錐形束CT聯(lián)合六維床在子宮頸癌放療中的應(yīng)用及靶區(qū)外放邊界的分析研究

王宇留 方涌文 肖亮杰 姚文燕 劉鏢水 林曉生 林承光 方鍵藍(lán)

華南國(guó)家腫瘤實(shí)驗(yàn)室中山大學(xué)腫瘤防治中心放療科，廣州 510060

根據(jù)世界衛(wèi)生組織（WHO）的數(shù)據(jù)，全球每年有新增子宮頸癌病例53 萬(wàn)，約25 萬(wàn)女性因子宮頸癌死亡，其中發(fā)展中國(guó)家女性因子宮頸癌死亡人數(shù)占全球女性因子宮頸癌死亡人數(shù)的80%。西方發(fā)達(dá)國(guó)家由于人乳頭瘤病毒（HPV）疫苗的使用和子宮頸癌的篩查的普及，子宮頸癌的發(fā)病率呈逐年下降趨勢(shì)；在中國(guó)，每年新增子宮頸癌病例約14 萬(wàn)，死亡病例約3.7 萬(wàn)［1］。子宮頸癌治療方法主要有手術(shù)治療和放療，化療廣泛應(yīng)用于與手術(shù)、放療配合的綜合治療和晚期復(fù)發(fā)性子宮頸癌的治療。目前靶向治療、免疫治療及其聯(lián)合治療可用于復(fù)發(fā)或轉(zhuǎn)移子宮頸癌的全身系統(tǒng)性治療。放射治療在子宮頸癌的治療中占有很重要的地位；適用于各期的子宮頸癌：早期的子宮頸癌治療中，根治性的放療可以達(dá)到與根治性手術(shù)等同效果；中晚期（ⅡB～ⅢB 期）的子宮頸癌，放射治療聯(lián)合同步化療是目前治療子宮頸癌的主要治療方式［2-4］。隨著調(diào)強(qiáng)放療的廣泛應(yīng)用，為了能夠?yàn)榛颊咛峁└珳?zhǔn)的放療，除了精確的體位固定和精確的計(jì)劃設(shè)計(jì)外，同時(shí)還要求放療設(shè)備能提供更高的精度，達(dá)到精確治療的目的，而六維（6D）床的應(yīng)用比傳統(tǒng)的三維（3D）床增加了偏轉(zhuǎn)角（Rtn）、俯仰角（Pitch）、翻滾角（Roll）3 個(gè)糾正患者體位的旋轉(zhuǎn)方向，在圖像引導(dǎo)放療中的應(yīng)用范圍更廣。本文通過(guò)對(duì)子宮頸癌患者的研究，探討利用錐形束CT（CBCT）聯(lián)合6D 床在子宮頸癌調(diào)強(qiáng)治療的擺位誤差及外擴(kuò)邊界，為臨床治療計(jì)劃的設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)支持，現(xiàn)報(bào)道如下。

資料與方法

1、一般資料

收集2020年10月至2021年4月在中山大學(xué)腫瘤防治中心美國(guó)生產(chǎn)的Varian Vital_Beam 直線加速器接受容積調(diào)強(qiáng)放射治療（VMAT）的36 例Ⅱb～Ⅳa 期子宮頸癌患者，年齡為35～70歲，中位年齡56歲；卡氏評(píng)分（KPS）＞80 分；病理類型：6例腺癌，30例鱗癌。根據(jù)國(guó)際婦產(chǎn)科聯(lián)盟（FIGO）（2018）分期標(biāo)準(zhǔn)：3 例Ⅱb 期，3 例Ⅲa 期，20 例Ⅲb 期，10 例Ⅳa期，其中單純放療12例，術(shù)后放療24例。入選的患者均為首次就診確診，病理活檢、影像學(xué)檢查確診為子宮頸癌，符合《宮頸癌診斷與治療指南（第四版）》［5］標(biāo)準(zhǔn)。所有患者行盆腔調(diào)強(qiáng)外照射放療，計(jì)劃處方劑量腫瘤靶區(qū)（GTV）為6000 cGy∕25 F，臨床靶區(qū)（CTV）為4500 cGy∕25 F，每周進(jìn)行5次治療。

