偏中心調強布野對中樞神經系統兒童放射治療首次擺位的影響

吳 偉 黃慶榮 周巧敏 羅日順 鄧官華 張 平 戴 鵬 羅龍輝 蔡林波*

中樞神經系統腫瘤是兒童最為常見的惡性實體腫瘤，發病率僅次于白血病，約占全部兒童腫瘤的15%[1-3]。目前，對于兒童中樞神經系統腫瘤較為有效的治療手段之一是行全中樞放射治療[4-6]。調強放射治療(intensity-modulated radiotherapy，IMRT)技術與傳統三維適形技術相比，能夠在滿足靶區適形的基礎上通過多葉準直器(multi-leaf collimator，MLC)的運動，最大程度保護危及器官(organ at risk，OAR)，并已廣泛應用于頭頸部、胸腹部以及中樞神經系統腫瘤[7]。常規的全中樞IMRT計劃為多等中心設計，治療前需要將腫瘤中心移至等中心處，并拍片驗證腫瘤位置是否準確，因而常導致在首次治療時需要耗費較多時間進行位置驗證[8-10]。然而，過長的擺位治療時間必然會導致患兒身體不適，體位移動概率增大，使放射治療劑量的準確性受到影響。因此，縮短拍片驗證時間，減小擺位誤差，對于行全中樞IMRT計劃患兒至關重要。為此，本研究將基于IMRT的劑量調制功能，進行偏中心的全中樞IMRT設計，以減少放射治療中的拍片驗證時間，從而提高患兒治療舒適度。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2014年1月至2020年1月于廣東三九腦科醫院腫瘤綜合治療中心行全中樞IMRT放射治療的102例患兒，根據IMRT治療中布野方法的不同，將其分為觀察組(50例)和對照組(52例)；觀察組行偏中心調強布野，對照組行等中心調強布野。觀察組中男患兒32例，女患兒18例，年齡8～12歲，平均年齡(10.2±2.2)歲。對照組中男患兒37例，女患兒15例，年齡9～15歲，平均年齡(10.2±2.5歲)。兩組一般臨床資料比較差異無統計學意義，具有可比性。

1.2 納入與排除標準

(1)納入標準：①年齡≤18歲，行全中樞IMRT患者；②能夠自主配合擺位治療。

(2)排除標準：①年齡＞18歲，全中樞三維適形放射治療患者；②躁動、不能配合全中樞擺位患兒。

1.3 儀器設備

采用UNIQUE 6 MV直線加速器(美國瓦里安公司)，配備120片高分辨MLC系統(HD MLC-120)，采用滑窗調強運動模式；Eclipse 13.6治療計劃系統(美國瓦里安公司)；SOMATOM Definition AS型大孔徑放射治療專用CT(德國西門子公司)，DORADO激光定位系統(德國鐳爾譜公司)；R609-VFCF3型碳纖維一體化底座上(廣州科萊瑞迪公司)。

1.4 定位方法

選擇大小合適的真空負壓墊平置于R609-VFCF3型碳纖維一體化底座上，患兒采取仰臥位躺下，雙肩自然下垂，雙手置于身體兩側，調整患者體位，使頭顱、軀干矢狀面始終保持在同一體中線上，擺好體位后，對真空墊抽真空[11]。采用頭頸肩熱塑面膜、體膜和真空墊固定，固定膜均放入70 ℃恒溫水箱中，靜置3～6 min待透明后取出，清除水漬后敷于患兒體部[12]。

根據腫瘤大致位置，通過激光定位系統設置3組標記點。標記點由3個“＋”字組成，依次貼上鉛點并行螺旋CT掃描，掃描層厚為5 mm，掃描范圍上界至顱頂，下界至骶骨下緣5 cm，包含全腦和全脊髓。CT掃描過程中，囑咐患兒保持體位固定[13]。CT掃描結束后，將圖像傳輸到放射治療計劃系統Eclipse 13.6上。

