錐形束CT聯合六維床在子宮頸癌放療中的應用及靶區外放邊界的分析研究

王宇留 方涌文 肖亮杰 姚文燕 劉鏢水 林曉生 林承光 方鍵藍

華南國家腫瘤實驗室中山大學腫瘤防治中心放療科，廣州 510060

根據世界衛生組織（WHO）的數據，全球每年有新增子宮頸癌病例53 萬，約25 萬女性因子宮頸癌死亡，其中發展中國家女性因子宮頸癌死亡人數占全球女性因子宮頸癌死亡人數的80%。西方發達國家由于人乳頭瘤病毒（HPV）疫苗的使用和子宮頸癌的篩查的普及，子宮頸癌的發病率呈逐年下降趨勢；在中國，每年新增子宮頸癌病例約14 萬，死亡病例約3.7 萬［1］。子宮頸癌治療方法主要有手術治療和放療，化療廣泛應用于與手術、放療配合的綜合治療和晚期復發性子宮頸癌的治療。目前靶向治療、免疫治療及其聯合治療可用于復發或轉移子宮頸癌的全身系統性治療。放射治療在子宮頸癌的治療中占有很重要的地位；適用于各期的子宮頸癌：早期的子宮頸癌治療中，根治性的放療可以達到與根治性手術等同效果；中晚期（ⅡB～ⅢB 期）的子宮頸癌，放射治療聯合同步化療是目前治療子宮頸癌的主要治療方式［2-4］。隨著調強放療的廣泛應用，為了能夠為患者提供更精準的放療，除了精確的體位固定和精確的計劃設計外，同時還要求放療設備能提供更高的精度，達到精確治療的目的，而六維（6D）床的應用比傳統的三維（3D）床增加了偏轉角（Rtn）、俯仰角（Pitch）、翻滾角（Roll）3 個糾正患者體位的旋轉方向，在圖像引導放療中的應用范圍更廣。本文通過對子宮頸癌患者的研究，探討利用錐形束CT（CBCT）聯合6D 床在子宮頸癌調強治療的擺位誤差及外擴邊界，為臨床治療計劃的設計提供數據支持，現報道如下。

資料與方法

1、一般資料

收集2020年10月至2021年4月在中山大學腫瘤防治中心美國生產的Varian Vital_Beam 直線加速器接受容積調強放射治療（VMAT）的36 例Ⅱb～Ⅳa 期子宮頸癌患者，年齡為35～70歲，中位年齡56歲；卡氏評分（KPS）＞80 分；病理類型：6例腺癌，30例鱗癌。根據國際婦產科聯盟（FIGO）（2018）分期標準：3 例Ⅱb 期，3 例Ⅲa 期，20 例Ⅲb 期，10 例Ⅳa期，其中單純放療12例，術后放療24例。入選的患者均為首次就診確診，病理活檢、影像學檢查確診為子宮頸癌，符合《宮頸癌診斷與治療指南（第四版）》［5］標準。所有患者行盆腔調強外照射放療，計劃處方劑量腫瘤靶區（GTV）為6000 cGy∕25 F，臨床靶區（CTV）為4500 cGy∕25 F，每周進行5次治療。

2、體位固定方法

患者采用1.2 m 長負壓真空袋（Klarity 公司生產）仰臥位固定：患者雙手交叉上舉置于頭頂，平躺在放氣后整平的真空袋上，兩腿稍微張開，身體自然放松狀態，真空袋頭部方向固定肩膀，腳的方向對兩大腿塑形固定會陰部，左右方向固定患者身軀兩側，然后對真空袋進行抽氣形成真空，與患者皮膚充分貼合，直至真空袋呈負壓狀態，且雙手按壓不會變形即完成。

3、方法和數據采集

所有宮頸癌患者均使用荷蘭生產的飛利浦的Big Bore大孔徑64排專用放療模擬CT定位機對患者進行掃描，掃描部位：上腹部+下腹部+盆腔；掃描范圍：上界第十胸椎下緣，下界坐骨結節下緣；掃描層距3 mm，重建層厚3 mm。掃描前進行膀胱準備，提前1 h 排空膀胱，然后喝500～1000 ml的水，掃描前用膀胱測量儀測膀胱尿量為200～300 ml才予以掃描，掃描時均為平掃加注射碘帕醇增強掃描。掃描得到定位CT圖像傳到Eclipse計劃系統，醫生勾畫靶區及危及器官，然后物理師進行治療計劃的設計。治療前通過加速器自帶的KV 級CBCT 進行掃描，得到容積CT 圖像，掃描條件：掃描直徑（Diameter）為46.5 cm，掃描范圍為17.5 cm；管電壓為125 kV，管電流為1080 mAs，掃描加權CT 劑量指數（CTDIw）值為1.60 cGy。重建后和定位CT 圖像進行配準，先進行3D 配準，得到3 個平移方向［左右（RL）、頭腳（SI）、腹背（AP）］的擺位誤差，再次進行6D 配準，得到另外3 個平移方向LR、SI、AP 以及3 個繞軸旋轉方向（Rtn、Pitch、Roll）的擺位誤差數據。

