錐形束CT圖像引導(dǎo)下宮頸癌患者放療擺位誤差的臨床應(yīng)用分析

童 琴,楊昌宣,肖愛農(nóng),楊 立

(南華大學(xué)附屬第一醫(yī)院放療科,湖南衡陽(yáng)421001)

錐形束CT圖像引導(dǎo)下宮頸癌患者放療擺位誤差的臨床應(yīng)用分析

童 琴*,楊昌宣,肖愛農(nóng),楊 立

(南華大學(xué)附屬第一醫(yī)院放療科,湖南衡陽(yáng)421001)

目的 分析千伏級(jí)錐形束CT引導(dǎo)下以真空墊為體位固定裝置的宮頸癌患者圖像引導(dǎo)放療中的擺位誤差。 方法 50例宮頸癌患者分別于放療第1周、第3周、第5周采用瓦里安直線加速器機(jī)載影像系統(tǒng)行錐形束CT(CBCT)掃描,與計(jì)劃CT圖像匹配獲得左右、頭足、腹背及旋轉(zhuǎn)方向的擺位誤差,并計(jì)算計(jì)劃靶體積(PTV)外放邊界。 結(jié)果 50例患者共行150次掃描,左右、頭足、腹背及旋轉(zhuǎn)方向的擺位誤差分別為(2.89±1.63)mm、(4.68±2.19)mm、(2.24±1.36)mm、(7.62±5.77)deg,左右、頭足、腹背方向 PTV 外放邊界分別為8.36、13.23、6.55 mm。 結(jié)論 應(yīng)用錐形束CT掃描可測(cè)量宮頸癌患者的擺位誤差并在線校正,以減少誤差;還可估算PTV外擴(kuò)邊界值,為臨床醫(yī)師提供治療依據(jù)。

體層攝影術(shù),錐形束; 圖像引導(dǎo)放療; 擺位誤差; 宮頸癌

圖像引導(dǎo)放療(image guided radiotherapy,IGRT)[1]采用錐形束 CT(cone beam computed tomography,CBCT)掃描獲得實(shí)際治療時(shí)腫瘤及周圍正常組織器官的圖像及空間位置,通過與原始計(jì)劃CT圖像比較,確定擺位的三維線性及旋轉(zhuǎn)誤差數(shù)據(jù),并可在線校正。該技術(shù)為IMRT(intensity modulated radiation therapy,IMRT)等精確放療提供了減少擺位誤差的有效手段,故近年來(lái)逐漸普及和推廣。本研究對(duì)以真空墊為體位固定裝置的宮頸癌患者放療前采用千伏級(jí)錐形束CT掃描,并與計(jì)劃CT圖像進(jìn)行匹配,獲得擺位誤差數(shù)值,并在此基礎(chǔ)上研究計(jì)劃靶體積(planning target volume,PTV)的外放邊界。

1 材料與方法

1.1 患者資料

2013年9月至2013年12月在南華大學(xué)附屬第一醫(yī)院經(jīng)病理確診的宮頸癌患者50例,年齡35歲至66歲,中位年齡48歲。

1.2 計(jì)劃CT圖像獲取

定位前排空直腸,在定位前1小時(shí)口服800 mL溫開水,并憋尿使膀胱充盈?；颊呔捎醚雠P位,雙手上舉抱頭,真空袋固定,在近腫瘤中心層面放置定位鉛點(diǎn),作為計(jì)劃等中心點(diǎn)。采用GE CT掃描,掃描條件為120KV,100mAs,層厚3mm。圖像經(jīng)Lantis網(wǎng)絡(luò)傳至Eclipse計(jì)劃系統(tǒng)。

1.3 CBCT圖像獲取

采用瓦里安Clinac ix電子直線加速器的機(jī)載影像系統(tǒng)行CBCT掃描,掃描條件為75 KV,80 mA,32 mS,層厚2.5 mm,使用half-fan濾線器。對(duì)50例宮頸癌患者分別于治療第1周、第3周、第5周行CBCT掃描。

1.4 圖像配準(zhǔn)

