不同配准方式对鼻咽癌螺旋断层调强放射治疗患者摆位误差的影响

郑超群，黄家文，傅万凯，杨海松

福建省肿瘤医院·福建医科大学附属肿瘤医院 （福建福州 350014）

鼻咽癌是我国最常见的恶性肿瘤之一，多见于我国南方。放射治疗是鼻咽癌患者的首选治疗方式。鼻咽部形状不规则，邻近组织大部分为极其重要的敏感器官，是调强放射治疗的（IMRT）理想部位之一[1]。近年来，随着科学技术的进步，放射治疗技术不断发展，放射治疗设备越来越先进，为肿瘤患者的精确治疗提供了很好的保障。而螺旋断层调强放射治疗（Tomotherapy）作为目前比较高端的放射治疗设备已广泛运用于鼻咽癌患者的放射治疗。通过机载的高能X线计算机体层摄影（MVCT）扫描，获得患者的断层图像与计划系统传输的CT图像进行配准，从而得出摆位误差数据，进行在线校正，但其结果受配准区域及配准方式的影响。因此，需要一种方便而又准确的配准方式指导临床应用。本研究通过比较Tomotherapy系统中两种自动图像配准技术（骨配准和骨与软组织配准）的平移及旋转误差数据，探讨不同配准方式对鼻咽癌患者摆位误差的影响。

1 资料与方法

1.1 一般资料

随机选取2016年10月至2017年10月在我院放疗中心接受螺旋断层调强放射治疗的鼻咽癌患者22例，其中男13例，女9例，年龄18～76岁，中位年龄46岁。患者均经病理确诊为鼻咽癌，并且是首次接受放射治疗。

1.2 摆位固定和计划设计

患者取仰卧位，双手平放于双侧，辅助使用全碳素纤维头颈肩固定底板与配套的头枕底座，根据患者颈部曲度垫以不同斜度的垫块及肩枕厚度，面上覆盖头颈肩热塑网膜加以固定成型。在飞利浦大孔径CT下进行定位扫描，扫描层厚3 mm。嘱患者平静自主呼吸，将CT采集的影像传输至物理组Tomotherapy计划系统，经物理师及临床医师进行图像融合处理及靶区勾画，制定治疗计划经验证后传输到Tomotherapy HD放射治疗机及配套的软件系统。

1.3 图像采集和配准

每次治疗时由2名高年资放射治疗师进入机房进行摆位固定，然后进行MVCT扫描。扫描条件选取Normal，扫描层厚为2 mm，扫描范围为鼻咽部靶区+颈部：上界包含颅底骨和眉弓，下界至第七颈椎下缘。每例患者每天扫描1次，利用Tomotherapy的MVCT扫描图像与物理组传输下来的计划设计的图像进行配准。选用自动骨（Bone Technique）配准和骨与软组织（Bone&Tissue Technique）配准作为配准方式，分别得出患者左右（X轴）、头脚（Y轴）、腹背（Z轴）方向的线性误差以及绕此3个方向形成的旋转误差（U、V、W）6个方面的配准数据并比较两组数据。对于自动配准线性误差超过5 mm、旋转误差超过2°的患者认为摆位不合格，需要重新摆位扫描。

1.4 统计学处理

2 结果

本研究中行鼻咽癌Tomotherapy治疗22例，共进行MVCT扫描768次，随机选取150次MVCT扫描数据，所选数据符合正态分布。MVCT扫描获得的图像与患者计划设计的图像经Tomotherapy机载的自动配准系统进行骨配准和骨与软组织配准两种方式配准，分别获得X、Y、Z、U、V、W这6方面的摆位误差各150组数据。将6个方向的摆位误差计量数据进行配对t检验，骨配准和骨与软组织配准两种配准方式在Y轴、Z轴方向上的平移误差比较，差异有统计学意义（P＜0.05）；其他4个方向的摆位误差比较，差异均无统计学意义（P＞0.05）。见表1。