1.5 靶區勾畫及計劃設計

根據國際輻射單位與測量委員會(International Commission on Radiation Units and Measurements，ICRU)83號報告等[14-16]的推薦，在三維重建CT圖像上完成全腦與全脊髓的放射治療靶區和OAR的勾畫。所有患兒均采用IMRT技術照射，并將靶區分為全腦、頸胸及腰骶，3段共7個射野，見圖1。

圖1 全中樞調強放射治療計劃示意圖

全腦靶區照射由兩個等中心對穿射野(機架角度分別為90°和270°)外加一個前顱射野(機架角度30°～50°，床角270°)組成。全脊髓靶區照射分為兩個中心(頸胸和腰骶)，共4個側向射野(機架角度分別為140°和220°)，每段計劃在銜接處設置約有3 cm射野重疊區域-“銜接劑量緩沖區”[12]。

觀察組不移動射野中心位置，即射野中心與鉛點位置一致，利用IMRT計劃的調制功能實現靶區的偏中心照射；對照組則將射野中心放置于靶區內，即將頸胸和腰骶段的射野中心由鉛點處移置于靶區內。采用各向異性解析算法(analytical anisotropic algorithm，AAA)計算照射區域劑量，計劃靶區(planning target volume，PTV)處方劑量為36 Gy/20次。OAR和正常組織的受照射劑量盡量低。IMRT計劃優化完后由醫生評估確認。

1.6 觀察與評估指標

首次治療時，放射治療技師利用UNIQUE直線加速器自帶的非晶硅平板探測器拍攝患兒全中樞治療的位置驗證片(0°和90°)，機器跳數為1 MU，6 MV單曝光模式。按骨性解剖標記匹配電子射野影像裝置(electronic portal imaging device，EPID)系統和數字化重建影像(digitally reconstructed radiograph，DRR)的圖像[17]。記錄兩組患兒在X軸(左右)方向、Y軸(頭腳)方向及Z軸(腹背)方向的平移量，即首次擺位誤差。同時設定誤差范圍0～5 mm，當擺位誤差超過設定誤差范圍時重新擺位，直至擺位誤差在允許范圍內，記錄擺位通過時間。

PTV的劑量評價包括D2%、D98%、Dmean以及劑量分布的適形度和均勻性。劑量分布的適形度和均勻性分別用適形性指數(conformal index，CI)以及均勻性指數(homogeneity index，HI)來表示[18-19]。CI和HI計算為公式1和2：

式中TVPV為接受處方劑量照射的靶區體積，TV為靶區體積，PV為處方劑量照射的體積，D2%為2%靶區體積的受照射劑量，D98%為98%靶區體積的受照射劑量，Dmean為靶區的平均劑量。

表1 兩組全中樞調強放射治療患兒治療計劃劑量學參數及拍片時間比較()

表1 兩組全中樞調強放射治療患兒治療計劃劑量學參數及拍片時間比較()

注：表中D2%為2%靶體積的受照射劑量；D98%為98%靶體積的受照射劑量；Dmean為靶體積的平均劑量；CI為適形性指數；HI為均勻性指數

1.7 統計學方法

采用SPSS21.0統計軟件對數據進行分析，計量資料采用均值±標準差()表示，采用Kolmogorov-Smirnov檢驗數據正態性，正態分布數據組間比較采用t檢驗，非正態分布數據采用Mann-Whitney U秩和檢驗；計數資料采用x2檢驗，以P＜0.05為差異有統計學意議。

2 結果

2.1 兩組劑量學參數及拍片時間比較

兩組計劃的D2、D98、Dmean、CI及HI比較，差異均無統計學意義，觀察組拍片驗證時間為(21.1±2.67)min，顯著低于對照組的(33.3±4.48)min，兩組比較差異有統計學意義(Z=-5.375，P＜0.05)，見表1。

2.2 兩組不同方向擺位誤差比較

觀察組和對照組擺位誤差在X軸方向分別為(0.13±0.11)mm和(0.15±0.13)mm；Y軸方向分別為(0.17±0.09)mm和(0.17±0.13)mm；Z軸方向分別為(0.09±0.09)mm和(0.4±0.11)mm。兩組患者在X軸和Y軸方向擺位誤差無統計學差異，而在Z軸方向擺位誤差比較，差異有統計學意義(Z=-2.727，P＜0.05)，見表2。

