鼻咽癌患者在大孔徑定位CT機下首次復位的擺位誤差及其對劑量學的影響

郭飛寶

福建醫科大學附屬第一醫院放療科 （福建福州 350005）

鼻咽癌是我國常見的惡性腫瘤之一，由于其位置的特殊性導致手術切除困難，放射治療是臨床治療鼻咽癌患者的主要手段之一。隨著精確放射治療技術的逐步應用及發展，在放療過程中，腫瘤靶區得到高劑量的照射，同時周圍正常器官的受照劑量明顯地減少，從而增加了腫瘤靶區與其周圍正常組織的劑量梯度變化。精確放射治療技術的運用，要求有效控制放射治療過程各個環節的誤差[1]。近年來，隨著醫學影像技術的發展，以大孔徑定位CT機為基礎的精確放射治療已成為放射治療的發展趨勢[2]。

目前，圖像引導放射治療（image guide radiation therapy，IGRT）技術的應用越來越廣泛，但國內放療科的直線加速器除了承擔患者每日繁重的治療任務外，還經常需要運用錐形束 CT（cone-beam computer tomography，CBCT）進行擺位誤差監控。目前，很多醫院的放療科為提高放射治療的工作效率，已將放射治療首次復位的位置驗證放在大孔徑定位CT機上進行。本研究擬探討鼻咽癌患者大孔徑定位CT機進行首次復位后，其機載系統和放射治療計劃系統（radiation therapy planning system ，TPS）分別與定位 CT 進行匹配比對產生的兩組擺位誤差的差異，以及擺位誤差對靶區及危及器官受量的劑量學影響，以為精準放射治療提供指導。

1 資料與方法

1.1 一般資料

隨機選取2019年4—8月于我院進行放射治療的鼻咽癌患者29例，其中男26例，女3例；年齡23～76歲，中位年齡50歲。

1.2 方法

1.2.1 固定體位、定位CT圖像獲取及計劃設計的傳輸

患者均取仰臥位，通過Klarity 的頭頸肩定位膜、透明C型頭枕和一體化固定體架行體位固定；采用大孔徑定位CT 機（SIEMENS SOMATOM Definition AS）掃描，掃描范圍上界為頭頂，下界為鎖骨頭下2 cm，掃描層厚3 mm；將定位CT 圖像通過網絡傳輸至Raystation TPS（V4.7.5）中，由主治醫師進行靶區勾畫，物理師進行放射治療計劃設計，隨后將定位CT 圖像、計劃中心點（ISO）、定位參考點（Ref）等以DICOM文件形式傳送至大孔徑定位CT機的Panther TPS。

1.2.2 放射治療首次復位的圖像獲取

（1）由2位CT技師協助患者擺放放射治療體位并進行體位固定；（2）根據Ref與ISO的位置關系，通過對大孔徑定位CT床值的左右、進出和升降3個方向的移動，最終使患者位于ISO點，并用直徑1 mm球形鉛點進行標記；（3）用大孔徑定位CT機進行掃描并獲取首次復位的CT圖像，CT 掃描參數與定位CT一致；（4）根據鉛點位置在首次復位的CT圖像上加十字坐標系，并回傳至Raystation TPS。

1.2.3 兩種系統不同配準方式對首次復位的圖像配準比對

利用大孔徑定位CT機載系統的Panther TPS5.20的軟件（由美國Prowess Inc.公司研發），調取該鼻咽癌患者的首次復位計劃信息，并對定位CT圖像的ISO點加上十字坐標系；以定位CT圖像為基準圖像，根據圖像的解剖結構和骨性標志進行手動圖像配準，從而獲取患者進出、左右、升降的擺位誤差數據，并將此組數據命名為CT組。

采用Raystation TPS的圖像融合模塊，通過圖像自動配準與手動調整相結合的技術，得到一組左右、進出和升降的擺位誤差數值，記錄數據并命名為TPS組。

1.2.4 CT復位計劃劑量學參數

采用Raystation TPS將原計劃的ISO移至CT復位后得到新的ISO2位置，獲取新的CT復位計劃，從而得到一組新的劑量學數據。

1.3 臨床評價

（1）比較兩組進出、左右和升降的擺位誤差。（2）CT復位計劃與原計劃中靶區劑量學比較，靶區劑量學的評估指標包括：覆蓋2% 計劃靶區（planning target volume，PTV）的照射劑量（D2）、覆蓋50%PTV的照射劑量（D50），覆蓋95%PTV的照射劑量（D95）、覆蓋98%PTV的照射劑量（D98）、不均勻度指數（heterogeneity index，HI）、靶區劑量適形度指數（conformity index，CI）。

1.4 統計學處理

采用SPSS 20.0統計軟件進行數據分析，根據數據分別采用非參數檢驗Wilcoxon法、配對t檢驗分析，P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 擺位誤差分析

因數據為配對資料且不服從正態分布，故采用非參數檢驗Wilcoxon法比較TPS組與CT組左右、進出、升降的差異，結果見表1。兩組左右、升降的擺位誤差比較，差異均無統計學意義（P＞0.05）；TPS組進出擺位誤差大于CT組，差異有統計學意義（P＜0.05）。

