應(yīng)用CBCT技術(shù)測量分析鼻咽癌VMAT治療期間每周分次間及不同部位的擺位誤差

熊文敏 謝 琛 羅 晗 龔曉昌 龔巧英 邱 楊 王小平 張 云 袁承浪 劉全全

1 資料與方法

1.1 一般資料

前瞻性收集2019年1月至2020年12月期間在江西省腫瘤醫(yī)院接受VMAT治療的初診鼻咽癌患者共50例，其中男性35例，女性15例。所有患者都經(jīng)病理確診，同時不伴遠處轉(zhuǎn)移。根據(jù)國際抗癌協(xié)會UICC第八版分期確定TNM分期(表1)。

表1 50例鼻咽癌患者TNM分期/例

1.2 治療方法

患者采用仰臥位，采用頭頸肩熱塑模固定體位；采用碘造影劑對比增強CT掃描，掃描范圍從顱頂至胸骨柄下2 cm，層厚3 mm，掃描后將影像傳輸至pinnacle 9.2放療計劃系統(tǒng)，與治療前鼻咽部磁共振融合進行靶區(qū)勾畫。靶區(qū)勾畫及處方劑量參照2010年鼻咽癌調(diào)強放療靶區(qū)及劑量設(shè)計指引專家共識[1]。靶區(qū)定義參照ICRU83號文件，PTV由計劃系統(tǒng)在CTV基礎(chǔ)上統(tǒng)一外擴3 mm形成。所用患者使用Eclipse計劃系統(tǒng)使用逆向優(yōu)化算法，采用雙弧容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強，由臨床醫(yī)生和物理師完成計劃設(shè)計評估后治療。

1.3 CBCT掃描

應(yīng)用VARIAN OBI(On-board imaging)系統(tǒng)對首次接受治療的患者進行KV級CBCT掃描，以后每位患者每周進行一次放療前CBCT掃描，誤差大于3 mm給予擺位校正，校正合格后進行治療。CBCT掃描使用全分辨率重建模式，重建矩陣512×212，重建厚度為3 mm，機架旋轉(zhuǎn)200度從22度至178度掃描，將掃描的影像與定位CT進行圖像配準(zhǔn)，共獲取約1000幅圖像。

1.4 圖像配準(zhǔn)及擺位誤差

采用VARIAN公司的OBI系統(tǒng)配置軟件對采集的圖像進行配準(zhǔn)。配準(zhǔn)首先采用自動配置，然后以相同部位的CBCT與定位CT的骨性標(biāo)志物為匹配點進行手動配準(zhǔn)，其中翼突代表頭部，第1～3頸椎代表上頸部，第4～7頸椎代表下頸部。測出上述解剖區(qū)域3個方向(上下、左右、頭腳)的擺位誤差。

1.5 統(tǒng)計學(xué)方法

2 結(jié)果

2.1 分次間擺位誤差隨治療時間的變化趨勢

50例患者接受了CBCT掃描，治療期間平均擺位誤差X(0.96±0.77)mm，Y(0.88±0.76)mm，Z(0.94±0.79)mm。治療期間第4周起，各方的擺位誤差較首次治療有統(tǒng)計學(xué)差異，提示放療第4周起患者擺位誤差有明顯變化，需要修正后治療。見表2。

表2 分次間每周擺位誤差統(tǒng)計數(shù)據(jù)

2.2 不同部位擺位誤差

以相同部位的CBCT與定位CT的骨性標(biāo)志物為匹配點進行手動配準(zhǔn)，其中各個部位的擺位誤差見表3。頭部擺位誤差與整體相當(dāng)，無統(tǒng)計學(xué)差異。上頸部及下頸部擺位誤差明顯大于整體擺位誤差，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。

表3 整體、頭部及頸部X、Y、Z方向的擺位誤差比較

2.3 外擴邊界

根據(jù)患者擺位誤差，計算出系統(tǒng)誤差及隨機誤差，根據(jù)CTV外擴PTV邊 界MPTV=2.5Σ+0.7σ，具體見表4。在整體結(jié)構(gòu)中、MPTV在三維方向外擴范圍分別為2.62 mm、2.50 mm、2.63 mm。而以頭部骨性結(jié)構(gòu)為匹配點，MPTV在三維方向外擴范圍分別為2.77 mm、2.81 mm、2.94 mm。以上頸部骨性結(jié)構(gòu)為匹配點MPTV在三維方向外擴范圍分別為3.72 mm、4.40 mm、4.05 mm。以下頸部骨性結(jié)構(gòu)為匹配點MPTV在三維方向外擴范圍分別為3.68 mm、4.19 mm、4.16 mm。

表4 整體、頭部及頸部系統(tǒng)誤差、隨機誤差及外擴范圍PTV邊界/mm

3 討論

放射治療是鼻咽癌主要的治療手段之一，臨床上不可避免出現(xiàn)擺位誤差，所以在臨床靶區(qū)的基礎(chǔ)上外擴一定間距形成計劃靶區(qū)可減少擺位誤差帶來的劑量學(xué)誤差。容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強放療(volumetric modulated arc therapy，VMAT)技術(shù)是目前最先進的放射治療技術(shù)之一，其通過對機架旋轉(zhuǎn)速度、劑量率、多葉光柵移動速度進行連續(xù)調(diào)整，在任意角度使用容積技術(shù)對患者進行治療，縮短了治療時間、適應(yīng)性更加好[4]。容積調(diào)強廣泛應(yīng)用于臨床，但與傳統(tǒng)調(diào)強治療相比容積調(diào)強的擺位誤差是否一致，尚未有臨床定論。隨著新的放療技術(shù)的應(yīng)用及對患者個體化治療的發(fā)展，對治療的精確性要求越來越高。在確保高劑量區(qū)覆蓋腫瘤的同時減少正常組織損傷成為臨床研究的焦點問題。對于鼻咽癌來說，目前有關(guān)容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強的擺位誤差是否與傳統(tǒng)調(diào)強放射治療一致的研究較少。因此確定容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強放射治療技術(shù)應(yīng)用于鼻咽癌的擺位誤差，觀察不同時間、不同區(qū)域的擺位誤差有助于我們更好發(fā)揮新技術(shù)的優(yōu)勢。

