錐形束 CT圖像配準(zhǔn)在鼻咽癌調(diào)強(qiáng)放療中的擺位誤差分析

聶佳貞，王振華，包 虹

(中國(guó)科學(xué)院大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院， 浙江 杭州 310022)

鼻咽癌是我國(guó)南方常見(jiàn)的惡性腫瘤之一，對(duì)其的治療通常主要以放射治療為主，經(jīng)過(guò)近代醫(yī)學(xué)的發(fā)展，調(diào)強(qiáng)放射治療技術(shù)對(duì)鼻咽癌的局控率已經(jīng)突破至90%[1]，而調(diào)強(qiáng)適形放射治療(intensity modulated radiation therapy，IMRT)，是從三維適形放療的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的，其照射精確度更優(yōu)于傳統(tǒng)的三維適形放射治療，且靶區(qū)內(nèi)劑量分布的計(jì)劃性較強(qiáng)，也就是高劑量區(qū)可以更好地貼合靶區(qū)，使周圍健康組織的受照射劑量大幅降低。正是由于其劑量梯度陡峭的特點(diǎn)，其對(duì)于擺位精準(zhǔn)度的要求也更高[2-3]。基于此，本次研究選擇在我院進(jìn)行調(diào)強(qiáng)放射治療的127例鼻咽癌患者作為研究對(duì)象，探究錐形束CT(cone-beam CT，CBCT)圖像配準(zhǔn)在鼻咽癌調(diào)強(qiáng)放療中對(duì)擺位誤差的修正作用，以期為調(diào)強(qiáng)放射治療計(jì)劃CTV(臨床靶區(qū))外擴(kuò)PTV(計(jì)劃靶區(qū))邊界大小提供修正參考。

1 對(duì)象與方法

1.1 對(duì)象

選擇2017年 7月至2018年7月在我院進(jìn)行調(diào)強(qiáng)放射治療的127例鼻咽癌患者作為研究對(duì)象。納入標(biāo)準(zhǔn)：所有患者均已接受臨床病理檢測(cè)，確診為非角化型癌，并實(shí)施首程調(diào)強(qiáng)放療。其中男性89例，女性38例，年齡49～68歲，平均(53.5±3.6)歲。臨床 TNM 分期：Ⅰ期 9 例，Ⅱ期35例，Ⅲ期65例，Ⅳ期 18 例 。

1.2 方法

1.2.1 體位固定方法 根據(jù)患者具體情況為患者選擇合適的頭枕，指導(dǎo)患者采取仰臥位，頭部后仰，保持兩外耳孔距離與床面對(duì)等，雙手掌心朝內(nèi)放置于體側(cè)，隨后通過(guò)頭頸肩熱塑面罩對(duì)患者的體位進(jìn)行固定，固定過(guò)程中注意面罩與面部五官的貼合，同時(shí)確保患者呼吸暢通。

1.2.2 主要設(shè)備及材料 美國(guó)Varian(瓦里安)Trilogy直線加速器；GE lightspeed RT模擬定位機(jī)以及Philips Brilliance CT Big Bore模擬定位機(jī)；9個(gè)點(diǎn)固定的標(biāo)準(zhǔn)穿孔型頭頸肩熱塑面罩；全碳素纖維頭頸肩擱板。

1.2.3 擺位方法 患者第一次擺位由我院物理師、醫(yī)生、技術(shù)員共同協(xié)助完成。首先，對(duì)治療單上的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行一一核對(duì)，詳細(xì)告知患者治療過(guò)程中的相關(guān)注意事項(xiàng)，以及積極配合治療的重要性；其次指導(dǎo)患者按照上述體位固定方法進(jìn)行體位固定；最后，按照激光定位線，先完成定位中心線(該線標(biāo)記為“1”)的校準(zhǔn)，待三點(diǎn)激光校準(zhǔn)重合后，依照治療計(jì)劃單上的數(shù)據(jù)將患者移床至治療中心進(jìn)行CBCT掃描。患者首次完成擺位掃描校正后，技術(shù)員需要進(jìn)入機(jī)房，并在面罩上貼好膠帶，依照激光十字線畫(huà)好3處十字星標(biāo)識(shí)，標(biāo)記“2”(同時(shí)記錄好中心源皮距)，以此作為治療對(duì)位的標(biāo)識(shí)線，然后對(duì)患者進(jìn)行治療。

分次間擺位：該擺位下患者體位同模擬定位體位一致，首先用激光對(duì)準(zhǔn)“1”，待三點(diǎn)激光十字星校準(zhǔn)重合后，移動(dòng)床位至“2”完成三點(diǎn)激光十字星重合，最后仔細(xì)核查中心源皮距是否與第一次擺位標(biāo)識(shí)中的中心源皮距相同，無(wú)誤后即可對(duì)患者進(jìn)行CBCT掃描和治療。

1.2.4 影像獲取與比對(duì) 將掃描參數(shù)設(shè)置為：機(jī)架開(kāi)始角度為22°，逆時(shí)針回轉(zhuǎn)至178°。時(shí)間設(shè)置為25ms,圖像重建矩陣調(diào)整為512×512，選擇2.5mm重建層厚度。在掃描完成后，將CBCT掃描圖像與模擬定位CT影像進(jìn)行對(duì)比，首先使用系統(tǒng)的自動(dòng)對(duì)比功能進(jìn)行對(duì)比；然后對(duì)患者的鼻尖、頸椎等部位進(jìn)行手動(dòng)微調(diào)；其次將醫(yī)生劃分的靶區(qū)與其進(jìn)行比對(duì)，此時(shí)盡力保證兩幅影像的重合度；最后，待CBCT與CT定位影像對(duì)比完成后，計(jì)算機(jī)軟件將自動(dòng)計(jì)算出擺位誤差值，同時(shí)記錄每位患者掃描后的X、Y、Z擺位誤差值。

