前列腺癌圖像引導放療中兩種引導方法擺位誤差的比較

田龍，席強，趙鑫，劉月霞，張遵浩

1河北北方學院附屬第一醫院放療科，河北張家口075000

2張家口教育學院醫學影像系，河北張家口075000

3河北醫科大學第一醫院放療科，石家莊050030

放射治療（簡稱放療）是腫瘤治療最重要的手段之一，而現代精確放療技術已在腫瘤治療中占據主導地位[1]。針對前列腺癌的圖像引導放療（image-guided radiation therapy，IGRT）技術能夠有效地提高靶區的照射劑量，縮小照射野，并保護腫瘤周圍正常的組織和器官（如膀胱、直腸），成為首選的放療方法[2]。IGRT技術包括基于內植標志物的KV級正交X線方法和基于不同校準方法的錐形束計算機斷層掃描（cone beam computerized tomography，CBCT）方法，可減小前列腺癌放療過程中造成的誤差[3-6]。不同的前列腺癌IGRT技術對前列腺癌的擺位誤差不同，且在經濟性、可操作性和安全性方面存在差異[7]。鑒于中國大多數醫院放療科一般僅開展一項前列腺癌IGRT技術，本研究比較了兩種常用的IGRT技術，即基于內植標志物的KV級正交X線技術和基于軟組織灰度值校準的CBCT技術對前列腺癌的擺位誤差，并客觀分析了其優勢和劣勢，從而為臨床前列腺癌的診斷提供技術選擇和應用參考，現報道如下。

1 對象與方法

1.1 研究對象

選取2016年5月至2017年12月河北北方學院附屬第一醫院放療科收治的25例中危前列腺癌患者作為研究對象。納入標準：①未接受過其他任何治療；②體格檢查示各項生理、生化指標均正常；③身體狀況能夠接受植入手術。排除標準：①合并前列腺增生、前列腺嚴重鈣化等疾病；②合并肥胖癥；③合并前列腺原發灶感染等并發癥；④合并直腸息肉、痔瘡等疾病。25例中危前列腺癌患者的年齡為57～80歲，中位年齡為69歲；參考以1966年原始評分標準[8]為基礎建立的新標準[9-10]進行Gleason評分：≤6分12例，7分12例，≥8分1例；臨床分期：T1c期1例，T2a期20例，T2b期2例，T2c期2例。全部患者及家屬均對本研究知情同意，并自愿簽署知情同意書，且本研究通過醫院醫學倫理委員會的審核批準。

1.2 方法

1.2.1 設備試驗設備為Visicoil helical線性金屬標志物（比利時IBA公司生產）、獨立的KV級正交X線成像系統（美國瓦里安公司生產）和裝載CBCT成像設備的Synergy Platform醫用電子直線加速器（瑞典醫科達公司生產）。

1.2.2 標志物植入腸道處理后，全部患者采用經直腸超聲引導術和細針抽吸（fine needle aspiration，FNA）活檢術植入3枚標志物于前列腺的不同層面，標志物之間的距離大于10 mm。

1.2.3 CT模擬患者采取仰臥位行盆腔掃描，過程中使用固定裝置。植入標志物的前列腺區域掃描層厚為0.5 mm，以保證可視性；除前列腺外，其他部位的掃描層厚為2.5 mm，于計劃系統中重建靶區及盆腔器官、組織，并拍攝數字重建射野影像（digitally reconstructed radiograph，DRR）片。

1.2.4 計劃設計大體腫瘤靶區（gross tumor volume，GTV）：前列腺和包膜；臨床靶區（clinical target volume，CTV）：GTV外擴1 cm+精囊根部+盆腔淋巴結引流區（視患者的具體情況而定）；計劃靶區（planning target volume，PTV）：在CTV的基礎上外擴5 mm。對危及器官劑量的限定：直腸接受50 Gy劑量照射總體積（V50）≤40%，膀胱V50≤30%，恥骨聯合V70≤25%，股骨頭V50≤5%，股骨頭全體積中最大劑量（Dmax）＜52 Gy，小腸V50≤5%，小腸Dmax＜52 Gy。每例患者的總劑量為76 Gy，分次數為38次，分次劑量為2 Gy，共950次。