4、統計學方法

采用SPSS 21.0 對數據進行分析，計量資料取絕對值后，所有數據均符合正態分布，以均數±標準差（±s）表示，分別進行獨立樣本t檢驗，P＜0.05為差異有統計學意義。根據外擴邊界MPTV=2.5Σ+0.7σ 算出3D 和6D 的外擴邊界進行對比，其中Σ 為患者擺位系統誤差的標準差，σ 為患者擺位隨機誤差的標準差。

結果

1、CBCT校正下使用3D與6D治療床的差異

計算平移方向的相應外放邊界值（MPTV）結果3D 和6D的LR、SI、AP 方向的擺位誤差，LR、AP 方向比較差異均有統計學意義（均P＜0.05）；SI方向比較差異無統計學意義（P＞0.05），具體見表1。

表1 36例子宮頸癌患者錐形束CT校正下使用三維和六維治療床線性方向的擺位誤差（mm，±s）

表1 36例子宮頸癌患者錐形束CT校正下使用三維和六維治療床線性方向的擺位誤差（mm，±s）

治療床三維六維t值P值左右2.1±0.91.8±0.62.7790.006頭腳3.2±1.23.2±1.0-1.2000.230腹背2.3±1.22.2±0.83.4000.001

2、在患者的體質量指數（BMI）影響下，治療床旋轉方向的分析

根據中國標準BMI值（正常=18.5～23.9，肥胖≥24）把患者分為正常和肥胖2 組，再將患者的Rtn、Pitch 和Roll 方向的誤差與患者的BMI 指數進行獨立樣本t檢驗分析，發現BMI 的分組中，正常患者與肥胖患者在旋轉方向的誤差比較差異均有統計學意義（均P＜0.05），具體見表2。

表2 36例子宮頸癌患者體質量指數不同治療床在旋轉方向的誤差（°，±s）

表2 36例子宮頸癌患者體質量指數不同治療床在旋轉方向的誤差（°，±s）

體質量指數正常肥胖t值P值例數2511偏轉角0.72±0.300.76±0.322.0070.045俯仰角1.30±0.491.48±0.553.3430.001翻滾角0.78±0.340.92±0.39-3.831＜0.001

3、3D圖像配準與6D圖像配準外放邊界

使用外放邊界公式MPTV=2.5∑+0.7σ 計算3D 圖像配準與6D 圖像配準的外放邊界，6D 配準比3D 配準在LR、SI 和AP分別減少1.0、2.0、1.6 mm，具體見表3。

表3 36例子宮頸癌患者錐形束CT校正下三維圖像配準和六維圖像配準外放邊界（mm）

討論

子宮頸癌是常見的女性惡性腫瘤，其發生率居女性生殖系統惡性腫瘤之首，常規的主要治療方式有手術、放療、化療和基因免疫治療等；而放療作為子宮頸癌的一種重要的治療方式，其優勢在于精確定位、精確計劃和精確治療［6］。這依賴于先進的醫學影像技術的高速發展，從而大大促進了高精度放療得以實施；直線加速器配備千伏級的CBCT、高精度6D 床能夠使宮頸癌患者獲益。放射治療適用于早中晚期子宮頸癌患者，放療對正常組織、器官產生的毒副反應和根治劑量是放療的主要矛盾［7］。目前大多數子宮頸癌患者放療都是采用3D 圖像校正，因常規治療床只有x、y、z 3個方向的直線運動和治療床整體繞等中心的旋轉運動，所以誤差測量只能局限在3D 方向上的線性校正；6D 床有x、y、z 3 個方向的直線運動和繞Rx、Ry、Rz 3 個方向的旋轉運動，比傳統的3D 床多了繞Rx、Ry、Rz 方向的旋轉運動［8］。有學者研究表明，6D 放射治療床各參數具有較高的精度，且運行穩定性良好，可滿足精準放射治療的臨床需求［9］。本文通過對比分析3D圖像配準和6D圖像配準，發現3D 和6D 在LR、AP 2 個方向比較差異均有統計學意義（均P＜0.05），在SI 方向比較差異無統計學意義（P＞0.05），本研究表明，6D 圖像配準聯合6D 床糾正Rx、Ry、Rz 3 個方向上的旋轉誤差，在LR 和AP 方向上可以適當的降低擺位誤差，對治療計劃的設計提供可行性參考，從而達到降低正常組織的受量，同時提高腫瘤靶區的照射劑量的目的，進一步改善患者的預后。付秀根等［10］認為旋轉誤差是影響線性誤差的重要因素，因此在日常擺位中應當得到重視。在SI 方向比較差異無統計學意義有多方面的影響，一是與患者治療時自身條件如膀胱充盈度有很大關系，難以做到與CT 定位掃描時一致的狀態；二是與患者的體型相關，肥胖患者由于皮膚的牽拉，從而影響正確擺位，這些影響可以通過對靶區與周邊正常組織輪廓6D 圖像配準聯合6D 床的在線糾正，使患者得到更精確到治療。