1.3 擺位誤差計(jì)算指標(biāo)

擺位誤差平均值與標(biāo)準(zhǔn)偏差值的計(jì)算：將群體系統(tǒng)誤差定義為個(gè)體化系統(tǒng)誤差；將群體隨機(jī)誤差定義為個(gè)體化隨機(jī)誤差值；將每位患者的全部分次誤差值的標(biāo)準(zhǔn)偏差值定義為個(gè)體隨機(jī)誤差值[4-5]。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

使用SPSS20.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。通過(guò)PTV=2.5Σ+0.7δ(Van Herk公式)的外放公式，計(jì)算出能夠保證≥90%群體患者的最低CTV累積劑量滿足≥95%的計(jì)劃劑量的 CTV-PTV 外放間距。

2 結(jié)果

127例患者共接受465次KV-CBCT，成功取得465組擺位誤差對(duì)比信息，群體擺位誤差(平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差值)的絕對(duì)值為X(1.49±1.24)mm、Y(1.58±1.32)mm、Z(1.61±1.42)mm；通過(guò)PTV =2.5Σ+0.7δ(Van Herk公式)計(jì)算X、Y、Z三個(gè)方向的CTV-PTV外放邊界值為2.52mm、2.45mm、2.78mm，由于擺位誤差值中存在負(fù)數(shù)，所以本次研究采用絕對(duì)值統(tǒng)計(jì)法，詳見(jiàn)表1。

表1 127例患者X、Y、Z的擺位誤差結(jié)果(mm)

3 討論

根據(jù)本次對(duì)127例患者的研究結(jié)果顯示：X、Y、Z 3個(gè)方向的誤差平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差值為X軸向(1.49±1.24)mm、Y軸向(1.58±1.32)mm、Z軸向(1.57±1.42)mm。在研究過(guò)程中，所產(chǎn)生的偏差值均在2～3mm，這一結(jié)果與國(guó)內(nèi)外相關(guān)鼻咽癌擺位誤差的研究結(jié)果類似，這也恰恰表明了，在使用常規(guī)頭頸肩熱塑面罩固定體位下我院放療設(shè)備的系統(tǒng)誤差值以及放療技師操作所產(chǎn)生的隨機(jī)誤差值均處于可承受范圍中。分析擺位誤差值的分布情況，不難發(fā)現(xiàn)，該誤差值較集中于3mm以內(nèi)，雖然整體來(lái)看該次研究中鼻咽癌的擺位精確性較高，但是X、Y、Z 3個(gè)方向>5mm的擺位誤差患者例數(shù)為4(0.86)、2(0.43)、7(1.50)。這一數(shù)據(jù)表明，在本次研究中仍有少數(shù)患者存在較大的擺位誤差，在接下來(lái)的調(diào)強(qiáng)放射治療中，還需要提高對(duì)患者擺位的精準(zhǔn)度，以此來(lái)進(jìn)一步降低誤差值。在實(shí)際的治療中，CBCT掃描之后，會(huì)依據(jù)圖像配準(zhǔn)后的最佳坐標(biāo)進(jìn)行放射治療，如果是存在較大的誤差值，則會(huì)在治療前多次對(duì)患者進(jìn)行CBCT掃描，以此來(lái)為治療提供更精確、可靠的外放范圍數(shù)據(jù)依據(jù)[6]。

通過(guò)PTV =2.5Σ+0.7δ(Van Herk公式)計(jì)算X、Y、Z 3個(gè)方向的CTV-PTV外放邊界值分別為2.52mm、2.45mm、2.78mm，由此研究結(jié)果提示，我院物理室對(duì)鼻咽癌放射治療的計(jì)劃靶區(qū)在X、Y、Z 3個(gè)方向各外放取3.0mm是合理的。對(duì)比張全彬等人[7]對(duì)應(yīng)用CTVision和千伏級(jí)CBCT研究鼻咽癌放療擺位誤差的研究，該研究結(jié)果顯示外放邊界值較小。由此可見(jiàn)，在鼻咽癌調(diào)強(qiáng)放射治療過(guò)程中應(yīng)用CBCT圖像配準(zhǔn)可以有效監(jiān)控患者的擺位信息，實(shí)時(shí)糾正患者擺位誤差，大幅降低靶區(qū)周圍健康組織的受照射劑量，利于治療的順利進(jìn)行。

本次研究的不足之處在于部分患者的依從性較差，導(dǎo)致127例患者未做到每人每周進(jìn)行一次CBCT掃描，但是本次研究的掃描次數(shù)仍高達(dá)465次，應(yīng)該也可以較為客觀地體現(xiàn)出我院放射治療中心的Varian(瓦里安)Troligy型直線加速器對(duì)鼻咽癌患者進(jìn)行三維調(diào)強(qiáng)放射治療中臨床計(jì)劃靶區(qū)外放3mm所形成的計(jì)劃靶區(qū)是合適的。另外，本次研究所使用的CBCT掃描數(shù)據(jù)均為掃描配準(zhǔn)后的原始數(shù)據(jù)，這對(duì)于未使用圖像引導(dǎo)放療的單位提供了可以參考的臨床靶區(qū)外擴(kuò)計(jì)劃靶區(qū)邊界值的數(shù)據(jù)。