2、體位固定方法

患者采用1.2 m 長(zhǎng)負(fù)壓真空袋（Klarity 公司生產(chǎn)）仰臥位固定：患者雙手交叉上舉置于頭頂，平躺在放氣后整平的真空袋上，兩腿稍微張開(kāi)，身體自然放松狀態(tài)，真空袋頭部方向固定肩膀，腳的方向?qū)纱笸人苄喂潭〞?huì)陰部，左右方向固定患者身軀兩側(cè)，然后對(duì)真空袋進(jìn)行抽氣形成真空，與患者皮膚充分貼合，直至真空袋呈負(fù)壓狀態(tài)，且雙手按壓不會(huì)變形即完成。

3、方法和數(shù)據(jù)采集

所有宮頸癌患者均使用荷蘭生產(chǎn)的飛利浦的Big Bore大孔徑64排專用放療模擬CT定位機(jī)對(duì)患者進(jìn)行掃描，掃描部位：上腹部+下腹部+盆腔；掃描范圍：上界第十胸椎下緣，下界坐骨結(jié)節(jié)下緣；掃描層距3 mm，重建層厚3 mm。掃描前進(jìn)行膀胱準(zhǔn)備，提前1 h 排空膀胱，然后喝500～1000 ml的水，掃描前用膀胱測(cè)量?jī)x測(cè)膀胱尿量為200～300 ml才予以掃描，掃描時(shí)均為平掃加注射碘帕醇增強(qiáng)掃描。掃描得到定位CT圖像傳到Eclipse計(jì)劃系統(tǒng)，醫(yī)生勾畫(huà)靶區(qū)及危及器官，然后物理師進(jìn)行治療計(jì)劃的設(shè)計(jì)。治療前通過(guò)加速器自帶的KV 級(jí)CBCT 進(jìn)行掃描，得到容積CT 圖像，掃描條件：掃描直徑（Diameter）為46.5 cm，掃描范圍為17.5 cm；管電壓為125 kV，管電流為1080 mAs，掃描加權(quán)CT 劑量指數(shù)（CTDIw）值為1.60 cGy。重建后和定位CT 圖像進(jìn)行配準(zhǔn)，先進(jìn)行3D 配準(zhǔn)，得到3 個(gè)平移方向［左右（RL）、頭腳（SI）、腹背（AP）］的擺位誤差，再次進(jìn)行6D 配準(zhǔn)，得到另外3 個(gè)平移方向LR、SI、AP 以及3 個(gè)繞軸旋轉(zhuǎn)方向（Rtn、Pitch、Roll）的擺位誤差數(shù)據(jù)。

4、統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 21.0 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，計(jì)量資料取絕對(duì)值后，所有數(shù)據(jù)均符合正態(tài)分布，以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，分別進(jìn)行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。根據(jù)外擴(kuò)邊界MPTV=2.5Σ+0.7σ 算出3D 和6D 的外擴(kuò)邊界進(jìn)行對(duì)比，其中Σ 為患者擺位系統(tǒng)誤差的標(biāo)準(zhǔn)差，σ 為患者擺位隨機(jī)誤差的標(biāo)準(zhǔn)差。

結(jié)果

1、CBCT校正下使用3D與6D治療床的差異

計(jì)算平移方向的相應(yīng)外放邊界值（MPTV）結(jié)果3D 和6D的LR、SI、AP 方向的擺位誤差，LR、AP 方向比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.05）；SI方向比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），具體見(jiàn)表1。

表1 36例子宮頸癌患者錐形束CT校正下使用三維和六維治療床線性方向的擺位誤差（mm，±s）

表1 36例子宮頸癌患者錐形束CT校正下使用三維和六維治療床線性方向的擺位誤差（mm，±s）

治療床三維六維t值P值左右2.1±0.91.8±0.62.7790.006頭腳3.2±1.23.2±1.0-1.2000.230腹背2.3±1.22.2±0.83.4000.001

2、在患者的體質(zhì)量指數(shù)（BMI）影響下，治療床旋轉(zhuǎn)方向的分析

根據(jù)中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)BMI值（正常=18.5～23.9，肥胖≥24）把患者分為正常和肥胖2 組，再將患者的Rtn、Pitch 和Roll 方向的誤差與患者的BMI 指數(shù)進(jìn)行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)分析，發(fā)現(xiàn)BMI 的分組中，正常患者與肥胖患者在旋轉(zhuǎn)方向的誤差比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.05），具體見(jiàn)表2。

