錐形束CT在鼻咽癌調(diào)強(qiáng)放射治療中擺位誤差對危及器官及靶區(qū)劑量分布的影響研究

玉貴永 鄒良群 阮國柱

鼻咽癌為臨床較常見的惡性腫瘤疾病之一，目前主要是予以三維適形調(diào)強(qiáng)放射治療[1]。然而，在治療過程中由于藥物劑量梯度相對陡峭，加之高劑量區(qū)和靶區(qū)緊密聯(lián)系，對擺位精確度有著極高的要求[2]。因此，在對鼻咽癌患者進(jìn)行調(diào)強(qiáng)放射治療過程中，由于擺位誤差會導(dǎo)致腫瘤及其周圍的正常組織所接受的放射藥物劑量出現(xiàn)一定的偏差，應(yīng)引起臨床重視[3]。有研究報道顯示，在鼻咽癌患者調(diào)強(qiáng)放射治療中存在的擺位誤差會對臨床放射治療的質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重影響，不利于患者預(yù)后，嚴(yán)重威脅著患者的生命健康安全[4]。鑒于此，本研究分析了鼻咽癌患者調(diào)強(qiáng)放射治療的錐形束計算機(jī)斷層攝影(cone-beam computed tomography，CBCT)中擺位誤差與危及器官及靶區(qū)劑量分布，以期為臨床鼻咽癌的調(diào)強(qiáng)放射治療提供可靠的指導(dǎo)數(shù)據(jù)。

1 資料與方法

1.1 一般資料

回顧性分析2015年2月至2017年2月于桂林醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院接受治療的60例鼻咽癌患者的病歷資料，其中男性38例，女性22例，年齡34～74歲，平均年齡(58.3±8.5)歲。所有患者均知情并簽署同意書，且經(jīng)醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)。

1.2 納入與排除標(biāo)準(zhǔn)

(1)納入標(biāo)準(zhǔn)：①所有患者均經(jīng)病理診斷確診為鼻咽癌；②均接受三維適形調(diào)強(qiáng)放射治療；③具有完整的臨床影像學(xué)資料[5-6]。

(2)排除標(biāo)準(zhǔn)：①有其他類型的惡性腫瘤者；②已接受過手術(shù)治療者；③無法耐受放射治療者；④病歷資料數(shù)據(jù)缺失者。

1.3 儀器與材料

采用E-clipe治療計劃系統(tǒng)、Trilogy機(jī)載影像系統(tǒng)的CBCT圖像采集和處理平臺及UNIQUE直線加速器(均購自美國瓦里安公司)；16排螺旋大孔徑放射治療專用計算機(jī)斷層掃描模擬掃描機(jī)(美國GE公司)。

1.4 治療方法

(1)所有患者接受放射治療前均取仰臥位，采用頭墊保證患者的術(shù)式，隨后通過頭頸肩固定架和熱塑膜等進(jìn)行固定處理。然后再采用CT模擬掃描機(jī)進(jìn)行CT模擬定位處理，放置好三維激光燈位置，并于面膜上進(jìn)行標(biāo)記，保證激光“+”字與“+”子線相重合，并據(jù)此為參照點(diǎn)，構(gòu)建坐標(biāo)系，予以螺旋CT掃描處理。其中掃描范圍從頭頂露空層至鎖骨頭部，圖像分辨率設(shè)為512×512，掃描層厚為2.8 mm，待掃描完成后將所獲取的圖像傳送至E-clipe治療計劃系統(tǒng)中，由放射治療物理師將靶區(qū)輸入至系統(tǒng)中，進(jìn)而制定一套合理的治療方案。此外，在CT圖像以及在線錐形束CT圖像手動配準(zhǔn)方面，由于鼻咽癌患者的病灶與周邊骨性結(jié)構(gòu)存在緊密的聯(lián)系，因此通常選擇其周邊骨性結(jié)構(gòu)作為CT圖像以及CBCT圖像手動配準(zhǔn)參考體系。將鼻咽部的翼突和鼻中隔，以及第1～6頸椎前緣的中點(diǎn)用于骨性標(biāo)志，配準(zhǔn)時，翼突及鼻中隔表示頭部，C1～3表示上頸部，C4～6表示下頸部，明確3個不同的擺放區(qū)域的擺放誤差情況。