1.2.5 IGRT 放療前，全部患者首先拍攝獲取包含內植標志物的KV級正交X線盆腔部位平片，分別計算出KV級正交X線平片和CT模擬機DRR平片上3枚標志物中心的空間坐標及兩中心之間在左右（left-right，LR）、頭腳（superior-inferior，SI）和前后（anterior-posterior，AP）3個方向上的位移，并調整誤差。當日KV級正交X線照射后，全部患者行基于軟組織灰度值校準的CBCT掃描，每例患者每周行1次CBCT掃描，共7周；全部患者共進行175次CBCT掃描。記錄校準后的位移數值，該數值僅用于與該患者的KV級正交X線校準結果的對比研究。

1.2.6 數據處理首先，記錄每例患者在歷次KV級正交X線方法的校準中等中心在LR、SI和AP方向上的位移（每例患者在單一方向上獲得38個結果，在3個方向上共114個結果，全部患者共2850個結果），并計算每例患者在3個方向上的位移均數和標準差，最后計算全部患者在3個方向上的總的均數和標準差。其次，記錄每例患者在CBCT方法的校準中等中心在LR、SI和AP方向上的位移（每例患者在單一方向上獲得7個結果，在3個方向上共21個結果，全部患者共525個結果），并計算每例患者在3個方向上的位移均數和標準差，最后計算全部患者在3個方向上總的均數和標準差，并將其與KV級正交X線方法獲得的總的結果進行比較。最后，統計兩種方法在3個方向上位移誤差≤5 mm和位移誤差≤3 mm的治療分次百分比。

2 結果

2.1 兩種方法在 3個方向上的位移情況

KV級正交X線方法在LR方向上的位移為（0.20±0.19）mm，CBCT方法在LR方向上的位移為（1.27±1.18）mm。KV級正交X線和CBCT平片上3枚標志物確定的空間坐標中心相對于DRR平片上3枚標志物確定的空間坐標中心向左方向發生偏移的百分比較高，其中，前兩者向左發生偏移的百分比分別為75%、63%。

KV級正交X線方法在SI方向上的位移為（1.44±1.09）mm，CBCT方法在SI方向上的位移為（4.08±3.75）mm。KV級正交X線和CBCT平片上3枚標志物確定的空間坐標中心相對DRR平片上3枚標志物確定的空間坐標中心向頭方向發生偏移的百分比較高，其中，前兩者向頭發生偏移的百分比分別為79%、61%。

KV級正交X線方法在AP方向上的位移為（1.51±1.26）mm，CBCT方法在AP方向上的位移為（4.25±3.82）mm。KV級正交X線和CBCT平片上3枚標志物確定的空間坐標中心相對DRR平片上3枚標志物確定的空間坐標中心向后方向發生偏移的百分比較高，其中，前兩者向后發生偏移的百分比分別為78%、59%。

KV級正交X線方法中，LR方向上位移誤差≤5 mm的治療分次百分比為97%，SI方向上位移誤差≤5 mm的治療分次百分比為73%，AP方向上位移誤差≤5 mm的治療分次百分比為78%；CBCT方法中，LR方向上位移誤差≤5 mm的治療分次百分比為95%，SI方向上位移誤差≤5 mm的治療分次百分比為70%，AP方向上位移誤差≤5 mm的治療分次百分比為77%。

