螺旋斷層放射治療在肺部腫瘤不同配準部位獲得的擺位誤差研究

尹貽才 李雙雙 劉 娟 周 霞 閆 婧?

螺旋斷層放射治療在肺部腫瘤不同配準部位獲得的擺位誤差研究

尹貽才 李雙雙 劉 娟 周 霞 閆 婧?

目的 研究螺旋斷層放射治療（Tomotherapy）在肺原發及轉移瘤中使用不同的胸部解剖結構作為配準標志的可行性及其擺位誤差，為提高精確放射治療提供依據。方法 隨機選取21例接受斷層調強放射治療的肺原發及轉移瘤患者，每次治療前在平靜呼吸狀態下行MVCT掃描，在矢狀位、冠狀位和橫斷位上分別選擇腫瘤、椎體、氣管隆突、胸骨柄、肺尖作為配準標志，采用自動加手動法與定位的KVCT進行位置配準，分別獲得IECX（左右）、Y（前后）、Z（上下）、ROLL（沿身體長軸的旋轉）4個方面的擺位誤差。結果 在IECX方向，使用腫瘤、椎體、胸骨柄和肺尖作為配準標志，多部位兩兩間比較差異無統計學意義（P＞0.05）；使用氣管隆突與上述配準標志兩兩比較差異有統計學意義（P＜0.05）；在IECY方向，用氣管隆突和肺尖作為配準標志獲得的擺位誤差值與用腫瘤、椎體和胸骨柄獲得的相比較，差異有統計學意義（P＜0.05）；在IECZ方向，用氣管隆突和胸骨柄與使用腫瘤、椎體和肺尖作為配準標志獲得的擺位誤差值差異有統計學意義（P＜0.05）；在ROLL方向，用氣管隆突和肺尖作為配準標志獲得的擺位誤差值與用腫瘤、椎體和胸骨柄獲得的比較，差異有統計學意義（P＜0.05）。結論 接受放療的肺部腫瘤患者在位置驗證時，腫瘤、椎體、胸骨柄、肺尖均可作為IECX方向配準標志；不建議在IECY和ROLL方向使用氣管隆突和肺尖作為配準標志，可選擇腫瘤、椎體和胸骨柄；也不建議在IECZ方向使用氣管隆突和胸骨柄作為配準標志，可選擇腫瘤、椎體、肺尖。

螺旋斷層放射治療 肺原發及轉移瘤 配準標志 擺位誤差

肺癌在全球腫瘤相關死亡原因中占據首位，肺癌的發病率和病死率均呈上升態勢。肺癌的種類較多，其中最常發生的是非小細胞肺癌（NSCLC）。目前臨床上對肺癌的主要治療方法有手術、放化療、靶向、免疫治療等，其中NSCLC對放療中度敏感，逐漸成為最有效的非手術治療手段之一［1］。除肺原發腫瘤，肺轉移瘤臨床上也常見，全身化療敏感性較差、預后差［2］。隨著放療技術的進步，明顯提高了肺原發及轉移瘤的局部控制率，延長了患者的生存期。有研究表明提高放療劑量可以提高腫瘤的局部控制率及總生存時間［3］。但是在放療過程中，擺位誤差仍然是阻礙放療精確度進一步提高的主要因素之一。本資料通過對21例肺原發及轉移瘤患者不同胸部配準標志的MVCT影像進行配準，獲取并分析IECX、Y、Z，ROLL方向的擺位誤差值。

1 臨床資料

1.1 一般資料 收集南京大學醫學院附屬鼓樓醫院2015年3月至2016年4月期間接受放射治療的肺原發及轉移瘤患者21例，其中男16例，女5例；患者年齡45～79歲，中位年齡58歲。均經病理明確診斷，其中原發性肺癌7例，肺轉移瘤14例，原發病灶包括鼻咽癌、下咽癌、食管癌、胃癌、結腸癌、卵巢癌、腎癌、膀胱癌、宮頸癌；患者一般情況較好，KPS評分≥70分，肺功能良好。