子宮頸癌患者由于伴隨營養攝入不足、營養物質丟失、放射性腸炎等情況，導致在放療期間體質量大幅變化，繼而影響放療擺位精度，而BMI作為評估人體胖瘦程度的標準，可間接反應皮下脂肪厚度［11］。許多研究表明，肥胖是影響子宮頸癌放療患者擺位誤差的重要因素之一，隨著身體質量指數的增加，擺位難度增加，擺位誤差數值也會稍變大［12-13］。本文根據患者的BMI 對患者進行分組，再將患者的Rtn、Pitch和Roll方向的誤差與患者的BMI指數進行獨立樣本t檢驗分析，結果發現正常與肥胖患者的Rtn、Pitch、Roll 方向的旋轉擺位誤差比較差異均有統計學意義（均P＜0.05）；分析結果中顯示，無論BMI 數值代表正常或者超重的患者，都會存在擺位誤差，但是BMI 數值越大的患者在3個旋轉方向的擺位誤差越大，因此我們在實際治療中需要重點關注患者體位的變化并及時校正，降低系統誤差和隨機誤差，提高患者的精確治療。

近年來隨著醫學影像技術的快速發展，圖像引導放療（IGRT）技術的廣泛應用，子宮頸癌患者也逐步利用已有的諸如電子射野影像裝置（EPID）、CBCT等圖像引導技術進行放射治療［14-15］。子宮的生理解剖結構具有特殊性，子宮頸癌術后患者因行子宮、附件組織的摘除以及盆腔的淋巴清掃［16］，擺位誤差主要由治療時患者分次間直腸直徑、膀胱充盈度、體質量改變、皮膚牽拉和分次內器官如腸道的蠕動所引起，所以放療計劃的設計除了需要考慮腫瘤靶區外，還要考慮周邊器官的受量；子宮切除術以后，陰道由于固定減少，每天以一種隨意的方式運動，并且這種運動跟膀胱充盈程度、直腸排空程度的改變不具有相關性；以上情況都有可能使治療時腫瘤靶區脫離照射野，從而使腫瘤靶區的所受劑量降低，腫瘤的控制率也隨著降低，腫瘤復發轉移的概率隨著增加［17-18］。本研究對3D 圖像配準和6D 圖像配準進行對比分析，得到對應的外放邊界為：3D 圖像配準（LR 8.2 mm，SI 10.2 mm，AP 6.9 mm），6D 圖像配準（LR 7.2 mm，SI 8.2 mm，AP 5.3 mm）；由此看出6D圖像配準比3D圖像配準在LR、SI 和AP 方向外擴邊界分別減少1.0、2.0、1.6 mm，可為臨床治療計劃的設計提供數據支持。

在子宮頸癌的調強放療中，通過CBCT 聯合6D 治療床在線糾正，6D 圖像配準優于3D 圖像配準；通過外放邊界公式計算出6D 圖像配準的外放邊界比3D 圖像配準的外放邊界小，這對于在臨床上子宮頸癌的放療使用6D 圖像配準聯合6D 床比單使用3D 床更具有優勢，能夠減少靶區周圍正常組織受量，提高腫瘤放療的精確性；同時在6D 圖像配準聯合6D 治療床使用時，臨床治療計劃靶區外放邊界可以適當減少。本研究還有不足之處，由于大多數患者行子宮摘除術后，膀胱對尿感不敏感，所以每次治療前膀胱準備的尿量與定位CT 掃描時不能完全一致，對擺位誤差會產生一定的影響，在后續的研究中，如果采用膀胱B 超測量儀對治療前的患者測尿量，跟定位CT 掃描時基本上一致時才予以治療，這樣就能盡量降低擺位誤差，使患者得到更精準的治療［19］。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突