锥形束CT评估鼻咽癌调强放疗摆位误差及其对剂量分布的影响

徐 升 张军宁 周菊英 符天晓 徐久宏 陈 龙 陈 浩

本文运用Varian23EX机载千伏级锥形束CT(Kilovolt cone-beam CT，KV-CBCT)扫描鼻咽癌调强放疗患者，研究摆位误差对剂量的影响。

1 资料与方法

1.1 一般资料

2011年4月至2013年2月我院收治的初治鼻咽癌患者15例，病理活检证实均为低分化鳞癌，年龄23～65岁，中位年龄58岁。其中男性11例，女性4例，卡氏评分标准(karnofsky performance status，KPS)≥80。所有患者放疗前辅助检查与处理：血常规、肝肾功能、胸部正侧位片、腹部B超、鼻咽部和颈部增强CT和MIR扫描、放疗前口腔病处理。

1.2 主要设备

Varian公司23EX医用直线加速器及机载OBI-CBCT图像采集与处理平台；Siemens欢悦CT模拟定位机；Varian公司的Eclipse治疗计划系统；Medtec公司碳素纤维底架及头枕；Medtec公司头颈肩热塑膜固定面罩；Lap-laser公司三维坐标定位系统等。

1.3 方法

1.3.1 定位与影像检查 患者取仰卧位，用头颈肩热塑面罩固定于碳素纤维底板上，在CT模拟扫描时确定体表三点标记。扫描范围上界达头顶，下界达锁骨头下20 mm，鼻咽及颈部拟治疗区域3 mm薄层扫描，其余区域层间距5 mm扫描。每位患者治疗过程中行6次CBCT扫描：即首次治疗时及其后每周1次，15例患者总共90次扫描。以计划中心点为原点建立三维坐标系，获得左右X轴(右侧为正)、头脚Y轴(脚侧为正)、腹背Z轴(腹侧为正)及水平面旋转(顺时针为正)的摆位偏差数值，其后治疗床自动纠正摆位误差实施治疗。

1.3.2 靶区定义 根据ICRU50号和62文件原则勾画靶区和重要器官：肿瘤靶区(gross tumor volume，GTV)，其中GTVnx(GTV nasophaiynx)代表原发肿瘤大体瘤体积，GTVnd(GTV node)代表转移淋巴结大体瘤体积。CTV1代表原发灶临床靶体积，CTV2包涵CTV1及全部鼻咽腔预防照射区。CTVnd包涵GTVnd及颈部预防照射区。计划靶区(planning target volume，PTV)为上述对应各靶区外扩5～10 mm确定。GTVDX表示X%的体积的受照剂量。

1.3.3 未作纠正的剂量分布与原计划比较 将每例患者不做修正的实际治疗中心移植至该患者定位CT或MR图像中，其余参数不变，包括射线角度、射野形状、处方剂量、危险器官限值等，不进行重新优化，此时剂量曲线分布情况及DVH(Dose-volume histogram)图反映出该患者不作纠正时靶区和危及器官受照剂量。

1.4 统计分析

2 结果

2.1 在三维方向及水平旋转方向的摆位误差

15例患者90次CBCT扫描在X、Y、Z和旋转方向上的摆位误差见表1。

表1 15例患者锥形束CT扫描在X、Y、Z方向及旋转误差

Max为单次最大误差，Min为单次最小误差。

2.2 摆位误差对靶区剂量分布的影响

在定位CT片上以未作纠正的中心模拟剂量分布与原始计划作比较，两者各靶区剂量参数减少率见表2。

表2 未纠正中心剂量分布与原始定位计划剂量减少率比较/%

2.3 摆位误差对OAR(organs at risk)剂量分布的影响

摆位误差对OAR剂量分布的影响见表3。

3 讨论

放射治疗是鼻咽癌的首选治疗方案，用调强技术治疗鼻咽癌受到热切关注[1]。而控制摆位误差是放疗

质量保证的重要一环，成为目前研究的热点。

纠正放疗摆位误差的方法有：射野验证片只能依靠二维重建，利用骨性标志进行比较；电子门电路成像(EPID)虽具有实时优势，但图像分辨率较低，不能进行旋转误差的纠正；治疗疗程中利用CT模拟机测量缺乏实时性，不能得到因治疗室与模拟CT室的差异引起

表3 危及器官剂量分布变化率/%

危及器官 DmaxD1脑干-3.14～12.58-3.081～0.97脊髓-2.91～21.36-2.01～7.56*视交叉-7.25～14.77-7.13～13.25腮腺-13.87～18.72△-6.84～9.21▲

