不同配準方式對鼻咽癌螺旋斷層調強放射治療患者擺位誤差的影響

鄭超群，黃家文，傅萬凱，楊海松

福建省腫瘤醫院·福建醫科大學附屬腫瘤醫院 （福建福州 350014）

鼻咽癌是我國最常見的惡性腫瘤之一，多見于我國南方。放射治療是鼻咽癌患者的首選治療方式。鼻咽部形狀不規則，鄰近組織大部分為極其重要的敏感器官，是調強放射治療的（IMRT）理想部位之一[1]。近年來，隨著科學技術的進步，放射治療技術不斷發展，放射治療設備越來越先進，為腫瘤患者的精確治療提供了很好的保障。而螺旋斷層調強放射治療（Tomotherapy）作為目前比較高端的放射治療設備已廣泛運用于鼻咽癌患者的放射治療。通過機載的高能X線計算機體層攝影（MVCT）掃描，獲得患者的斷層圖像與計劃系統傳輸的CT圖像進行配準，從而得出擺位誤差數據，進行在線校正，但其結果受配準區域及配準方式的影響。因此，需要一種方便而又準確的配準方式指導臨床應用。本研究通過比較Tomotherapy系統中兩種自動圖像配準技術（骨配準和骨與軟組織配準）的平移及旋轉誤差數據，探討不同配準方式對鼻咽癌患者擺位誤差的影響。

1 資料與方法

1.1 一般資料

隨機選取2016年10月至2017年10月在我院放療中心接受螺旋斷層調強放射治療的鼻咽癌患者22例，其中男13例，女9例，年齡18～76歲，中位年齡46歲。患者均經病理確診為鼻咽癌，并且是首次接受放射治療。

1.2 擺位固定和計劃設計

患者取仰臥位，雙手平放于雙側，輔助使用全碳素纖維頭頸肩固定底板與配套的頭枕底座，根據患者頸部曲度墊以不同斜度的墊塊及肩枕厚度，面上覆蓋頭頸肩熱塑網膜加以固定成型。在飛利浦大孔徑CT下進行定位掃描，掃描層厚3 mm。囑患者平靜自主呼吸，將CT采集的影像傳輸至物理組Tomotherapy計劃系統，經物理師及臨床醫師進行圖像融合處理及靶區勾畫，制定治療計劃經驗證后傳輸到Tomotherapy HD放射治療機及配套的軟件系統。

1.3 圖像采集和配準

每次治療時由2名高年資放射治療師進入機房進行擺位固定，然后進行MVCT掃描。掃描條件選取Normal，掃描層厚為2 mm，掃描范圍為鼻咽部靶區+頸部：上界包含顱底骨和眉弓，下界至第七頸椎下緣。每例患者每天掃描1次，利用Tomotherapy的MVCT掃描圖像與物理組傳輸下來的計劃設計的圖像進行配準。選用自動骨（Bone Technique）配準和骨與軟組織（Bone&Tissue Technique）配準作為配準方式，分別得出患者左右（X軸）、頭腳（Y軸）、腹背（Z軸）方向的線性誤差以及繞此3個方向形成的旋轉誤差（U、V、W）6個方面的配準數據并比較兩組數據。對于自動配準線性誤差超過5 mm、旋轉誤差超過2°的患者認為擺位不合格，需要重新擺位掃描。

1.4 統計學處理

2 結果

本研究中行鼻咽癌Tomotherapy治療22例，共進行MVCT掃描768次，隨機選取150次MVCT掃描數據，所選數據符合正態分布。MVCT掃描獲得的圖像與患者計劃設計的圖像經Tomotherapy機載的自動配準系統進行骨配準和骨與軟組織配準兩種方式配準，分別獲得X、Y、Z、U、V、W這6方面的擺位誤差各150組數據。將6個方向的擺位誤差計量數據進行配對t檢驗，骨配準和骨與軟組織配準兩種配準方式在Y軸、Z軸方向上的平移誤差比較，差異有統計學意義（P＜0.05）；其他4個方向的擺位誤差比較，差異均無統計學意義（P＞0.05）。見表1。