表2 36例子宮頸癌患者體質(zhì)量指數(shù)不同治療床在旋轉(zhuǎn)方向的誤差（°，±s）

表2 36例子宮頸癌患者體質(zhì)量指數(shù)不同治療床在旋轉(zhuǎn)方向的誤差（°，±s）

體質(zhì)量指數(shù)正常肥胖t值P值例數(shù)2511偏轉(zhuǎn)角0.72±0.300.76±0.322.0070.045俯仰角1.30±0.491.48±0.553.3430.001翻滾角0.78±0.340.92±0.39-3.831＜0.001

3、3D圖像配準(zhǔn)與6D圖像配準(zhǔn)外放邊界

使用外放邊界公式MPTV=2.5∑+0.7σ 計(jì)算3D 圖像配準(zhǔn)與6D 圖像配準(zhǔn)的外放邊界，6D 配準(zhǔn)比3D 配準(zhǔn)在LR、SI 和AP分別減少1.0、2.0、1.6 mm，具體見(jiàn)表3。

表3 36例子宮頸癌患者錐形束CT校正下三維圖像配準(zhǔn)和六維圖像配準(zhǔn)外放邊界（mm）

討論

子宮頸癌是常見(jiàn)的女性惡性腫瘤，其發(fā)生率居女性生殖系統(tǒng)惡性腫瘤之首，常規(guī)的主要治療方式有手術(shù)、放療、化療和基因免疫治療等；而放療作為子宮頸癌的一種重要的治療方式，其優(yōu)勢(shì)在于精確定位、精確計(jì)劃和精確治療［6］。這依賴于先進(jìn)的醫(yī)學(xué)影像技術(shù)的高速發(fā)展，從而大大促進(jìn)了高精度放療得以實(shí)施；直線加速器配備千伏級(jí)的CBCT、高精度6D 床能夠使宮頸癌患者獲益。放射治療適用于早中晚期子宮頸癌患者，放療對(duì)正常組織、器官產(chǎn)生的毒副反應(yīng)和根治劑量是放療的主要矛盾［7］。目前大多數(shù)子宮頸癌患者放療都是采用3D 圖像校正，因常規(guī)治療床只有x、y、z 3個(gè)方向的直線運(yùn)動(dòng)和治療床整體繞等中心的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，所以誤差測(cè)量只能局限在3D 方向上的線性校正；6D 床有x、y、z 3 個(gè)方向的直線運(yùn)動(dòng)和繞Rx、Ry、Rz 3 個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，比傳統(tǒng)的3D 床多了繞Rx、Ry、Rz 方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)［8］。有學(xué)者研究表明，6D 放射治療床各參數(shù)具有較高的精度，且運(yùn)行穩(wěn)定性良好，可滿足精準(zhǔn)放射治療的臨床需求［9］。本文通過(guò)對(duì)比分析3D圖像配準(zhǔn)和6D圖像配準(zhǔn)，發(fā)現(xiàn)3D 和6D 在LR、AP 2 個(gè)方向比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.05），在SI 方向比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），本研究表明，6D 圖像配準(zhǔn)聯(lián)合6D 床糾正Rx、Ry、Rz 3 個(gè)方向上的旋轉(zhuǎn)誤差，在LR 和AP 方向上可以適當(dāng)?shù)慕档蛿[位誤差，對(duì)治療計(jì)劃的設(shè)計(jì)提供可行性參考，從而達(dá)到降低正常組織的受量，同時(shí)提高腫瘤靶區(qū)的照射劑量的目的，進(jìn)一步改善患者的預(yù)后。付秀根等［10］認(rèn)為旋轉(zhuǎn)誤差是影響線性誤差的重要因素，因此在日常擺位中應(yīng)當(dāng)?shù)玫街匾暋Ｔ赟I 方向比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義有多方面的影響，一是與患者治療時(shí)自身?xiàng)l件如膀胱充盈度有很大關(guān)系，難以做到與CT 定位掃描時(shí)一致的狀態(tài)；二是與患者的體型相關(guān)，肥胖患者由于皮膚的牽拉，從而影響正確擺位，這些影響可以通過(guò)對(duì)靶區(qū)與周邊正常組織輪廓6D 圖像配準(zhǔn)聯(lián)合6D 床的在線糾正，使患者得到更精確到治療。

