局部晚期食管癌放射治療兩種固定方式的鎖骨上區動度比較分析

萬 寶，郇福奎，趙 宇，陳 歡，耿松松，閻 輝，張彥新

(國家癌癥中心/國家腫瘤臨床醫學研究中心/中國醫學科學院 北京協和醫學院 腫瘤醫院 放療科，北京 100021)

食管癌(esophageal cancer)是中國的高發惡性腫瘤之一，發病率和病死率分居第六位和第四位[1]，對于胸段食管腫瘤，鎖骨上淋巴結轉移的發生率14.5%[2-3]，探討局部晚期食管癌肩鎖關節在實際治療過程中的情況尤為重要。放射治療在食管癌綜合治療中發揮著重要作用[1]。近年來，隨著圖像引導放射治療(image-guided radiation therapy，IGRT,簡稱放療)在臨床上的應用，使患者在治療過程中的擺位誤差對靶區及鄰近正常器官劑量的影響降低，但靶區高劑量區和陡峭劑量梯度為優點的調強放療對擺位誤差更加依賴[4]。本研究以50例局部晚期食管癌患者的錐形束計算機斷層圖像(cone-beam computer tomography, CBCT)為研究對象，探討患者鎖骨上區的空間位移在CBCT食管癌調強治療中的差異，為確定其靶區的外放范圍，為改良體位固定方式提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 病例資料

收集本中心已經完成放射治療療程的患者50例，將患者分為胸腹平架組和頸胸一體架組各25例。其中，女10例，男40例；年齡43～ 83歲(中位數字63)；身高1.48～ 1.83米(中位數字1.68)；體質指數(BMI)16.9～29.8千克/平方米(中位數字22.0)；所有患者的卡氏評分(KPS)≥70分。

1.2 方法

1.2.1 計算機斷層模擬定位機掃描和體位固定：均用熱塑體膜(廣州科萊瑞迪醫療器材股份有限公司)固定。擺位輔助裝置選用胸腹平架(美國CIVCO放射治療有限公司)或一體架(廣州科萊瑞迪醫療器材股份有限公司)。仰臥頭先進體位，手臂自然放置于身體兩側，根據患者的身高頸長調節患者的頭枕位置和型號。采用螺旋CT(Philips Brilliance Big Bore 或者Siemens SOMATOM Definition AS 40)在自由呼吸狀態下掃描，層厚和層距均為5 mm，上界掃描至顱底，下界掃描至肺下5 cm。

1.2.2 計劃設計和圖像驗證：通過MOSAIQ網絡系統(瑞典醫科達醫療器械有限公司)中把患者模擬定位CT圖像傳輸至Pinnacle(version 9.10)計劃系統(荷蘭皇家飛利浦電子公司)，主管醫生勾畫危及器官與靶區遵循ICRU第50號和62號報告。全部計劃均采用容積旋轉調強(volumetric modulated arc therapy，VMAT)技術。放射治療前行CBCT位置驗證，配準框上界在環狀軟骨上2 cm，下界至CBCT掃描的下界，前界胸壁皮膚外，后界包括整個椎體(圖1)。基于灰度配準為主(相對于肺癌用靶區配準方式)[5]，骨性配準加手動微調配準,得到CBCT圖像與CT模擬定位圖像之間的位移差別，即平移誤差X、Y、Z和旋轉誤差Rx(矢狀面)、Ry(橫斷面)、Rz(冠狀面)6個自由度方向上的擺位誤差。

圖1 參考CT圖像與CBCT圖像配準Fig 1 Reference CT image and CBCT image registration

1.2.4 擺位誤差的計算方法：所有50例病例共掃描405次CBCT圖像，其中，25例胸腹平架組共獲取175次CBCT圖像，25例頸胸一體架組共獲取230次CBCT圖像。分別計算兩組誤差數據的平均值M，個體病例誤差平均值的標準差∑(系統誤差)，個體病例誤差標準差的均方根值σ(隨機誤差)[6-7]。

1.3 統計學分析

所有病例的3個方向的平移誤差用參考CT圖像和CBCT圖像的位移差別的距離表示，采用IBM spss25對每組患者的位移誤差的平均值進行獨立樣本t檢驗，對所有病例每次肩鎖關節的動度ΔX、ΔY、ΔZ和三維空間位移d進行秩和檢驗。