观察指标：*为D1cc，△为D50，▲为Dmean，其中Dmax为该组织最大受照剂量，D1为该组织1%体积受照剂量，D1cc为l立方厘米体积受照剂量，D50为50%体积受照剂量，Dmean为平均受照剂量。

的误差；机载MV-CBCT利用加速器的高能X线实时成像，对软组织分辨率差。机载KV-CBCT不仅可以实时形成骨和软组织分辨率均很高的三维容积图像，而且图像与计划CT图像成像条件更为接近，可以通过自动或加手动方式与计划CT图像在线匹配，进行靶区和周围器官的大小、形状、位置匹配；精准纠正放疗体位改变引起线性和旋转误差，监测和通过相应措施纠正治疗过程中肿瘤或正常组织变形所带来的剂量学变化。按照Bijhold 等[2]的方法，把摆位误差分解为系统误差(∑)和随机误差(δ)。∑为所有分次摆位误差的平均值，δ为所有分次摆位误差的标准差。应用Stroom等[3]推荐公式MPTV=2∑+0.7δ(可使99%临床靶体积包含在95%的处方剂量线范围内)来计算临床体积到计划体积的外放边界(MPTV)。在本研究中，放疗中心点系统误差在X、Y、Z三维方向上平均值分别为0.96 mm、-1.32 mm、0.78 mm，旋转偏差为-0.83度；随机误差为1.53 mm、2.42 mm、1.22 mm，旋转偏差为0.98度(P<0.05)。可得出我科鼻咽癌MPTV的最小值：X、Y、Z方向分别为2.99 mm、3.63 mm、2.31 mm。Pehlivan 等[4]研究认为：系统误差为不超过1 mm，随机误差在2 mm左右。本研究在系统误差较之偏大，随机误差相仿。Dionisi等[5]研究认为：系统误差在1.0～1.2 mm之间，随机误差在1.4～1.9 mm波动。与本研究比较有一定不同。考虑机器条件和热塑膜面罩制作等实验情况有所不同使然。

临床研究发现3%～5%的剂量改变可使肿瘤放疗的有效率下降及正常组织并发症增加。ICRU24号报告指出靶区剂量偏离5%可能使原发灶失控或并发症增加。在本研究中，虽然有摆位误差等因素的存在，GTVnxD95、GTVndD95、CTV2D95、PTV2D95和PTVndD95的剂量变化都有统计学意义(P<0.05)，但变化范围都小于3%(与计划设计比较)，满足临床剂量、体积优化要求。但周围危及器官的剂量变化显著，在本究研中，脑干Dmax与原计划比较最大增加率达12.58%，脊髓为21.36%，视交叉为14.77%，腮腺D50最大增加率达18.72%。这对保护脑干、脊髓、腮腺等周边重要组织非常不利。王鑫等[6]报告：在鼻咽癌调强放疗中，当摆位误差为2 mm时，GTV D95、PTVD95均未出现剂量减少超过3%，而OAR剂量超过原计划5%～10%的机会增多。在线校正摆位误差对降低OAR的剂量可能更有现实意义。当然，影响肿瘤、危及器官吸收剂量与原始定位计划出现偏差还有其它因素，包括患者的呼吸运动、患者体重变化、疗程中瘤体变化、正常组织的变形等等，但摆位误差是其中很重要的一个方面。

总之，鼻咽癌做调强放疗时使用影像引导放疗能发现并纠正摆位误差，提高放疗准确性，对保护周边组织、降低放疗副作用优势明显。是精确放疗质量控制与保证的行之有效的手段。但由于用CBCT修正一次摆位误差大概花费10 min时间，动调调强放疗时间也在10 min左右，危重或年老体弱患者不适合作为常规使用。此外机器负荷、人力限制，患者额外辐照等也限制了其使用频率。

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[2] Bijhold J，van Herk M，Vijlbrief R，et al.Fast evaluation of patient set-up during radiotherapy by aligning features in portal and simulator images〔J〕.Phys Med Biol，1991，36(12)： 1665-1679.

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[4] Pehlivan B，Pichenot C，Castaing M，et al.Interfractional set-up errors evaluation by daily electronic portal imaging of IMRT in head and neck cancer patients〔J〕.Acta Oncol，2009，48(3)：440-445.

[5] Dionisi F，Palazzi MF，Bracco F，et al.Set-up errors and pl-anning target volume margins in head and neck cancer radiotherapy： a clinical study of image guidance with on-line beam computed tomography〔J〕.Int J Clin Oncol，2013，18(3)：418-427.

[6] 王 鑫，胡超苏，应红梅，等.摆位系统误差对鼻咽癌放疗剂量分布的影响〔J〕.中国癌症杂志，2008，18(8)：620-625.