表2 兩組全中樞調強放射治療患兒不同方向擺位誤差()

表2 兩組全中樞調強放射治療患兒不同方向擺位誤差()

2.3 兩組全中樞IMRT計劃劑量分布

觀察組和對照組患兒全中樞IMRT計劃劑量分布見圖2。

3 討論

圖2 兩組患兒全中樞調強放射治療計劃95%劑量分布示圖

隨著放射治療技術的發展，全中樞放射治療已經從最初的三維適形放射治療進入到IMRT時代[7]。IMRT的成功與否不僅取決于精準的射野設計，同時還取決于治療時擺位的重復性[20]。患者在接受分次放射治療時，身體位置和形狀的改變，可能會導致體內靶區和OAR的相對位置發生變化。由于擺位造成的誤差很有可能會改變原計劃的劑量分布，使得腫瘤未能得到充分照射，腫瘤局部控制率下降，進而影響IMRT療效[21]。因此，如何能消除或減少擺位誤差，提高放射治療擺位精度，一直是放射治療工作者追求的目標。

全中樞IMRT的治療中心及射野數目較多，治療時間較長，在整個治療過程中要求患者保持體位不變，無論是對兒童還是成年患者而言，顯然較為困難[20]。對于＜7歲的兒童，由于其自身理解能力及自制能力均較弱，外加經歷手術、腰穿骨髓活檢等治療[22]手段后，形成的醫療恐懼感，使得低齡兒童在放射治療過程中容易產生抵觸情緒，哭鬧不配合等情況，經常出現因無法較長時間忍受面模固定而中斷治療。為了解決上述問題，近年來許多學者開展了相關研究，業內較為常見的方法是每次放射治療前，給予患兒服用水合氯醛等鎮靜藥物，確保患兒處于一個相對安靜狀態。然而，鎮靜麻醉藥物的使用可能會給患兒帶來不可預知的風險，如過敏導致的呼吸心跳停止等。肖青等[22]研究了心理干預在兒童神經腫瘤放射治療中的應用，結果顯示心理干預能有效減少兒童患者的擺位誤差。然而，在該方法中需配套一名心理咨詢師，對于一些經濟較為落后的地區而言，難以實施。

本研究探討了偏中心調強布野在全中樞神經系統兒童患者放射治療中的應用，其結果顯示，偏中心調強布野能夠顯縮短兒童患者首次擺位時間和減少Z軸方向擺位誤差，而在PTV劑量學參數，X軸和Y軸方向擺位誤差均無統計學意義。理想狀態下，全中樞3組鉛點位置剛好處于靶區中心。然而，由于經驗等因素的影響，放射治療技師無法完全將鉛點中心置于靶區內，常規的處理方法是物理師在放射治療計劃設計時調整頸胸和腰骶段射野中心位置，使射野中心處于靶區內。本研究不改變射野中心位置，即頸胸和腰骶段射野中心與鉛點位置重合，利用IMRT計劃的劑量調制功能，通過MLC的運動實現靶區劑量覆蓋和危機器官保護。根據誤差傳播[23]理論，射野中心移動距離越大，造成的擺位誤差越大。在本研究中，對照組頸胸和腰骶段射野中心常需要在Z軸方向移動2～3 cm，因而觀察組在Z軸方向擺位誤差優于對照組。此外，雖然在X軸和Y軸方向，兩組患兒擺位誤差無統計學差異，但觀察組擺位誤差主要集中在≤±3 mm，相比于對照組的擺位誤差偏差更為穩定。此外，本研究的偏中心調強布野方式還能有效縮短患兒首次拍片驗證時間，最大限度提高患兒舒適度體驗。

4 結論

偏中心調強布野技巧操作簡單，對設備人員要求不高，且能夠顯著提高應用效率，有效縮短全中樞患兒首次拍片驗證時間和減小Z軸方向擺位誤差，可有效改善患兒放射治療的舒適度，提高放射治療精度。