錐形束CT評估鼻咽癌調強放療擺位誤差及其對劑量分布的影響

徐 升 張軍寧 周菊英 符天曉 徐久宏 陳 龍 陳 浩

本文運用Varian23EX機載千伏級錐形束CT(Kilovolt cone-beam CT，KV-CBCT)掃描鼻咽癌調強放療患者，研究擺位誤差對劑量的影響。

1 資料與方法

1.1 一般資料

2011年4月至2013年2月我院收治的初治鼻咽癌患者15例，病理活檢證實均為低分化鱗癌，年齡23～65歲，中位年齡58歲。其中男性11例，女性4例，卡氏評分標準(karnofsky performance status，KPS)≥80。所有患者放療前輔助檢查與處理：血常規、肝腎功能、胸部正側位片、腹部B超、鼻咽部和頸部增強CT和MIR掃描、放療前口腔病處理。

1.2 主要設備

Varian公司23EX醫用直線加速器及機載OBI-CBCT圖像采集與處理平臺；Siemens歡悅CT模擬定位機；Varian公司的Eclipse治療計劃系統；Medtec公司碳素纖維底架及頭枕；Medtec公司頭頸肩熱塑膜固定面罩；Lap-laser公司三維坐標定位系統等。

1.3 方法

1.3.1 定位與影像檢查 患者取仰臥位，用頭頸肩熱塑面罩固定于碳素纖維底板上，在CT模擬掃描時確定體表三點標記。掃描范圍上界達頭頂，下界達鎖骨頭下20 mm，鼻咽及頸部擬治療區域3 mm薄層掃描，其余區域層間距5 mm掃描。每位患者治療過程中行6次CBCT掃描：即首次治療時及其后每周1次，15例患者總共90次掃描。以計劃中心點為原點建立三維坐標系，獲得左右X軸(右側為正)、頭腳Y軸(腳側為正)、腹背Z軸(腹側為正)及水平面旋轉(順時針為正)的擺位偏差數值，其后治療床自動糾正擺位誤差實施治療。

1.3.2 靶區定義 根據ICRU50號和62文件原則勾畫靶區和重要器官：腫瘤靶區(gross tumor volume，GTV)，其中GTVnx(GTV nasophaiynx)代表原發腫瘤大體瘤體積，GTVnd(GTV node)代表轉移淋巴結大體瘤體積。CTV1代表原發灶臨床靶體積，CTV2包涵CTV1及全部鼻咽腔預防照射區。CTVnd包涵GTVnd及頸部預防照射區。計劃靶區(planning target volume，PTV)為上述對應各靶區外擴5～10 mm確定。GTVDX表示X%的體積的受照劑量。

1.3.3 未作糾正的劑量分布與原計劃比較 將每例患者不做修正的實際治療中心移植至該患者定位CT或MR圖像中，其余參數不變，包括射線角度、射野形狀、處方劑量、危險器官限值等，不進行重新優化，此時劑量曲線分布情況及DVH(Dose-volume histogram)圖反映出該患者不作糾正時靶區和危及器官受照劑量。

1.4 統計分析

2 結果

2.1 在三維方向及水平旋轉方向的擺位誤差

15例患者90次CBCT掃描在X、Y、Z和旋轉方向上的擺位誤差見表1。

表1 15例患者錐形束CT掃描在X、Y、Z方向及旋轉誤差

Max為單次最大誤差，Min為單次最小誤差。

2.2 擺位誤差對靶區劑量分布的影響

在定位CT片上以未作糾正的中心模擬劑量分布與原始計劃作比較，兩者各靶區劑量參數減少率見表2。

表2 未糾正中心劑量分布與原始定位計劃劑量減少率比較/%

2.3 擺位誤差對OAR(organs at risk)劑量分布的影響

擺位誤差對OAR劑量分布的影響見表3。

3 討論

放射治療是鼻咽癌的首選治療方案，用調強技術治療鼻咽癌受到熱切關注[1]。而控制擺位誤差是放療

質量保證的重要一環，成為目前研究的熱點。

糾正放療擺位誤差的方法有：射野驗證片只能依靠二維重建，利用骨性標志進行比較；電子門電路成像(EPID)雖具有實時優勢，但圖像分辨率較低，不能進行旋轉誤差的糾正；治療療程中利用CT模擬機測量缺乏實時性，不能得到因治療室與模擬CT室的差異引起

表3 危及器官劑量分布變化率/%

危及器官 DmaxD1腦干-3.14～12.58-3.081～0.97脊髓-2.91～21.36-2.01～7.56*視交叉-7.25～14.77-7.13～13.25腮腺-13.87～18.72△-6.84～9.21▲