將CBCT圖像與計(jì)劃CT圖像進(jìn)行自動(dòng)骨性匹配分析,得出左右、頭足、腹背及旋轉(zhuǎn)方向擺位誤差,基于研究誤差大小,不考慮誤差方向,所有誤差均取絕對(duì)值。50例宮頸癌患者共獲取了150組有效擺位誤差數(shù)據(jù)。圖像配準(zhǔn)前后示例見圖1、圖2。

圖1 CBCT圖像與計(jì)劃CT圖像配準(zhǔn)前

1.5 PTV外放邊界計(jì)算方法

患者的擺位誤差均由系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差兩項(xiàng)構(gòu)成。根據(jù)Stroom,等[2-3]的定義,系統(tǒng)誤差用所有分次擺位誤差平均值表示,隨機(jī)誤差用所有分次擺位誤差標(biāo)準(zhǔn)差表示。擺位外擴(kuò)邊界值(MPTV)是在臨床靶體積(CTV)的基礎(chǔ)上在各個(gè)方向外放一定體積后得來(lái)的,目的是為了補(bǔ)償擺位誤差對(duì)劑量的影響,臨床根據(jù)van Herk[4-5]等的推理公式MPTV=2.5∑±0.7δ進(jìn)行計(jì)算,∑為系統(tǒng)誤差的標(biāo)準(zhǔn)差,δ為隨機(jī)誤差的標(biāo)準(zhǔn)差。

圖2 CBCT圖像與計(jì)劃CT圖像配準(zhǔn)后

1.6 統(tǒng)計(jì)方法

采用SPSS 16.0軟件對(duì)擺位誤差數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析,P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義

2 結(jié) 果

2.1 擺位誤差

50例患者總共150次CBCT掃描數(shù)據(jù)顯示,左右、頭足、腹背及旋轉(zhuǎn)方向擺位誤差分別為(2.89±1.63)mm、(4.68±2.19)mm、(2.24±1.36)mm、(7.62±5.77)deg。進(jìn)一步分層分析顯示第1次CBCT掃描時(shí)各方向擺位誤差與其他批次誤差均值相似,左右、頭足、腹背及旋轉(zhuǎn)方向比較結(jié)果分別為(3.22±1.47)mm:(2.73±1.69)mm、(4.96±2.28)mm:(4.35±2.01)mm、(2.42±1.64)mm:(2.02±1.23)mm、(7.20±4.74)deg:(7.83±6.25)deg(F=1.517、1.623、1.557、0.193,P=0.223、0.195、0.204、0.824),均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

2.2 外放邊界

據(jù)MPTV=2.5∑±0.7δ公式,計(jì)算出左右、頭足、腹背方向的PTV外放邊界分別為8.36、13.23、6.55 mm。

3 討 論

近年來(lái)隨著精確放療在宮頸癌的廣泛應(yīng)用,降低治療中的擺位誤差成為治療成敗的關(guān)鍵。體部腫瘤患者因皮膚牽拉、膀胱及直腸充盈、呼吸運(yùn)動(dòng)等因素對(duì)擺位誤差影響較大。IGRT技術(shù)主要用于在治療前采集CBCT三維圖像,利用這些圖像與治療計(jì)劃圖像進(jìn)行配準(zhǔn)比對(duì),引導(dǎo)此次治療和后續(xù)分次治療,為評(píng)價(jià)及減少擺位誤差提供有效方法。

本研究對(duì)采用真空墊為體位固定裝置進(jìn)行IGRT放療的宮頸癌患者進(jìn)行CBCT掃描,得出左右、頭足及腹背方向擺位誤差均值分別為2.89、4.68、2.24 mm,外擴(kuò)邊界分別為8.36、13.23、6.55 mm,在頭足方向誤差最大,與曹曉輝[6]、林益匡,等[7]報(bào)道相符,原因考慮為真空墊在左右、腹背方向與患者形成良好的固定關(guān)系,而在頭足方向限制不足,體型較胖、皮下脂肪多、皮膚松弛或抱頭姿勢(shì)稍有改動(dòng)均可引起頭足方向的偏差。本研究顯示旋轉(zhuǎn)誤差的均值為7.62 deg,高于線性誤差的均值。但是,有報(bào)道旋轉(zhuǎn)造成劑量改變很小[5,8]。Astreinidou,等[9]認(rèn)為平均值為I0的旋轉(zhuǎn)誤差不會(huì)影響95%CTV接受處方劑量。故在實(shí)際治療中,旋轉(zhuǎn)誤差可以忽略。進(jìn)一步分層分析顯示,首次CBCT掃描3個(gè)方向擺位誤差與其他批次掃描的誤差平均值相似,說(shuō)明本中心擺位誤差非常穩(wěn)定。

