KV-CBCT在鼻咽癌放疗首次摆位误差监测中的运用

陈帅领,杜桂林,张 拓

(郑州市第三人民医院超声科,郑州 450000)

鼻咽癌是我国较为高发的恶性肿瘤之一,其发病率居于耳鼻咽喉恶性肿瘤的首位,临床表现为鼻塞、听力下降、头痛等[1]。放疗是治疗恶性肿瘤的主要方式之一,临床上鼻咽癌的主要治疗方式为强调放射治疗(intensity modulated radiation therapy, IMRT),通过瞄准靶区的光子束向多个方向照射,调节治疗区域的剂量强度,减少治疗外侧剂量的浪费,较好地保护正常组织,降低并发症的发生率,减少患者的痛苦,最终达到提高患者生存质量的效果[2-4]。IMRT摆位精确度与患者的临床疗效密切相关,有文献研究[5]指出,当摆位平移为3 mm时,其临床疗效降低约3.3%,而当摆位平移为6 mm时,其临床疗效下降高达30%以上,因此提高放疗首次摆位的精准度对提高临床疗效具有积极作用。千伏级锥形束CT(kilo-volt cone beam computer tomography, KV-CBCT)是已知图像引导技术,目前在鼻咽癌放疗中广泛应用,具有控制摆位误差,为靶区提供参考的作用[6-8]。本文则对经IMRT治疗鼻咽癌患者采用KV-CBCT对摆位误差进行监测,以期提高治疗过程中的摆位准确度,报道如下。

1 对象与方法

1.1 对象 按照便利抽样法选取2020年6月—2022年12月在郑州市第三人民医院行IMRT鼻咽癌患者35例作为研究对象,其中男22例,女13例,年龄30～70(45.37±2.62)岁。纳入标准:①经病理确诊为鼻咽癌患者。②卡氏评分(karnofsky performance status, KPS)>70分,能够进行放疗的患者。③有认我辨识和沟通能力,依从性较高的患者。④患者自愿参与本研究,并签署知情同意书。排除标准:①临床资料不齐全者。②脑炎等颅内病变者。③妊娠及哺乳期患者。④中途退出本研究者。本研究经院医学伦理委员会审核通过。

1.2 方法 所有患者均采取仰卧的姿势,双手放于身体两侧,选择合适的头枕固定体位,使患者身体与床面平行,两耳与床面的距离均相等。

1.2.1 定位CT图像 采用CT模拟定位机床对患者进行百威和定位CT扫描,以头顶到锁骨下方2～3 mm的位置为扫描范围,并要求扫描层厚及层距的长度为5 mm,定位CT扫描完成后将定位CT图像上传到放射治疗计划系统(Eclipse)中,按照ICRU50号和ICRU62号报告中的相关定义勾画出患者的靶区和危及器官,为患者的IMRT计划提供参考,放疗方法采用9个基本野方案,上述操作由1名经验丰富的医生操作执行。

1.2.2 KV-CBCT采集CT图像 35例患者共进行191次KV-CBCT扫描,其中3例患者进行7次KV-CBCT,10例患者进行6次KV-CBCT,22例患者进行5次KV-CBCT。在患者治疗期间,应用KV-CBCT采集治疗前的CT图像,一周一次,KV-CBCT的具体扫描参数如下:125 kV扫描电压,80 mV管电流,以full fan模式为扫描方式。KV-CBCT采集CT图像以逆时针进行,扫描角度为22°至178°,扫描时长为25 ms,图像为512×512的矩阵,层厚为2.5 mm。采取骨配准方式与定位CT图像进行匹配,然后才有计算机软件计算左右(X轴)、头脚(Y轴)、前后(Z轴)三个方向的摆位误差,负值表示左、脚、后方向平行偏移,正值表示右、头、前方面平行偏移。根据摆位误差对患者进行在线校正,校正之后进行治疗。

1.2.3 观察指标 统计X轴、Y轴、Z轴三个方向的均数、标准差、最大值、最小值、中位数以及误差<3 mm、3～5 mm、>5 mm的百分比,并按照Van Herk公式计算X轴、Y轴、Z轴三个方向的临床靶区(clinical target volume, CTV)外扩计划靶区(planning target volume, PTV)边界值大小。

2 结果

2.1 患者平移摆位误差 X轴的摆位误差绝对值为(-0.13±1.37) mm,Y轴的摆位误差绝对值为(0.25±1.45) mm,Z轴的摆位误差绝对值为(-0.17±1.59) mm。X轴、Y轴、Z轴的平移摆位误差小于3 mm的占多数。见表1。

表1 患者X轴、Y轴、Z轴平移摆位误差结果(mm)