表1 两种配准方式的摆位误差比较（±s）

表1 两种配准方式的摆位误差比较（±s）

配准方式 X轴（mm） Y轴（mm） Z轴（mm）骨配准 0.946±1.701 0.937±1.059 0.077±1.161骨与软组织配准 0.920±1.397 1.045±1.167 0.386±1.212 t 0.346 2.293 -4.123 P 0.731 0.025 000配准方式 U（°） V（°） W（°）骨配准 -0.2170±1.201-0.217±1.104 -0.280±0.897骨与软组织配准 -0.156±1.079 -0.142±0.648 -0.169±0.685 t 0.349 -0.934 -1.850 P 0.728 0.354 0.068

3 讨论

放射治疗是现阶段治疗包括头颈部肿瘤等在内的恶性肿瘤患者的主要手段之一，尤其对于鼻咽癌患者更是首选。放射治疗的基本目标是努力提高治疗增益比，即最大限度地将放射线的剂量集中到病变（靶区）内，杀灭肿瘤细胞而使周围正常组织和器官少受或免受不必要的辐射[2]。由于鼻咽癌靶区大而且不规则，重要器官和组织多且都分布在较小的空间内，这对放射治疗师的摆位精度提出了更高的要求。鼻咽癌患者放射治疗的准确摆位和精确照射是确保鼻咽癌IMRT计划精确实施的前提。放射治疗师如何在平时的工作中减少摆位误差以提高放射治疗的精确性和重复性是关系整个治疗计划成败的关键因素之一[3]。

近年来，随着医学影像技术、计算机技术、放射治疗设备以及放射治疗理念的不断发展，肿瘤放射治疗技术得到了显著的发展。图像引导放射治疗（imaging-guided radiation therapy，IGRT）以其独特的引导方式使精确放射治疗更为精确，且危及器官得到更好保护[4-5]。Tomotherapy是目前世界领先的放射治疗设备，也运用于鼻咽癌患者的放射治疗中。它是加速器和螺旋CT技术的完美结合，是一种在CT影像实时引导下的360°全角度照射概念的调强放射治疗设备，其中6 MV的X射线用于患者的放射治疗，约3.5 MV的扇形光子束则用于采集患者的断层图像。但治疗期间器官变形、摆位误差等因素的存在，仍可导致肿瘤局部未控或关键器官受到过量照射等问题，影响治疗效果[6]。本研究通过比较TOMO机载的MVCT引导下的骨配准和骨与软组织配准这两种配准误差值，寻找一种可指导临床的配准方法。结果显示，骨配准和骨与软组织配准两种配准方式在Y轴、Z轴方向上的平移误差比较，差异有统计学意义（P＜0.05）。表明在Y轴和Z轴方向上，骨配准的摆位误差均值和标准差数值较骨与软组织配准显著小，说明骨配准对Y轴和Z轴的摆位纠正效果明显，而在X轴方向上相差不大。骨配准和骨与软组织配准两种配准方式在X轴和绕轴3个方向的摆位误差比较，差异均无统计学意义（P＞0.05）。分析原因可能为：（1）MVCT扫描获得的图像软组织对比度小于治疗计划传输的kV级CT图像，其配准图像重合性会带来不同程度的影响；（2）与Tomotherapy自身特点有关，治疗床以恒定速度向前进床，由于身体重力的影响，会导致床面下沉，这样就给图像配准带来Z轴方向上的误差；（3）与鼻咽癌自身解剖特性有关，鼻咽部骨性标记多而且相对稳定，随着放射治疗的进行骨骼改变比较小，但软组织随着肿瘤的退缩，体重的变化，会对图像的配准产生影响；Hou等[7]通过MVCT发现，体重减轻可能会造成Z轴方向＞3 mm的误差；再如Mongioj等[8]研究20例鼻咽癌患者的摆位数据，虽然没有发现摆位偏差与治疗进程明显有关，但体重变化与肿瘤退缩严重的患者出现＞3 mm摆位偏差概率大大增加；（4）头颈部摆位所使用的头颈肩固定底板与配套的头枕底座并不适合每例患者使用，放射治疗过程中患者体重变化、皮肤反应的增加及软组织肌肉的变化，特别是颈肩部由患者体重减轻导致热塑网膜变松所带来的颈部活动范围变大都会给固定摆位带来误差。许森奎等[9]使用头颈肩发泡胶对鼻咽癌患者进行个体化固定，值得借鉴。

综上所述，在鼻咽癌患者的放射治疗中，为降低摆位误差，建议首选骨配准，必要时辅以手动微调直至满意为止。