表1 29例鼻咽癌患者兩種系統不同配準方式的左右、進出和升降比較[mm，M（P25，P75）]

2.2 靶區劑量學分析

CT計劃在PTV中D95、D98、HI、CI均大于原計劃參數值（P＜0.05），見表2。

表2 29例鼻咽癌患者CT復位計劃與原計劃中各參數比較結果（x-±s）

2.3 正常器官劑量學分析

29例鼻咽癌患者 Spinal cord-PRV Dmax的 CT 復位計劃和原計劃對比分析，差異有統計學意義，其他參數的CT復位計劃和原計劃對比分析，差異均無統計學意義，見表3。

3 討論

近年來，鼻咽癌發病率呈逐年上升趨勢，嚴重影響患者生命質量[3-4]。隨著放射治療的發展，大孔徑定位CT機得到廣泛應用，同時其質量控制和質量保證比普通診斷CT更加嚴格，從而可得到更好的圖像質量與精度誤差[5-6]。除患者的CT定位之外，有部分放療科已應用大孔徑定位CT機開展患者的首次復位。目前此類研究較少，相關的文獻較多是關于CTvision和MV-CBCT、kV-CBCT之間的特點、擺位誤差分析、技術應用以及治療流程[7-8]。

擺位誤差的大小反映了放射治療的精確性與重復性，是影響放射治療精確度的重要因素[9]。另外，在鼻咽癌患者的放射治療過程中，一些器官較容易發生形態變化，比如腫瘤、腮腺等，利用大孔徑定位CT機重新定位可及時修正計劃，實現鼻咽癌自適應放射治療中劑量的變形與積累[10-12]。

本研究中，TPS組與CT組左右和升降擺位誤差比較，差異無統計學意義（P＞0.05）；進出方向擺位誤差，TPS組大于 CT組（P＜0.05）；考慮到CT掃描層厚為3 mm，進出可能出現2層鉛點，造成統計時的擺位誤差；當CT復位計劃擺位誤差＜2 mm時，在PTV中D95、D98、HI、CI大于原計劃參數值（P＜0.05），說明計劃中心位置的改變會對腫瘤靶區有影響。對于危及器官，除了Spinal cord-PRV的Dmax參數外，其他參數差異均無統計學意義（P＞0.05），分析原因可能為，脊髓與腦干銜接處進出方向劑量受腦干影響，其Dmax差異有統計學意義。

表3 29例鼻咽癌患者CT復位計劃與原計劃中各參數比較結果（cGy，±s）

表3 29例鼻咽癌患者CT復位計劃與原計劃中各參數比較結果（cGy，±s）

注：VD=接受DGy或以上的靶器官占總容積的比例

項目參數Spinal cord-PRV Brain stem-PRV Lens-L Lens-R Optic nerve-L D2 Dmax D2 Dmax D2 Dmax D2 Dmax D2 Dmax CT復位計劃 4 095.59±340.024 044.28±252.60 5 397.41±470.646 151.38±582.41 616.03±270.82622.38±275.25 640.45±258.27 655.83±270.64 4 123.55±1784.574 247.55±1786.78原計劃 4 675.48±499.924 431.41±159.15 5 427.72±478.196 067.66±578.90 644.28±226.67654.14±231.14 654.97±213.58 673.45±211.82 4 353.69±1412.984 527.69±1408.11 t 1.440 2.973 -1.046 1.796 -1.421 -1.576 -0.884 -0.796 -1.386 -1.665 P 0.161 0.006 0.304 0.083 0.166 0.126 0.384 0.433 0.177 0.107項目參數Optic nerve-R Optic chiasm Parotid gland-L Parotid gland-R D2 Dmax D2 Dmax 平均 V30 V35 平均 V30 V35 CT 復位計劃 4 142±1825.15 4 142.31±1968.24 3 691.76±2016.483 775.52±2035.9 3 619.72±426.18 52.21±11.61 43.10±11.43 3 784.1±1012.14 57.58±17.51 49.23±17.82原計劃 4 321.31±1503.794 477.62±1476.57 3 738.97±1886.993 841.07±1885.74 3 676.76±460.86 53.14±10.72 44.33±10.45 3 793.34±960.65 57.31±16.65 214.09±888.69 t-1.001 -1.508 -0.503 -0.721 -1.498 -1.123 -1.413 -0.21 0.299 -0.998 P 0.325 0.143 0.619 0.477 0.145 0.271 0.169 0.835 0.767 0.327

綜上所述，在大孔徑CT定位機對鼻咽癌患者進行首次復位時，其機載系統的配準方式為手動，而TPS為自動結合手動配準，其機載系統配準精度有待進一步的提高。2 mm以內的進出擺位誤差對于靶區、危及器官劑量學的影響，督促我們進一步提高鉛點的精細程度和圖像配準的準確性，讓精確的放射治療劑量得到落實，從而提高患者的治療效果。