(2)以Sliding window方式進(jìn)行調(diào)強(qiáng)照射，第1階段劑量為56～60 Gy，復(fù)查CT，將縮野加量到鼻咽部劑量70～78 Gy，其中位劑量為70 Gy。對頸部存在淋巴結(jié)腫大的患者，設(shè)置劑量為60～70 Gy。對頸部無淋巴結(jié)腫大的患者，給予預(yù)防照射劑量為56 Gy。

1.5 觀察與評價指標(biāo)

(1)靶區(qū)定義。根據(jù)國際輻射單位與測量委員會(Internation Commission on Radiation Units and Measurements，ICRU)50號和62號文件原則勾畫靶區(qū)和重要器官：腫瘤靶區(qū)(gross tumor volume，GTV)中GTVnx為原發(fā)腫瘤大體瘤體積；GTVnd為轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)大體腫瘤體積。臨床靶區(qū)(clinical target volume，CTV)中CTV1為原發(fā)灶臨床靶體積；CTV2為含原發(fā)灶的臨床靶體積和全部鼻咽腔的預(yù)防照射區(qū)。計劃靶區(qū)(planing target volume，PTV)對應(yīng)個靶區(qū)外擴(kuò)。GTVDx為X%體積受照劑量。

(2)采用瓦里安專用的分析軟件，得到其分別在X(左右)方位、Y(頭腳)方位以及Z(腹背)方位上的擺位誤差，并觀察鼻咽癌調(diào)強(qiáng)放射治療中擺位誤差對放射治療劑量的分布影響情況；觀察危及器官與靶區(qū)劑量分布情況。

1.6 統(tǒng)計學(xué)方法

數(shù)據(jù)使用SPSS 20.0軟件實施檢測，計數(shù)資料予以x2檢驗，計量資料以±s)表示，采用t檢驗，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 擺位誤差對放射治療劑量的影響分析

在擺位誤差中，GTVnxD95、GTVndD95、CTV2D95、PTV2D95、PTVndD955區(qū)域的實際劑量相較同靶區(qū)計劃劑量低，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(t=2.481，t=8.654，t=2.419，t=5.294，t=3.157；P＜0.05)，見表1。

表1 擺位誤差對放射治療劑量影響分析(%，±s)

表1 擺位誤差對放射治療劑量影響分析(%，±s)

注：表中GTV為腫瘤靶區(qū)，GTVnx為原發(fā)腫瘤的大體瘤體積，GTVnd為轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)的大體瘤體積，CTV2為含原發(fā)灶的臨床靶體積和全部鼻咽腔的預(yù)防照射區(qū)，PTV為計劃靶區(qū)，GTVDx為X%體積受照劑量。

劑量觀測區(qū)域GTVnxD95 GTVndD95 CTV2D95 PTV2D95 PTVndD95靶區(qū)實際劑量 -1.27±0.29 -3.32±0.64 -2.35±1.29 -2.50±0.44 -2.51±0.45靶區(qū)計劃劑量 -0.80±1.20 -2.61±1.15 -1.13±1.74 -1.36±0.93 -1.23±1.43 t值 2.481 8.654 2.419 5.294 3.157 P值 0.029 0.000 0.032 0.000 0.000項目

2.2 CBCT中擺位誤差分析

在60例鼻咽癌患者調(diào)強(qiáng)放射治療的CBCT中擺位誤差值在X方位為(-0.50±1.32)mm，在Y方位為(-0.22±2.55)mm，在Z方位為(-0.54±1.18)mm，其中在Y方位的誤差最大，在X方位的誤差最小，見表2。

表2 60例鼻咽癌患者經(jīng)調(diào)強(qiáng)放射治療CBCT中擺位誤差結(jié)果分析(mm)

2.3 危及器官與靶區(qū)劑量分布

在60例鼻咽癌患者經(jīng)調(diào)強(qiáng)放射治療的危及器官與靶區(qū)劑量分布均出現(xiàn)不同程度的異常，其中劑量分布變化范圍按照從大到小的順序分別為右側(cè)眼晶狀體、左側(cè)眼晶狀體、腦干、頸部轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)、脊髓以及鼻咽原發(fā)腫瘤。見表3。

表3 60例鼻咽癌患者調(diào)強(qiáng)放射治療危及器官與靶區(qū)劑量分布(Gy)