表1 兩種配準方式的擺位誤差比較（±s）

表1 兩種配準方式的擺位誤差比較（±s）

配準方式 X軸（mm） Y軸（mm） Z軸（mm）骨配準 0.946±1.701 0.937±1.059 0.077±1.161骨與軟組織配準 0.920±1.397 1.045±1.167 0.386±1.212 t 0.346 2.293 -4.123 P 0.731 0.025 000配準方式 U（°） V（°） W（°）骨配準 -0.2170±1.201-0.217±1.104 -0.280±0.897骨與軟組織配準 -0.156±1.079 -0.142±0.648 -0.169±0.685 t 0.349 -0.934 -1.850 P 0.728 0.354 0.068

3 討論

放射治療是現階段治療包括頭頸部腫瘤等在內的惡性腫瘤患者的主要手段之一，尤其對于鼻咽癌患者更是首選。放射治療的基本目標是努力提高治療增益比，即最大限度地將放射線的劑量集中到病變（靶區）內，殺滅腫瘤細胞而使周圍正常組織和器官少受或免受不必要的輻射[2]。由于鼻咽癌靶區大而且不規則，重要器官和組織多且都分布在較小的空間內，這對放射治療師的擺位精度提出了更高的要求。鼻咽癌患者放射治療的準確擺位和精確照射是確保鼻咽癌IMRT計劃精確實施的前提。放射治療師如何在平時的工作中減少擺位誤差以提高放射治療的精確性和重復性是關系整個治療計劃成敗的關鍵因素之一[3]。

近年來，隨著醫學影像技術、計算機技術、放射治療設備以及放射治療理念的不斷發展，腫瘤放射治療技術得到了顯著的發展。圖像引導放射治療（imaging-guided radiation therapy，IGRT）以其獨特的引導方式使精確放射治療更為精確，且危及器官得到更好保護[4-5]。Tomotherapy是目前世界領先的放射治療設備，也運用于鼻咽癌患者的放射治療中。它是加速器和螺旋CT技術的完美結合，是一種在CT影像實時引導下的360°全角度照射概念的調強放射治療設備，其中6 MV的X射線用于患者的放射治療，約3.5 MV的扇形光子束則用于采集患者的斷層圖像。但治療期間器官變形、擺位誤差等因素的存在，仍可導致腫瘤局部未控或關鍵器官受到過量照射等問題，影響治療效果[6]。本研究通過比較TOMO機載的MVCT引導下的骨配準和骨與軟組織配準這兩種配準誤差值，尋找一種可指導臨床的配準方法。結果顯示，骨配準和骨與軟組織配準兩種配準方式在Y軸、Z軸方向上的平移誤差比較，差異有統計學意義（P＜0.05）。表明在Y軸和Z軸方向上，骨配準的擺位誤差均值和標準差數值較骨與軟組織配準顯著小，說明骨配準對Y軸和Z軸的擺位糾正效果明顯，而在X軸方向上相差不大。骨配準和骨與軟組織配準兩種配準方式在X軸和繞軸3個方向的擺位誤差比較，差異均無統計學意義（P＞0.05）。分析原因可能為：（1）MVCT掃描獲得的圖像軟組織對比度小于治療計劃傳輸的kV級CT圖像，其配準圖像重合性會帶來不同程度的影響；（2）與Tomotherapy自身特點有關，治療床以恒定速度向前進床，由于身體重力的影響，會導致床面下沉，這樣就給圖像配準帶來Z軸方向上的誤差；（3）與鼻咽癌自身解剖特性有關，鼻咽部骨性標記多而且相對穩定，隨著放射治療的進行骨骼改變比較小，但軟組織隨著腫瘤的退縮，體重的變化，會對圖像的配準產生影響；Hou等[7]通過MVCT發現，體重減輕可能會造成Z軸方向＞3 mm的誤差；再如Mongioj等[8]研究20例鼻咽癌患者的擺位數據，雖然沒有發現擺位偏差與治療進程明顯有關，但體重變化與腫瘤退縮嚴重的患者出現＞3 mm擺位偏差概率大大增加；（4）頭頸部擺位所使用的頭頸肩固定底板與配套的頭枕底座并不適合每例患者使用，放射治療過程中患者體重變化、皮膚反應的增加及軟組織肌肉的變化，特別是頸肩部由患者體重減輕導致熱塑網膜變松所帶來的頸部活動范圍變大都會給固定擺位帶來誤差。許森奎等[9]使用頭頸肩發泡膠對鼻咽癌患者進行個體化固定，值得借鑒。

綜上所述，在鼻咽癌患者的放射治療中，為降低擺位誤差，建議首選骨配準，必要時輔以手動微調直至滿意為止。