位誤差對CTV2影響要小,這得益于計劃設(shè)計時PTV2靶區(qū)是以CTV2外擴5 mm產(chǎn)生的,其余計劃靶區(qū)是外擴3 mm形成的。整體而言擺位誤差對GTV和CTV的影響不大,臨床上可以忽略不計,契合了GTV與CTV外擴的初衷,就是為了減小擺位誤差的影響[10]。這與王鑫,Ding Zhen以及錢金棟等人的研究結(jié)果類似,都表明GTV與CTV有良好的抗干擾性[11-12]。

對于危及器官而言,擺位誤差可能造成危及器官的受照劑量超過限值,且擺位誤差越大,危及器官的受照劑量變化也越大,尤其是具有串聯(lián)性質(zhì)的危及器官。如脊髓的照射劑量,6 mm的偏差將增加約7 Gy照射劑量。對于這部分器官,在計劃設(shè)計時,往往需要對危及器官外擴后產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)進行限量,這樣能保證在設(shè)定的擺位誤差范圍內(nèi)正常組織照射劑量不會超過限制,本研究對脊髓外擴5 mm的結(jié)構(gòu)進行劑量限制。然而對于晶體、視神經(jīng)和視交叉,由于它們距靶區(qū)較近,因此較小的誤差也可能造成明顯的劑量變化,本研究發(fā)現(xiàn)在頭腳方向影響最大,因此在臨床擺位時需要高度重視。Ding Zhen的相關(guān)研究是將掃描CBCT得到的誤差帶入原計劃中,計算誤差對危及器官的影響,結(jié)果表明誤差對雙側(cè)視交叉及視神經(jīng)的最大受照劑量有較大影響[11]。左右方向的擺位誤差將增加對相應(yīng)方向的腮腺平均受照劑量和V30Gy,3 mm和6 mm的擺位誤差將給V30Gy帶來10%和20%的提升,超過了劑量限制要求,擺位時應(yīng)注意病人左右放向的擺位誤差。王鑫和錢金棟的相關(guān)研究得到的是結(jié)果是,存在5 mm系統(tǒng)擺位誤差腮腺超過原計劃受量10%的幾率將達到30%左右,但未給出影響最大的方向[11-12]。

三維方向3 mm和6 mm擺位誤差對GTV和CTV劑量分布的影響有限,可以忽略不計。然而對于正常組織,擺位誤差的影響較為明顯。對于離靶區(qū)有一定距離的危及器官如脊髓和腦干計劃優(yōu)化時需限制外擴后結(jié)構(gòu)最大劑量。對于腮腺,在患者擺位過程中應(yīng)當(dāng)注意左右放向的偏差。最重要的是頭腳方向的誤差造成視神經(jīng)和視交叉最大受照劑量超過限值。