3 討論

有相關(guān)研究報道顯示，近年來鼻咽癌的發(fā)病率正呈逐年上升趨勢，嚴(yán)重影響患者生活質(zhì)量[7-8]。目前，臨床上針對鼻咽癌患者主要是采用三維適形調(diào)強(qiáng)放射治療，該放射治療的優(yōu)點(diǎn)在于可有效減少計劃靶區(qū)的范圍，同時縮小敏感組織體積，提高腫瘤靶區(qū)劑量，從而達(dá)到有效治療腫瘤的目的，臨床療效較為明顯[9]。然而，國內(nèi)外不少研究報道顯示：鼻咽癌三維適形調(diào)強(qiáng)放射治療在實施過程中，通常存在不同程度的系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差[10]。系統(tǒng)誤差主要是由模擬機(jī)、加速器以及外置激光燈誤差等因素所導(dǎo)致，而隨機(jī)誤差主要是由患者身軀的不自主運(yùn)動、生理性呼吸運(yùn)動以及技術(shù)員的擺位技術(shù)等多種因素導(dǎo)致[11-12]。有研究報道證實，擺位誤差的存在會導(dǎo)致在放射治療過程中患者各器官，以及靶區(qū)接受的實際放射治療藥物劑量與初始設(shè)計的放射治療藥物劑量存在顯著的差異，不利于患者疾病康復(fù)，從而對患者的生活質(zhì)量造成嚴(yán)重影響[13-14]。由此，研究擺位誤差對調(diào)強(qiáng)放射治療藥物劑量分布的影響具有極其重要的意義。

本研究結(jié)果顯示，在擺位誤差中，GTVnxD95、GTVndD95、CTV2D95、PTV2D95、PTVndD955區(qū)域的實際劑量較相同靶區(qū)計劃劑量低，且其擺位誤差值結(jié)果與張云等[15]和井笛等[16]的研究報道相一致，表明鼻咽癌患者接受調(diào)強(qiáng)放射治療的過程中，擺位誤差的存在。而瓦里安直接加速器的機(jī)載影像系統(tǒng)主要是用于患者治療位置的修正等方面，其增加了驗證擺位時間，可對擺位誤差進(jìn)行實時校正，從而為精確放射治療的劑量提供保障。有研究報道顯示，瓦里安直接加速器的機(jī)載影像系統(tǒng)具有圖像清晰，采集和配準(zhǔn)簡便，自動優(yōu)化程度較高以及患者吸收劑量較少等優(yōu)勢，且能精確地計算出每次等中心的三維方向上的真實誤差值，并能清楚地顯示此刻照射范圍內(nèi)所有組織以及器官的三維結(jié)構(gòu)變化情況，從而有利于為糾正患者的擺位誤差，確保腫瘤及其周邊組織的放射治療藥物劑量[17-18]。此外，本研究還顯示，60例鼻咽癌患者調(diào)強(qiáng)放射治療的危及器官與靶區(qū)劑量分布均出現(xiàn)了一定程度的異?，F(xiàn)象，其中劑量分布變化范圍按照從大到小的順序分別為右側(cè)眼晶狀體、左側(cè)眼晶狀體、腦干、頸部轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)、脊髓及鼻咽原發(fā)腫瘤。這符合列燦良等[19]和李明等[20]的研究報道，提示了在鼻咽癌調(diào)強(qiáng)放射治療中，如不進(jìn)行擺位誤差的校正，可能導(dǎo)致腫瘤周圍正常組織器官的放射治療藥物過量，從而影響臨床治療效果，并對患者正常組織造成嚴(yán)重?fù)p害，不利于患者預(yù)后。

本研究采用了計劃系統(tǒng)對比擺位誤差后的劑量差異，結(jié)果所顯示的只是相對劑量的比較，并未考慮腫瘤靶區(qū)隨治療時間的逐漸延長靶體積逐漸變小的情況，從而可能導(dǎo)致研究結(jié)果存在一定的偏差。因此，在今后的研究中應(yīng)制定更為完善的研究方案，以獲取更為準(zhǔn)確、可靠的數(shù)據(jù)。

鼻咽癌患者接受調(diào)強(qiáng)放射治療時存在擺位誤差，而采用直接加速器的機(jī)載影像系統(tǒng)對患者CBCT圖像進(jìn)行采集，并對擺位誤差進(jìn)行實時校正，可有效減少系統(tǒng)誤差以及隨機(jī)誤差，同時有效提高擺位的精確度，進(jìn)一步精確分布靶區(qū)與危及器官的劑量，從而保證臨床調(diào)強(qiáng)放射治療的質(zhì)量，改善患者預(yù)后。