基于CTVision研究宫颈癌调强放疗中摆位误差对剂量分布的影响

中国人民解放军第三零三医院放疗中心，广西 南宁 530021

基于CTVision研究宫颈癌调强放疗中摆位误差对剂量分布的影响

甘晓根，徐子海，廖福锡

中国人民解放军第三零三医院放疗中心，广西 南宁 530021

目的通过测量宫颈癌调强放疗中的摆位误差，分析摆位误差对肿瘤计划靶体积（PTV）及危及器官受照剂量分布的影响。方法20例宫颈癌患者调强放疗过程中每周1次行CTVision图像引导扫描，其实时扫描图像与计划CT图像融合配准获得X、Y、Z方向上的摆位误差，将上述误差引入治疗计划系统重新计算得到PTV及危及器官的剂量分布参数并与原计划行配对t检验。结果X、Y、Z方向上的摆位误差分别为2.14、5.52、2.47 mm；再计划的PTV 95%体积剂量（D95）和最小剂量（Dmin）明显小于原计划（P＜0.05）；再计划膀胱和直肠接受45 Gy剂量体积（V45）明显大于原计划（P＜0.05）。结论摆位误差导致PTV D95明显不足，危及器官体积剂量均增加，因此宫颈癌放疗过程中摆位误差的在线纠正是必要的。

CTVision 图像引导放疗系统；宫颈癌；调强放疗；摆位误差；计划靶体积；临床靶体积

调强放疗（Intensity-Modulated Radiation Therapy，IMRT）是一种三维适形放疗技术，要求辐射野内剂量强度按一定要求进行调节，是目前放疗的主要技术，已被广泛应用于宫颈癌的治疗[1]，但调强放疗仍然不可避免地存在摆位误差。大量研究表明宫颈癌根治性放疗期间，临床靶体积（Clinical Target Volume，CTV）及邻近正常器官会产生明显移动与变化[2]，这势必会使IMRT优势减弱。笔者应用CTVision图像引导放疗技术对20例宫颈癌调强放疗患者放疗分次间的摆位误差及其对剂量分布的影响进行分析，探讨宫颈癌IMRT摆位误差在线校正的必要性。

1 CTVision

西门子高能直线加速器CTVision是一套完全集成的图像引导放疗（Image Guided Radiation Therapy，IGRT）系统，是目前全球最先进的肿瘤放射治疗设备，代表了精确放射治疗的主流发展方向。它利用快速、高对比度、高精度的导轨式CT扫描仪与数字化控制的医用高能直线加速器一体化结合实现了图像引导放疗。

在CTVision系统中，CT利用滑动机架在并行高精度导轨上滑运，轻松、快速地对治疗床上的患者进行诊断成像。扫描结束后，CT机架返回至停泊位，其他程序开始运行，放疗也随之启动。

该系统利用共用治疗床实现了直线加速器和诊断级CT在同一治疗室的完美结合，无论是开展三维适形放疗计划还是调强放疗计划都可以在治疗过程中引入CT图像从而进行摆位误差纠正，应用于宫颈癌的放疗可以直观的追踪膀胱充盈和直肠扩张对于靶区位移的影响。

2 材料与方法

2.1 病例选择

选取20例实施宫颈癌根治性IMRT患者，年龄46～62岁，中位年龄54岁，临床分期为Ⅱb-Ⅲb期，卡氏评分≥70分,均有良好的依从性和自我控制能力。

2.2 仪器设备

西门子CTVision系统带滑轨大孔径SOMATOM Sensation Open CT扫描仪及其Adaptive Targetting形变配准软件，西门子ONCOR直线加速器，Onentra Masten Plan3.3 Service计划系统。

2.3 体位固定及扫描方法

患者仰卧位、双手抱头、盆腔部热塑膜固定，西门子CTVision系统带滑轨大孔径SOMATOM Sensation Open CT扫描仪增强扫描，层厚及层间距均为3 mm，扫描范围从第一腰椎至坐骨下缘3 cm，图像数据网络传入Onentra Masten Plan3.3 Service计划系统工作站。

2.4 勾画轮廓及制定计划

由主治以上医师依据ICRU50号及ICRU62号报告在CT图像上逐层勾画出CTV及直肠、膀胱等危及器官，计划靶体积（Planning Target Volume，PTV）由CTV外扩1 cm。处方剂量为50 Gy，共28次，使用Onentra Masten Plan3.3 Service计划系统，采用6MV X线共面7野均分设计方法根据剂量限定条件逆向生成IMRT计划。

2.5 图像引导

应用西门子CTVision图像引导系统在患者治疗前行实时CT扫描，由医师和物理师共同将实时CT图像与计划CT图像进行最大共有信息化匹配分析，由Adaptive Targetting形变配准软件计算出X、Y、Z轴方向的摆位误差，治疗前用治疗床纠正摆位误差满足摆位要求后再进行治疗。20例宫颈癌患者在治疗期间每周行图像引导1次，共扫描105次。在计划系统上通过改变照射野等中心参数引入三维方向上摆位误差数据，重新计算剂量。