1.2 方法 （1）設備：TomoTherapy 螺旋斷層放療系統，Philips 6排螺旋CT模擬定位機，三維激光定位燈，多功能一體板，體膜等。（2）定位及影像獲取：患者取仰臥位，并用多功能定位板和體膜固定，要求雙手伸直上舉，左右交叉握住立體定位架上的扶手，身體正中矢狀面與床面垂直，囑患者平靜呼吸、保持舒適臥位，在患者身體兩側及中間確定并描記擺位標記，加熱體模，待體模軟化后為患者塑形，應用激光線標記體模。行CT掃描并獲取影像，掃描范圍為肺尖至肺掃全，層厚5mm。（3）制定治療計劃：遵循ICRU相關報告原則（ICRU Report 62）［4-5］，高年資放療醫生勾畫靶區和危及器官，并設定處方劑量，醫生勾畫完畢后將圖像傳送至HI· ART Version5.0.5.18治療計劃系統，物理師根據醫生對靶區劑量要求及危及器官的劑量限制制定放療計劃及計劃優化，醫生確認放療計劃，治療前應用模體進行計劃驗證。（4）MVCT位置驗證：按照定位時體位要求進行擺位，應用MVCT掃描圖像，掃描部位應包括病灶及上下正常組織。在操作控制系統中與定位CT影像進行配準，在矢狀位、冠狀位和橫斷位上分別選擇腫瘤、椎體、氣管隆突、胸骨柄、肺尖作為配準標志，采用自動加手動法與定位的KVCT進行位置配準，獲取并記錄采用不同配準標志下4個方向的擺位誤差值：IECX（左右）、Y（前后）、Z（上下）、ROLL（沿身體長軸的旋轉）。所有取值均取絕對值，不考慮方向問題。

1.3 統計學方法 采用SPSS 16.0統計軟件。計量資料以（x±s）表示，兩組間比較采用兩獨立樣本的t檢驗，P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 不同配準方式的誤差值 21例患者共進行411次治療前MVCT掃描，在411張的驗證圖像中可以觀察到有27次較大的體位移動，概率雖然僅有6.67%，但若無體位校正措施，將對患者治療效果產生較大的影響。部分患者治療前MVCT配準示例見圖1。不同配準標記點在不同方向上得到相應擺位誤差（見表1）。經統計學分析顯示，各個配準標記點的誤差值差異有統計學意義（P＜0.05）。

圖1 Tomotherapy的在線驗證示例圖（A：以肺病灶為配準標記；B：以椎體為配準標記；C：以氣管隆突為配準標記）

表1 胸部四種不同配準標記位移、旋轉誤差結果（x±s）

2.2 不同配準標記在各方向上擺位誤差兩兩比較的P值 為明確各個指標間是否存在差異，本研究對各配準點進行兩兩比較，結果見表2。

表2 不同配準標記在各方向上擺位誤差兩兩比較的P值

3 討論

無論肺原發還是肺轉移瘤均具有潛在復發性、放化療敏感性較差、預后差等特點，但隨著放療技術的進步，明顯提高了肺原發和轉移瘤的局部控制率，改善患者的生活質量［1-2］。在放療過程中患者的腫瘤靶區常受擺位誤差及器官運動等相關誤差的影響，是計劃靶區（PTV）外擴的主要因素，阻礙放療計劃的精確實施，靶區劑量及腫瘤控制率降低的同時增加了放射不良反應的概率。Fraassd等［6］報道顯示5%的劑量誤差可能導致腫瘤控制率10%～20%的變化。而且在肺部腫瘤的放射治療中，肺、心臟和食管等正常組織常會受到一定劑量的照射，造成不同程度的放射損傷。目前Tomotherapy 作為精確放射治療新技術之一，集調強放療、影像引導放療、劑量引導于一體，每次治療前的在線動態驗證是保證放療精確實施的關鍵。Tomotherapy放療新技術的應用為肺部腫瘤的放療臨床實際工作提供了新的解決方案。

回顧文獻各研究對于螺旋斷層放射治療在肺原發及轉移瘤中采用的肺部位置驗證配準標志不統一，主要有腫瘤、椎體、胸骨柄、肋骨、鎖骨、肺尖、氣管隆突、主動脈弓和降主動脈等結構作為配準標志。其中對于邊緣清晰的肺部腫瘤，由于與周圍正常肺組織形成的密度差異，腫瘤本身可能成為圖像配準標記［7］。然而單獨選用腫瘤作為配準參考標記可能影響配準結果，首先肺內腫瘤隨呼吸運動不斷發生變化，MVCT圖像是腫塊隨呼吸運動的平均圖像；其次某些腫瘤組織太小，治療后腫瘤回縮變形及邊緣可能受炎癥等反應不一定清晰［8］。對于椎體，由于影像密度差異較大，位置固定而且基本不受呼吸影響，常被選為圖像配準標志［9］。雖然氣管隆突、肺尖、胸骨柄、降主動脈等胸部影像特征明顯，但因受呼吸運動、大血管的搏動以及食管蠕動的影響，易導致照射體位的重復性較差，但目前無量化指標說明受影響的具體情況。為了尋求更精確的擺位驗證技術，本研究對比了腫瘤、椎體、氣管隆突、胸骨柄、肺尖作為配準標志時的擺位誤差，發現由于氣管隆突位置受呼吸運動影響較大，不推薦作為胸部放療圖像引導的配準標志；對于腫瘤邊緣清楚且放療療程較短的立體定向放療者可選擇腫瘤本身作為配準標記，但需要注意呼吸運動的影響，尤其是靠近縱膈的腫瘤。由于密度差異且較少受到呼吸運動影響，椎體通常可選擇應用。