子宮頸癌患者由于伴隨營(yíng)養(yǎng)攝入不足、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)丟失、放射性腸炎等情況，導(dǎo)致在放療期間體質(zhì)量大幅變化，繼而影響放療擺位精度，而B(niǎo)MI作為評(píng)估人體胖瘦程度的標(biāo)準(zhǔn)，可間接反應(yīng)皮下脂肪厚度［11］。許多研究表明，肥胖是影響子宮頸癌放療患者擺位誤差的重要因素之一，隨著身體質(zhì)量指數(shù)的增加，擺位難度增加，擺位誤差數(shù)值也會(huì)稍變大［12-13］。本文根據(jù)患者的BMI 對(duì)患者進(jìn)行分組，再將患者的Rtn、Pitch和Roll方向的誤差與患者的BMI指數(shù)進(jìn)行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)正常與肥胖患者的Rtn、Pitch、Roll 方向的旋轉(zhuǎn)擺位誤差比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.05）；分析結(jié)果中顯示，無(wú)論BMI 數(shù)值代表正常或者超重的患者，都會(huì)存在擺位誤差，但是BMI 數(shù)值越大的患者在3個(gè)旋轉(zhuǎn)方向的擺位誤差越大，因此我們?cè)趯?shí)際治療中需要重點(diǎn)關(guān)注患者體位的變化并及時(shí)校正，降低系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差，提高患者的精確治療。

近年來(lái)隨著醫(yī)學(xué)影像技術(shù)的快速發(fā)展，圖像引導(dǎo)放療（IGRT）技術(shù)的廣泛應(yīng)用，子宮頸癌患者也逐步利用已有的諸如電子射野影像裝置（EPID）、CBCT等圖像引導(dǎo)技術(shù)進(jìn)行放射治療［14-15］。子宮的生理解剖結(jié)構(gòu)具有特殊性，子宮頸癌術(shù)后患者因行子宮、附件組織的摘除以及盆腔的淋巴清掃［16］，擺位誤差主要由治療時(shí)患者分次間直腸直徑、膀胱充盈度、體質(zhì)量改變、皮膚牽拉和分次內(nèi)器官如腸道的蠕動(dòng)所引起，所以放療計(jì)劃的設(shè)計(jì)除了需要考慮腫瘤靶區(qū)外，還要考慮周邊器官的受量；子宮切除術(shù)以后，陰道由于固定減少，每天以一種隨意的方式運(yùn)動(dòng)，并且這種運(yùn)動(dòng)跟膀胱充盈程度、直腸排空程度的改變不具有相關(guān)性；以上情況都有可能使治療時(shí)腫瘤靶區(qū)脫離照射野，從而使腫瘤靶區(qū)的所受劑量降低，腫瘤的控制率也隨著降低，腫瘤復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移的概率隨著增加［17-18］。本研究對(duì)3D 圖像配準(zhǔn)和6D 圖像配準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比分析，得到對(duì)應(yīng)的外放邊界為：3D 圖像配準(zhǔn)（LR 8.2 mm，SI 10.2 mm，AP 6.9 mm），6D 圖像配準(zhǔn)（LR 7.2 mm，SI 8.2 mm，AP 5.3 mm）；由此看出6D圖像配準(zhǔn)比3D圖像配準(zhǔn)在LR、SI 和AP 方向外擴(kuò)邊界分別減少1.0、2.0、1.6 mm，可為臨床治療計(jì)劃的設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)支持。

在子宮頸癌的調(diào)強(qiáng)放療中，通過(guò)CBCT 聯(lián)合6D 治療床在線糾正，6D 圖像配準(zhǔn)優(yōu)于3D 圖像配準(zhǔn)；通過(guò)外放邊界公式計(jì)算出6D 圖像配準(zhǔn)的外放邊界比3D 圖像配準(zhǔn)的外放邊界小，這對(duì)于在臨床上子宮頸癌的放療使用6D 圖像配準(zhǔn)聯(lián)合6D 床比單使用3D 床更具有優(yōu)勢(shì)，能夠減少靶區(qū)周圍正常組織受量，提高腫瘤放療的精確性；同時(shí)在6D 圖像配準(zhǔn)聯(lián)合6D 治療床使用時(shí)，臨床治療計(jì)劃靶區(qū)外放邊界可以適當(dāng)減少。本研究還有不足之處，由于大多數(shù)患者行子宮摘除術(shù)后，膀胱對(duì)尿感不敏感，所以每次治療前膀胱準(zhǔn)備的尿量與定位CT 掃描時(shí)不能完全一致，對(duì)擺位誤差會(huì)產(chǎn)生一定的影響，在后續(xù)的研究中，如果采用膀胱B 超測(cè)量?jī)x對(duì)治療前的患者測(cè)尿量，跟定位CT 掃描時(shí)基本上一致時(shí)才予以治療，這樣就能盡量降低擺位誤差，使患者得到更精準(zhǔn)的治療［19］。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突