傅萬凱 林友金 劉利彬 黃麗娜 吳章桂

放射治療的基本目標(biāo)是努力提高放射治療的治療增益比,即最大限度地將放射線的劑量集中到病變(靶區(qū))內(nèi),殺滅腫瘤細(xì)胞,而使周圍正常組織和器官少受或免受不必要的照射[1]。調(diào)強(qiáng)適形放射治療(intensity modulated radiation therapy,IMRT)通過高度適形照射減少正常組織受照體積,改進(jìn)劑量分布,以達(dá)到較高的治療增益比,它是 1種精確放療方式。但是,放射治療中出現(xiàn)的各種擺位誤差阻礙了調(diào)強(qiáng)適形放射治療精度的提高。近年來,圖像引導(dǎo)的放射治療(image guided rediotherapy,IGRT)的出現(xiàn),為解決擺位誤差的問題提供了 1種有效的手段。本研究應(yīng)用 IGRT機(jī)載KV-CBCT實(shí)時(shí)在線校正擺位誤差,通過分析校正前后6個(gè)自由度的擺位誤差數(shù)據(jù),研究 KV-CBCT在線校正對(duì)胸腹部腫瘤調(diào)強(qiáng)適形放療擺位外擴(kuò)邊界值(MPTV)的影響。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取我院 2008年 6月至 2009年 1月應(yīng)用醫(yī)科達(dá)Synergy IGRT加速器治療胸腹部腫瘤 IMRT患者 28例,男性 16例,女性 12例。年齡 25～81歲,中位年齡60歲。胸部腫瘤 15例,腹部腫瘤 13例。

1.2 擺位固定

患者均取仰臥位,用體部固定架,真空墊及熱塑網(wǎng)膜固定,由兩名技師應(yīng)用激光燈嚴(yán)格按胸腹部擺位規(guī)范擺位。

1.3 擺位誤差值的獲取和在線校正

胸腹部 CBCT掃描參數(shù)為:100～120 KV,M 20射野準(zhǔn)直器,旋轉(zhuǎn)掃描角度 182°～260°開始,至 100°～180°結(jié)束。在患者擺位后進(jìn)行第一次掃描,獲取一組校正前的 X線容積圖像(x-ray volumetric images,XVI),通過處理軟件將 XVI與計(jì)劃 CT圖像的靶中心進(jìn)行匹配,獲得患者 X(左右)、Y(頭腳 )、Z(前后)3個(gè)方向的線性擺位誤差和分別繞 X、Y、Z軸旋轉(zhuǎn)形成的U、V、W旋轉(zhuǎn)擺位誤差。將得到的這 6個(gè)自由度的擺位誤差數(shù)據(jù),輸入 6自由度治療床進(jìn)行誤差校正,校正后再掃描一次 CBCT,獲得另一組校正后的 XVI,并重新匹配。

1.4 統(tǒng)計(jì)方法

應(yīng)用 SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。計(jì)算所有患者的個(gè)體擺位誤差(每位患者的擺位誤差)和群體擺位誤差(全組患者的擺位誤差)。根據(jù) Stroom等[2,3]的定義:個(gè)體系統(tǒng)誤差以該患者每次擺位誤差平均值表示,個(gè)體隨機(jī)誤差以該患者每次擺位誤差標(biāo)準(zhǔn)差表示;個(gè)體系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差均數(shù)分別表示群體系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差。擺位外擴(kuò)邊界值(MPTV),按van Herk等[4,5]的推理公式 MPTV=2.5∑+0.7δ計(jì)算,意義為使 99%臨床靶區(qū)至少達(dá)到 95%的處方劑量,∑為系統(tǒng)誤差的標(biāo)準(zhǔn)差,δ為隨機(jī)誤差的標(biāo)準(zhǔn)差。

2 結(jié)果

28例患者共獲得 668組 XVI圖像,得出 X、Y、Z、U、V、W 6個(gè)自由度方向在校正前后的擺位誤差數(shù)據(jù)各 334組,校正后各方向誤差值均較校正前明顯變小。校正前后 28例患者的群體擺位誤差見表 1,計(jì)算得出X、Y、Z方向的 MPTV值,校正后較校正前分別減少2.81、7.18、4.79mm,見表 2。

表1 28例患者校正前后群體擺位誤差比較(系統(tǒng)誤差 ±隨機(jī)誤差)

表2 校正前后擺位擴(kuò)邊的估計(jì) (mm)