觀察指標：*為D1cc，△為D50，▲為Dmean，其中Dmax為該組織最大受照劑量，D1為該組織1%體積受照劑量，D1cc為l立方厘米體積受照劑量，D50為50%體積受照劑量，Dmean為平均受照劑量。

的誤差；機載MV-CBCT利用加速器的高能X線實時成像，對軟組織分辨率差。機載KV-CBCT不僅可以實時形成骨和軟組織分辨率均很高的三維容積圖像，而且圖像與計劃CT圖像成像條件更為接近，可以通過自動或加手動方式與計劃CT圖像在線匹配，進行靶區和周圍器官的大小、形狀、位置匹配；精準糾正放療體位改變引起線性和旋轉誤差，監測和通過相應措施糾正治療過程中腫瘤或正常組織變形所帶來的劑量學變化。按照Bijhold 等[2]的方法，把擺位誤差分解為系統誤差(∑)和隨機誤差(δ)。∑為所有分次擺位誤差的平均值，δ為所有分次擺位誤差的標準差。應用Stroom等[3]推薦公式MPTV=2∑+0.7δ(可使99%臨床靶體積包含在95%的處方劑量線范圍內)來計算臨床體積到計劃體積的外放邊界(MPTV)。在本研究中，放療中心點系統誤差在X、Y、Z三維方向上平均值分別為0.96 mm、-1.32 mm、0.78 mm，旋轉偏差為-0.83度；隨機誤差為1.53 mm、2.42 mm、1.22 mm，旋轉偏差為0.98度(P<0.05)。可得出我科鼻咽癌MPTV的最小值：X、Y、Z方向分別為2.99 mm、3.63 mm、2.31 mm。Pehlivan 等[4]研究認為：系統誤差為不超過1 mm，隨機誤差在2 mm左右。本研究在系統誤差較之偏大，隨機誤差相仿。Dionisi等[5]研究認為：系統誤差在1.0～1.2 mm之間，隨機誤差在1.4～1.9 mm波動。與本研究比較有一定不同。考慮機器條件和熱塑膜面罩制作等實驗情況有所不同使然。

臨床研究發現3%～5%的劑量改變可使腫瘤放療的有效率下降及正常組織并發癥增加。ICRU24號報告指出靶區劑量偏離5%可能使原發灶失控或并發癥增加。在本研究中，雖然有擺位誤差等因素的存在，GTVnxD95、GTVndD95、CTV2D95、PTV2D95和PTVndD95的劑量變化都有統計學意義(P<0.05)，但變化范圍都小于3%(與計劃設計比較)，滿足臨床劑量、體積優化要求。但周圍危及器官的劑量變化顯著，在本究研中，腦干Dmax與原計劃比較最大增加率達12.58%，脊髓為21.36%，視交叉為14.77%，腮腺D50最大增加率達18.72%。這對保護腦干、脊髓、腮腺等周邊重要組織非常不利。王鑫等[6]報告：在鼻咽癌調強放療中，當擺位誤差為2 mm時，GTV D95、PTVD95均未出現劑量減少超過3%，而OAR劑量超過原計劃5%～10%的機會增多。在線校正擺位誤差對降低OAR的劑量可能更有現實意義。當然，影響腫瘤、危及器官吸收劑量與原始定位計劃出現偏差還有其它因素，包括患者的呼吸運動、患者體重變化、療程中瘤體變化、正常組織的變形等等，但擺位誤差是其中很重要的一個方面。

總之，鼻咽癌做調強放療時使用影像引導放療能發現并糾正擺位誤差，提高放療準確性，對保護周邊組織、降低放療副作用優勢明顯。是精確放療質量控制與保證的行之有效的手段。但由于用CBCT修正一次擺位誤差大概花費10 min時間，動調調強放療時間也在10 min左右，危重或年老體弱患者不適合作為常規使用。此外機器負荷、人力限制，患者額外輻照等也限制了其使用頻率。

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[4] Pehlivan B，Pichenot C，Castaing M，et al.Interfractional set-up errors evaluation by daily electronic portal imaging of IMRT in head and neck cancer patients〔J〕.Acta Oncol，2009，48(3)：440-445.

[5] Dionisi F，Palazzi MF，Bracco F，et al.Set-up errors and pl-anning target volume margins in head and neck cancer radiotherapy： a clinical study of image guidance with on-line beam computed tomography〔J〕.Int J Clin Oncol，2013，18(3)：418-427.

[6] 王 鑫，胡超蘇，應紅梅，等.擺位系統誤差對鼻咽癌放療劑量分布的影響〔J〕.中國癌癥雜志，2008，18(8)：620-625.