2.6 观察指标

PTV 95%体积剂量（D95）、最大剂量（Dmax）、最小剂量（Dmin）、平均剂量（Dmean）；直肠、膀胱接受45 Gy剂量体积（V45）。

2.7 统计方法

用SPSS13.0软件对摆位误差再计划与原计划结果行配对t检验，P ＜0.05为差异有统计学意义。

3 结果

3.1 20例宫颈癌患者摆位误差

摆位误差结果，见表1。

表1 20例宫颈癌患者摆位误差结果

3.2 摆位误差对PTV及危及器官剂量体积参数的影响

摆位误差对PTV及危及器官剂量体积参数的影响结果，见表2和表3。

表2 20例宫颈癌患者摆位误差对PTV的影响

表3 20例宫颈癌患者摆位误差对危及器官V45的影响

4 讨论

IMRT在宫颈癌放疗中可使靶区接受高剂量照射的同时，还能有效减少盆腔正常组织受量，降低并发症的发生率[3-4]。但治疗中，摆位的重复性和邻近正常器官的移动与变化，制约着放射治疗精度的提高。研究表明，分次间误差，即每次的摆位误差体部可达5～40 mm[5]。图像引导放疗[6]是在三维适形和调强放疗基础上发展起来的又一新技术，它将放疗机与影像设备相结合，在治疗前采集相关影像学信息来确定靶区是否与治疗前计划靶区一致，从而校正患者摆位误差、调整后续放疗计划或引导射线束实时照射[7]。

本文通过采集大量分次治疗前CT图像，评估宫颈癌调强放疗中的摆位误差，分析摆位误差对肿瘤PTV及危及器官受照剂量的影响。本组数据表明治疗过程中，宫颈癌的摆位误差在三维方向的平均值分别是2.14、5.52、2.47 mm，其中头脚方向的误差最大，达到了5.52 mm。有报道指出[8]，膀胱和直肠的充盈程度是影响盆腔放疗的重要因素，由于模拟定位与放疗时膀胱及直肠的充盈程度不同，分次间头脚方向误差最大，左右方向由于肌肉及骨骼的限制，误差相对较小。本文结果与此报道相似，提示在设计宫颈癌调强放疗计划时要注意三维方向，尤其是头脚方向上的外扩范围。将摆位误差数据直接移接到计划系统，在原计划的CT图像上按原有条件重新计划，发现再计划PTV D95和PTV Dmin明显低于原计划，直肠膀胱V45均明显大于原计划。庞皓文等[9]的研究也指出，宫颈癌调强放疗中在修改计划前分次间直肠V45平均值大于原始治疗计划，进一步说明了宫颈癌IMRT中摆位误差在线校正的必要性和重要性。

本研究仅重点探讨了宫颈癌调强放疗中分次间的摆位误差，在静态条件下分析了摆位误差对肿瘤靶体积及危及器官受照剂量的影响，没有探讨到分次间直肠、膀胱的充盈程度以及肿瘤靶体积的变化。在实际治疗中，影响靶体积、直肠、膀胱的实际剂量因素比较多也比较复杂，这些因素之间体积与位置变化带来的剂量变化，以及其相互之间的影响有待进一步探索与研究。

总之，IGRT的应用可以大大缩小宫颈癌在调强放疗中的摆位误差，CTVision作为在线图像引导的放疗工具，其在精确放疗中有积极意义。

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[4] Van de Bunt L,Van der Heide UA,Ketelaars M,et al．Conventional, conformal,and intensity-modulated radiation therapy treatment planning of external beam radiotherapy for cervical cancer:the impact of tumor regression[J]．Int J Radiat Oncol Biol Phys,2006,64(1):189-196．

[5] Shimizu S,Shirato H,Kagei K,et al．Impact of repiratory movement in the computed tomographic images of small lung tumors in three-dimensional (3D) radiotherapy[J]．Int J Radiat Oncol Biol Phys,2000,46(5):1127-1133．

[6] 王诗琴,张书旭,余辉,等．鼻咽癌进行图像引导放疗时不同配准方法对体位校正的影响[J]．中国医疗设备,2010,25(4):77-79．

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[9] 庞皓文,邱杰,孙帅,等．宫颈癌调强放疗中直肠体积与位置变化及对吸收剂量影响[J]．中华放射肿瘤学杂志,2012,21(3):258-261．

Study of the Influence of Set-up Errors on Dose Distribution of Intensity -modulated Radiation Therapy for Cervical Cancer Based on CTVision

GAN Xiao-gen, XU Zi-hai, LIAO Fu-xi
Radiotherapy Center, 303 Hospital of People's Liberation Army, Nanning Guangxi 530021, China

ObjectiveTo analyze the influence of set-up errors on dose distribution of tumor planning target volume (PTV) and organs at risk by measuring the set-up errors of intensity-modulated radiation therapy for cervical cancer.MethodsCTVision image guided scanning of 20 patients with cervical cancer was conducted once a week with a total of 5 times during IMRT. The set-up errors on X axis, Y axis and Z axis were obtained through the registration of real-time scanning images and planning CT images of CTVision image guided scanning. The dose distribution parameters of PTV and organs at risk were obtained based on the calculation of set-up errors data with treatment planning system. Then comparing these parameters with those of original plan by paired t-test.ResultsThe average values of set-up errors on X axis, Y axis and Z axis were 2.14, 5.52, 2.47 mm, respectively. The PTV 95% volume dose (D95) and PTV minimal dose of the replanning were lower than those of the original plan (P ＜0.05). The 45Gy dose volume (V45) received by bladder and rectum of the replanning were higher than those of the original plan(P ＜0.05).ConclusionThe obviously insufficient dose of PTV D95and increased dose of V45of the bladder and rectum were caused by setup errors, which indicated that the online adjustment of the setup errors is necessary during the intensity-modulated radiation therapy for cervical cancer.

CTVision image guided radiation therapy; cervical cancer; IMRT; set-up errors; planning target volume; clinical target volume

R815；R737.33

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2013.09.042

1674-1633(2013)09-0112-03

2013-03-06

2013-08-22

广西科学研究与技术开发计划课题（2011D39）。

作者邮箱：425647874@qq．com