2 結果

2.1 整體擺位誤差的大小

對兩組病例擺位誤差的個體病例的平均值進行獨立樣本t檢驗，胸腹平架組和頸胸一體架組的平移誤差分別是X：(0.15±0.15)cm和(0.13±0.17)cm，P<0.001；Z：(0.15±0.16)cm和(0.15±0.16)cm，P<0.001。胸腹平架組和頸胸一體架組的旋轉誤差Rx：(0.68±0.53)°和(0.70±0.41)°(P<0.001)；Ry：(0.89±0.67)°和(1.25±0.69)°(P<0.05)(表1)。

2.2 整體擺位誤差的分布

胸腹平架組和頸胸一體架組的平移擺位誤差在4 mm之內和旋轉誤差在2°之內的百分比(表2，3)。

表1 平移誤差和旋轉誤差Table 1 Translational and rotational errors

表2 胸腹平架組和頸胸一體架組的平移誤差分布

表3 胸腹平架組和頸胸一體架組的旋轉誤差

2.3 靶區外放

應用 van Herk 等[8-9]的公式M= 2.5∑+0.7σ，保證90%患者的臨床靶體積(clinical target volume, CTV)至少達到95%的處方劑量，對CTV到計劃靶體積(planning target volume,PTV)的外放邊界進行計算，胸腹平架組和頸胸一體架組在X，Y和Z的整體靶區PTV外放邊界(表4)。

2.4 肩鎖關節的動度和三維空間位移

所有分次移動幅度以及三維空間位移，胸腹平架組均明顯大于頸胸一體架組(表5)。

3 討論

本研究對胸腹平架組與頸胸一體架組圖像引導的影像重合度進行了回顧性分析，兩種固定方式的整體擺位誤差存在一定差異，頸胸一體架組的鎖骨上區擺位誤差更小。擺位誤差可能造成靶區漏照，影響治療效果[10],同時可能增加危及器官的劑量。特別是對于食管癌，食管鄰近椎體，治療中對脊髓照射劑量要求很高，頸部脊髓在治療中是重要保護部位。所以盡量減少擺位誤差中的分次間的隨機誤差是臨床研究的重點。放療精確度對放射治療技術的發展提出了更高的要求，除了提高本單位工作人員的技術水平，改進放射治療專用固定裝置是減少擺位誤差的重要研究方向。

通過分析CBCT數據分別計算出兩種裝置下CTV外擴參數，有研究[11]分析對上段食管癌PTV外放在X、Y和Z3個方向分別是0.70、0.85和0.56 cm，與本研究結果基本一致。鎖骨上區靶區動度鮮有文獻報道，本研究重點對兩種固定方式下食管癌鎖骨上區擺位誤差進行了分析。對于不同部位應使用不同的固定方式[12],對于頸部需要照射的患者，單純的胸腹平架固定會影響效果。胸腹平架固定裝置未固定頸部和頭部是導致頸部分次間誤差的重要因素，對于以上因素，本中心引入頸胸一體架固定裝置，可以根據患者體長和體寬更大范圍的應用于臨床。頸胸一體架采用頸部和胸部都是對稱的兩點固定，且一起固定頸部和胸部，使肩鎖關節很好的包括在內，從而使左右方向，腹背方向的平移誤差和矢狀面，橫斷面的旋轉誤差，系統誤差∑和隨機誤差σ都小于胸腹平架組。數據表明，頸胸一體架組對患者的肩鎖關節固定效果優于胸腹平架組。

綜上所述，本文以整體配準肩鎖關節的辦法測得患者兩種固定裝置的肩鎖關節動度，結果表明胸腹平架組的擺位誤差明顯大于頸胸一體架組。這是因為頸胸一體架對上臂、整個肩關節、以及頭部均有固定。對于有鎖骨上轉移或預防性照射的患者，建議選擇頸胸一體架固定。

表4 兩組PTV靶區外放范圍比較Table 4 Comparison of PTV margin between the two groups

表5 胸腹平架組和頸胸一體膜組固定的肩鎖關節位置移動幅度和三維空間位移