研究報(bào)道,以下辦法可減少擺位誤差:在模透機(jī)透視下制備真空袋,并增加病人體表標(biāo)記點(diǎn)[10];采用最終等中心標(biāo)記法[11],即定位點(diǎn)設(shè)為計(jì)劃設(shè)計(jì)和加速器治療的等中心點(diǎn);定期抽氣,保證真空袋不受壓變形等等。目前,雖然有IGRT技術(shù),但如治療技師對(duì)此的過于依賴可能導(dǎo)致誤差增大,只有在定位和計(jì)劃設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)都做到精益求精,治療前再有IGRT技術(shù)保駕護(hù)航,三精治療才能得以實(shí)現(xiàn)。為了減少擺位誤差,我中心要求放療醫(yī)師在CT模擬定位時(shí)選擇合適的定位點(diǎn),用該點(diǎn)做為射野等中心點(diǎn),減少二次移位的誤差;要求技師定期對(duì)真空袋抽氣,對(duì)于體部腫瘤在CBCT掃描時(shí)如有任一線性方向誤差絕對(duì)值大于5 mm,予重新擺位,對(duì)于任一方向絕對(duì)值大于3 mm,則引導(dǎo)治療床移動(dòng)達(dá)正確位置后再進(jìn)行治療;要求患者每次治療前的穿著及飲水、膀胱充盈等準(zhǔn)備工作盡量與模擬定位時(shí)一致。

綜上,應(yīng)用CBCT可測(cè)量宮頸癌放療中的擺位誤差,通過在線校正可以最大限度地減小誤差,提高放療精確性。每個(gè)放療中心都有不同的固定裝置、放療設(shè)備、擺位方法及治療技師,影響擺位誤差的各項(xiàng)因素在不同的治療中心是不同的,所以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行測(cè)量、估算外擴(kuò)邊界值在臨床工作中有一定的指導(dǎo)意義。

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Analysis of Setup Errors on Cone-Beam CT-Based Image Guided Radiation Therapy for Cervical Cancer

TONG Qin*,YANG Chanxuan,XIAO Ainong,et al
(Department of Radiation Oncology,The First Affiliated Hosptial,University of South China,Hengyang 421001,China)

Objective To evaluate setup errors of image guided radiation therapy(IGRT)for cervical cancer with vacuum cushions using kilovolt cone beam CT(KVCBCT). Methods Varian-IX linear accelerator on-board imaging system was used to acquire CBCT scans before irradiation of 50 cervical cancer patients in the 1st,3rd,and 5th week,respectively.CBCT scans and planning CT scans were auto-matched to obtain the setup errors of left-right(x),superior-inferior(y),anterior-posterior(z)and rotation(r).The value of the MPTV was calculated,meanwhile. Results 50 patients acquired 150 CBCT scans.The setup errors in x-,y-,z-,r-dimension were(2.89±1.63)mm、(4.68±2.19)mm、(2.24±1.36)mm、(7.62 ±5.77)deg.The MPTV were 8.36、13.23、6.55mm in x-,y-,z-dimension. Conclusions CBCT on line correction could reduce the setup errors of cervical cancer patients,and estimate the MPTV,thereby provide the basis for clinicians.

Tomography,cone-beam; Image guided radiotherapy; Setup errors; Cervical cancer

R 737.33

A

10.15972/j.cnki.43-1509/r.2015.02.022

2014-02-13;

2014-12-26

*通訊作者,E-mail:tongqing@163.com.

(此文編輯:秦旭平)