綜上所述，在驗證配準過程中，應以靶區及骨性標志為主，其他非運動型軟組織標志為輔，綜合考慮配準過程中病灶和靶區的一致性，臨床上所能接受的配準標準是MVCT影像靶區未脫離計劃靶區輪廓線。

［1］ Ball D．Curing non-small cell lung cancer with radiotherapy: no longer an oxymoron．Semin Radiat Oncol,2015,25(2):65-66．

［2］ 薛俊霞,王穎杰．肺轉移瘤精確放療研究進展．山東醫藥,2014,54(32):97-99．

［3］ Wang L,Correa CR,Zhao L．The effect of radiation dose and chemotherapy on overall survival in 237 patients with Stage III non-small-cell lung cancer．Int J Radiat Oncol Biol Phys,2009, 73(5): 1383-1390．

［4］ ICRU Report 50． Prescribing, recording, and reporting photon beam therapy． Bethesda, MD: International Commission on Radiation Units and Measurements, 1993: 1-72．

［5］ ICRU Report 62． Prescribing, recording, and reporting photon beam therapy (supplement to ICRU Report 50)． Bethesda, MD: International Commission on Radiation Units and Measurements, 1999,33:1-51．

［6］ Fraass BA,Smathers J,Deye J．Summary and recommendations of a National Cancer Institute workshop on issues limiting the clinical use of Monte Carlo dose calculation algorithms for megavoltage external beam radiation therapy．Med Phys, 2003,30(12):3206-3216．

［7］ 王艷陽,傅小龍,夏冰．不同標記點對肺癌圖像引導放療圖像配準結果的影響．中華放射腫瘤學雜志,2010,19(6):517-519．

［8］ 王艷陽,傅小龍,夏冰．肺癌影像引導放療圖像配準標記點的研究．生物醫學工程學進展,2008,29(3):156-160．

［9］ 孫文澤,宋麗萍,馬軍．圖像引導下放射治療中心型非小細胞肺癌的配準范圍、配準方式及靶區外放的研究．中南大學學報,2013,38(2):132-137．

Objective Study on the treatment of spiral CT radiation (Tomotherapy) in primary lung metastasis and the feasibility of using different anatomical structures as the registration mark of the chest and setup errors, in order to improve the precise radiation therapy. Methods 21 cases were randomly selected for fault IMRT and primary lung metastasis patients, before each treatment breathing underwent MVCT scan in sagittal, coronal and axial respectively select tumor, vertebral body, carina of trachea, sternum, apex as the registration mark, the automatic the manual method and location of the KVCT location registration, IECX respectively (left and right), Y (before and after), Z (4), ROLL (along the long axis of the body rotation) setup error in 4 aspects. Results Of in the IECX direction, the use of tumor, vertebrae, sternum and apex as the registration mark, there was no signifcant difference between the 22 parts (P＞0.05); the use of tracheal carina was statistically signifcant difference between the 22 mark and the registration (P＜0.05); in the IECY direction, with the carina as the registration marksthe apex and swing an error value and obtained the vertebral body and the sternum with tumor and compared, the difference was statistically signifcant(P＜0.05); in the IECZ direction, with the tumor, apex vertebral and trachea carina and the sternum and used as there were statistically signifcant differences in the setup error value obtained registration mark (P＜0.05); in the ROLL direction, with the as the registration mark and the carina apex the setup errors with tumor, vertebral and manubrium obtained comparison, the difference was statistically signifcant (P＜0.05). Conclusion In position verifcation on patients receiving radiotherapy of lung cancer , tumor, vertebrae, sternum, apex can be used as IECX direction registration mark; do not recommend the use of tracheal carina in IECY and ROLL and their direction as the registration mark, the tumor, vertebrae and the sternum can be used for such purpose; also it is not recommended that the use of tracheal carina and sternal handle in IECZ the direction as the registration marks, while the tumor, apical vertebral body can be chosen for registration mark.

Tomotherapy Primary and metastatic lung tumors Registration mark Position error

210008 南京大學醫學院附屬鼓樓醫院腫瘤中心

*通信作者