3 討論

放射治療是惡性腫瘤的主要治療手段之一,IMRT是 1種高精度的放療,靶區(qū)內(nèi)劑量能按處方要求分布,高劑量區(qū)緊緊包繞靶區(qū),劑量梯度變化較大。但是在放射治療程中,由于擺位誤差的存在,可能造成靶區(qū)漏照,也可能使得高劑量區(qū)移到危險(xiǎn)器官的區(qū)域內(nèi),造成嚴(yán)重并發(fā)癥或后遺癥。ICRU24號(hào)報(bào)告指出靶區(qū)照射劑量偏離 5%就有可能使原發(fā)灶失控或并發(fā)癥增加[6]。因此,能否降低放射治療中的擺位誤差是精確放療成敗的關(guān)鍵。胸腹部腫瘤較之頭頸部腫瘤易受呼吸運(yùn)動(dòng)、體位固定、皮膚牽拉、輪廓改變、體表標(biāo)志清晰度等諸多原因影響,造成擺位重復(fù)性差,擺位誤差較大,而且胸腹部腫瘤的靶區(qū)范圍通常比較大,擺位誤差對(duì)放療中腫瘤受量影響大,因此,為提高腫瘤受量,減輕正常組織的反應(yīng),需要更加精確的放療。

圖像引導(dǎo)放療(IGRT)是三維適形放療(3D-CRT)和調(diào)強(qiáng)放療(IMRT)之后又一新的放療技術(shù)。該技術(shù)最大的特征為:在分次擺位時(shí)和(或)治療中采集圖像和(或)信號(hào),引導(dǎo)此次治療和(或)后續(xù)分次治療[7]。本研究應(yīng)用的醫(yī)科達(dá) Synergy IGRT加速器配備了千伏級(jí)錐形束 CT(KV-CBCT)和 6自由度治療床,可以實(shí)時(shí)在線校正等中心三維方向線性擺位誤差和相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)擺位誤差。本研究中,校正前的 MPTV值在 Y軸最大,達(dá)到了 8.5mm,經(jīng)分析我們認(rèn)為,胸腹部放療擺位雖然采用了真空墊和熱塑網(wǎng)膜固定,但是由于胸腹部呈圓桶狀,擺位時(shí)患者身體與真空墊和熱塑網(wǎng)膜之間的相對(duì)位置很難保持一致,是導(dǎo)致頭腳方向誤差較大的主要原因。經(jīng)過在線校正,校正后的 MPTV值都在 1.5 mm以內(nèi),Y軸更是減少了 7.18 mm,使得放療的精確性大大提高。

總之,應(yīng)用 IGRT機(jī)載 KV-CBCT進(jìn)行在線校正,可以有效減小胸腹部腫瘤放療中出現(xiàn)的擺位誤差,提高放療的精確性,而且該系統(tǒng)的射線利用率較高,患者接受的射線劑量較少。但是 KV-CBCT仍有其不足之處,它所獲取的 XVI圖像較之先進(jìn)的診斷 CT還有較大差距,XVI和計(jì)劃CT獲取的圖像僅為某一時(shí)段的圖像,這 2個(gè)不同時(shí)段獲取的圖像不完全相同,呼吸活動(dòng)、空腔臟器充盈度的影響,治療期間腫瘤退縮,患者輪廓的改變,這些因素都會(huì)造成匹配時(shí)產(chǎn)生誤差。而且胸腹部腫瘤在放療中,靶區(qū)位置隨著呼吸、心跳還會(huì)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng),也增加了放療的不確定性。如何克服這些不利因素,提高放療的精確性,還有待進(jìn)一步的研究。

[1] 殷蔚伯,余子豪,徐國鎮(zhèn),等主編.腫瘤放射治療學(xué)〔M〕.第 4版.北京:中國協(xié)和醫(yī)科大學(xué)出版社,2008:149.

[2] Stroom JC,de Boer JC,Hujzenga H,et al.Inclusion of geometrical nucertainties in radiotherapy treatment p lanning by means of coverage probability〔J〕.Int J Radiat Oncol Biol Phys,1999,43:905.

[3] Stroom JC,Heijmen BJ.Geometrical uncertainties,radiotherapy p lanningmargins,and the ICRU-62 report〔J〕.Radiother Oncol,2002,64:75.

[4] van Herk M,Remeijer P,Lebesque JV.Inclusion of geometric uncertainties in treatment plan evaluation〔J〕.Int J Radiat Oncol Biol Phys,2002,52(5):1407.

[5] van Herk M,Remeijer P,Lebesque JV.Errors andmargins in radiotherapy〔J〕.Semin Rasiat Oncol,2004,14:52.

[6] 胡逸民主編.腫瘤放射物理學(xué)〔M〕.第 1版.北京:原子能出版社,1999:613～615.

[7] 戴建榮,胡逸民.圖像引導(dǎo)放療的實(shí)現(xiàn)方式〔J〕.中華放射腫瘤學(xué)雜志,2006,15(2):132.