2.2 不同誤差允許范圍內治療分次百分比的比較

本研究不僅統計了5 mm誤差允許范圍內治療分次百分比，還統計了3 mm誤差允許范圍內治療分次百分比。以5 mm作為誤差允許范圍，KV級正交X線和CBCT方法在LR、SI、AP方向上超過允許值的治療分次百分比分別為25.4%、27.0%和26.0%；28.5%，27.3%和31.4%；以3 mm作為誤差允許范圍，KV級正交X線和CBCT方法在LR、SI、AP方向上超過允許值的治療分次百分比分別為49.0%、87.0%和41.3%；85.0%、36.6%和78.0%。

3 討論

本研究結果顯示了前列腺癌靶區在治療過程中位置的可變性以及KV級正交X線和CBCT兩種校準方法在前列腺癌擺位誤差方面的差異。顯而易見，當膀胱、直腸等器官充盈度變化造成的前列腺位置可變性以量化的方式體現在兩種IGRT方法上時，基于內植標志物的KV級正交X線方法的誤差小于基于軟組織灰度值校準的CBCT方法，原因如下：①CT模擬機掃描無法精確地重建前列腺與膀胱交界處的軟組織結構（即前列腺頂部）；②內植標志物金屬偽影對CT模擬機掃描、重建和CBCT掃描、校準產生影響[4-6]；③在CT模擬定位、復位和CBCT掃描過程中患者輕微運動；④CBCT圖像質量（即軟組織分辨率）不能夠保證CBCT同DRR平片上前列腺邊界的一致性[5]。上述原因可造成后者的誤差略大于前者，從誤差大小、經濟成本、時間成本和額外接受的劑量等方面看，前者更具優勢。但是，從客觀角度看，后者在某些方面也具有一定的優勢，例如其具有無創性和可操作性。對于長期接受抗凝治療的前列腺癌患者，有創的標志物內植術會增加患者合并出血的風險[11]，因此，后者對前列腺癌患者來說是更好的選擇。

另外，以5 mm作為誤差允許范圍，兩種方法均出現了超過25%的分次位移不符合要求，足以影響實現95%靶區劑量覆蓋要求；而以3 mm作為誤差允許范圍時，不符合要求的治療分次數相比以5 mm作為誤差允許范圍時大大增加。因此，若在此理論基礎上縮小PTV邊界，顯然會降低治療效果，這也就成為了立體定向體部治療前列腺癌懸而未決的難題[11]。因此，未來如何進一步縮小PTV邊界，開展體部立體定向放射治療（stereotactic body radiotherapy，SBRT）技術是研究的主要方向[12]。總之，需要根據實際情況選擇自適應的IGRT方法。就目前中國放療學科的發展現狀來看，除部分高等級的醫院外，上述技術由于各種原因并未普及于廣大基層醫院，因此，綜合各種因素分析后發現，利用超聲圖像引導的前列腺癌放療可能是多數設立放療科室的基層醫療單位更現實的選擇。因此，本研究不僅對不同的先進技術進行了比較，還探討了非常現實的問題，即是否可以將IGRT技術——超聲圖像引導下的前列腺癌放療技術普及于廣大基層醫療單位。劉佳賓[13]對超聲圖像引導擺位系統BAT引導放療在前列腺癌調強放射治療中的實用性和可行性進行了初步的探討，并分析在超聲圖像引導擺位系統輔助前列腺癌調強放療時等中心的擺位誤差，該研究量化了BAT系統對誤差的糾正能力，為BAT系統的普及提供了理論依據。另外，詹嘉等[14]探討了超聲引導下經會陰穿刺植入125I放射性粒子治療前列腺癌的新方法，為超聲圖像引導輔助近距離治療前列腺癌提供了理論依據和實踐經驗，并彌補了外照射的不足。由此可見，超聲圖像引導在前列腺內外照射中的作用和價值均得到了證實，從而為解決當前現狀指明了方向。

綜上所述，兩種IGRT方法在前列腺癌擺位誤差方面的差異較小，需兼顧醫療單位的實際情況選擇自適應的方法。未來的發展方向主要是提高治療設備軟硬件的水平、精度和圖像質量，為更好的前列腺癌治療手段奠定基礎。