2.2 CTV外扩PTV边界值大小 X轴、Y轴、Z轴的摆位误差包括系统误差(Σ)和随机误差(σ),按照Van Herk计算出X轴、Y轴、Z轴的Σ值大小分别为0.94 mm、1.05 mm、0.93 mm,σ值大小分别为1.06 mm、1.01 mm、1.52 mm。同样按照Van Herk的计算方法:CTV外扩PTV边界值=2.5Σ+0.7σ,得出X轴、Y轴、Z轴CTV外扩PTV边界值大小分别为3.09 mm、3.33 mm、3.43 mm。

3 讨论

临床上对于肿瘤的治疗,主要有手术、放疗、化疗三种方法,放疗由于其适应证范围较为广泛,70%以上的恶性肿瘤患者都需要接受放疗。放疗是通过将放疗剂量集中在患者的病变区域(靶区),杀死肿瘤细胞的过程。随着放疗技术的不断发展与进步,放疗技术已经成为治疗恶性肿瘤的主要治疗方法,传统经验式的放疗方法由于定位、计划、治疗的精准度较为低下,因此逐渐被日益准确的精确放疗技术取代。IMRT作为精确放疗技术之一,是当前治疗鼻咽癌的重要手段,但在实际操作中出现的摆位误差会使治疗计划中的剂量分布与实际的剂量分布出现较大差距,可能会造成靶区的放射剂量不充足,甚至是造成放射剂量移动到正常组织中,影响治疗的准确度,最终降低肿瘤的治疗效果,引发严重的后遗症和并发症。有研究[9]指出,当放疗靶区的实际剂量与最佳剂量误差超过5%时,化疗后出现并发症和肿瘤复发的概率增加。因此,IMRT治疗鼻咽癌的关键在于减少放疗过程中的摆位误差的大小。

本研究中采用的KV-CBCT是一种千伏级的X射线探测板成像设备,是附加在加速器上的CBCT,具有体积小、重量轻等特点,能够随时监测放疗靶区的实际剂量与最佳剂量的重合度,为IMRT的实施提供精准定位、计划与治疗,是目前应用于鼻咽癌IMRT患者中较为广泛的一种图像引导放疗[10]。CBCT采集的图像为三维图像,与其他研究中采用的电子设野影像装置中采集的二维图像比较具有如下优势[11-12]:①图像清晰,能够更为清楚显示肿瘤组织及周围正常组织的变化情况。②CBCT的匹配方式更多,可选择手动匹配、骨匹配以及灰匹配。③CBCT无论是在线还是离线状态,都能够测量及校正摆位误差。④CBCT的放疗剂量相对较少。有研究[13]显示,CBCT图像引导放疗能够将CTV外扩PTV缩小将近一半,提高放疗的精准度。

摆位误差中的Σ和σ在每个单位的放疗设备中都不相同,因此,其他文献中的摆位误差只能为CTV外扩PTV边界值提供参考依据。鼻咽癌患者产生摆位误差的原因有如下可能:①患者首次摆位时,由于对环境以及操作的陌生以及认知的缺失,造成情绪紧张,对摆位的配合度不高。②肿瘤患者可能有疼痛感,致使其在摆位过程中身体出现移动。③放疗是一个长期的治疗过程,患者后期会出现恶心、呕吐等不良反应,进食少,致使体质量下降。④摆位过程中头部和颈部可能出现移动。本研究结果显示,X轴、Y轴、Z轴的摆位误差绝对值分别为(-0.13±1.37)mm、(0.25±1.45)mm、(-0.17±1.59)mm,且放疗过程中产生的偏差多为3 mm以内,与以往的文献研究结果无明显差别[14-15],说明本文研究中每个单位放疗设备的Σ值和σ值在可接受的范围内。

呼吸、器官活动可能会引起PTV外边界值的改变,同时放疗过程中靶位置及体积的改变等也会引起PTV外边值增大。Van Herk关于CTV外扩PTV边界值的计算方法中,同时考虑了Σ值和σ值的影响,保证了99%患者的计划剂量达到实际剂量的95%,因此得到广泛认可和应用。本资料中,X轴、Y轴、Z轴CTV外扩PTV边界值大小分别为3.09 mm、3.33 mm、3.43 mm,因此X轴、Y轴、Z轴CTV外扩PTV边界值取3.5 mm,既往研究[16]中的CTV外扩PTV边界值大小X轴、Y轴、Z轴分别为2.56 mm、2.23 mm、2.94 mm,与本研究差异不大,而另一篇文献研究[17]中,CTV外扩PTV边界值大小X轴、Y轴、Z轴分别为2.9 mm、4.5 mm、3.1 mm,与本文研究结果差异稍大。可见每个单位的放疗设备的摆位误差都不相同,因此需要进行实际测量和计算。

综上所述,KV-CBCT应用于鼻咽癌放疗中,Z轴的摆位误差最大,X轴的最小,KV-CBCT对摆位误差进行监测,能够计算出CTV外扩PTV边界值,为临床工作者提供参考价值,并提高治疗过程中的摆位准确度。