對比傳統(tǒng)的電子射野影像系統(tǒng)(EPID)觀察擺位誤差，CBCT是研究腫瘤擺位誤差的理想手段，它具有更高的組織分辨率，接受的輻射劑量更小，可以提高擺位精度，減少周圍正常組織的照射[5]。在匹配過程中，通過實時監(jiān)測方法，實時測量及校正，降低系統(tǒng)誤差及隨機誤差，提高了治療的精度[6]。21世紀(jì)初荷蘭學(xué)者Hurkmans等對頭頸腫瘤擺位誤差的研究進行文獻回顧，結(jié)果發(fā)現(xiàn)頭頸腫瘤的Σ和σ分別為1.6～4.6 mm和1.1～2.5 mm[7]。徐升等應(yīng)用CBCT研究鼻咽癌調(diào)強放射治療擺位誤差，發(fā)現(xiàn)放療中心點Σ在 X、Y、Z 三維方向上平均值分別為 0.96 mm、-1.32 mm、0.78 mm，σ為 1.53 mm、2.42 mm、1.22 mm，MPTV的最小值：X、Y、Z 方向分別為 2.99 mm、3.63 mm、2.31 mm[8]。吳偉等的研究結(jié)果也基本一致，MPTV 在三維方向分別為 3.8 mm、4.3 mm 和 3.3 mm[9]。本研究中發(fā)現(xiàn)在我們行VMAT放射治療的隨機誤差為0.82 mm、0.76 mm、0.84 mm，而系統(tǒng)誤差為0.82 mm、0.86 mm、0.75 mm，MPTV在三維方向外擴為2.62 mm、2.50 mm、2.63 mm?？梢钥闯鯲MAT在各方向擺位誤差Σ及σ較傳統(tǒng)調(diào)強放療技術(shù)有一定的減少。我們的研究結(jié)果與傅萬凱等[10]的研究結(jié)果比較一致，擺位誤差的減少可能是因為容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強縮短了治療時間，提升患者治療舒適度，提高了患者擺位依從性。Hoogeman發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)誤差會隨每次治療時間延長逐漸增大[11]，這也印證了治療時間的縮小能降低擺位誤差。因此容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強放射治療在減少擺位誤差方面較傳統(tǒng)調(diào)強放射治療有一定優(yōu)勢。

既往研究發(fā)現(xiàn)，隨著放射治療時間的推移，腫瘤會進行性縮小，同時由于放化療帶來的副反應(yīng)，患者體重下降，面罩的適形性下降，放療精準(zhǔn)性可能降低。Den等發(fā)現(xiàn)鼻咽癌放療后3周的MPTV明顯增大[12]。在本研究中發(fā)現(xiàn)類似的變化趨勢，擺位誤差會隨著治療時間逐漸增大，在第4周差異出現(xiàn)統(tǒng)計學(xué)差異。因此，為了提高鼻咽癌放療的精確度，建議在治療4周根據(jù)患者腫瘤消退情況及患者形體變化進行在線校正，必要時重新設(shè)計放療計劃。

早在2011年研究人員在臨床中觀察到頭部區(qū)域放療誤差大于頸部區(qū)域放療誤差[13]，蘇霽清等證實鼻咽癌患者上頸部及下頸部放療擺位誤差在X及Z方向均大于頭部區(qū)域[14]。在我們的研究中發(fā)現(xiàn)，上頸部與下頸部擺位誤差無明顯區(qū)別，但是在頭腳、左右及前后方向上頸部及下頸部擺位誤差均大于頭部區(qū)域，差別具有統(tǒng)計學(xué)意義。臨床上認為頸椎活動度大于頭部區(qū)域，隨著治療時間延長，患者消瘦頸部軟組織減少及放射性皮炎引起患者接觸面罩時疼痛等原因都可能是頸部擺位誤差大于頭部的原因。因此在臨床中需要通過提高頸部的體位固定精度和治療技師擺位的精確性，減少頸部放療誤差。

綜上所述，本研究發(fā)現(xiàn)各方向上誤差的鼻咽癌VMAT技術(shù)的MPTV 為3.3～4.3 mm，應(yīng)用CBCT對頭頸肩固定的鼻咽癌放療分析發(fā)現(xiàn)，在治療的第4周開始擺位誤差出現(xiàn)明顯變化，需要通過在線校正或者計劃修正減少治療誤差。同時頭部區(qū)域擺位誤差小于頸部區(qū)域擺位誤差，因此在臨床工作中必須核對配準(zhǔn)圖像，觀察CBCT掃描得到的圖像中各個部位，特別是頸部的解剖結(jié)構(gòu)是否與定位CT完全重合以提高治療精度。本研究結(jié)果對我院鼻咽癌 VMAT邊界外放有一定的參考價值，值得進一步研究并進行推廣。