夏邦傳，徐子海，廖福錫，周燕華，朱超華

中國人民解放軍第三〇三醫(yī)院放療科，廣西 南寧 530021

基于CT共軌系統(tǒng)的鼻咽癌調(diào)強(qiáng)放療中解剖結(jié)構(gòu)變化的研究

夏邦傳，徐子海，廖福錫，周燕華，朱超華

中國人民解放軍第三〇三醫(yī)院放療科，廣西 南寧 530021

目的通過對(duì)CT共軌系統(tǒng)獲得的CT圖像進(jìn)行分析，量化鼻咽癌患者調(diào)強(qiáng)放療分次治療過程中的解剖結(jié)構(gòu)變化，如原發(fā)腫瘤或淋巴結(jié)腫塊的縮小、水腫區(qū)及整體體重的變化等，以期為臨床治療計(jì)劃的重新設(shè)計(jì)提供依據(jù)。方法選取16例經(jīng)病理診斷為鼻咽癌，原發(fā)病灶或腫大淋巴結(jié)最大直徑≥4 cm，接受調(diào)強(qiáng)放療的患者；所有患者于整個(gè)治療期間在CT共軌系統(tǒng)上接受每周3次，各次治療體位相同的日常驗(yàn)證CT；在每層圖像上重新手動(dòng)勾畫大體腫瘤靶區(qū)（GTV）和正常組織，分析所有患者分次治療過程中解剖結(jié)構(gòu)的變化。結(jié)果GTV在整個(gè)治療期間以平均0.22 cm3/d的速率發(fā)生退縮，與原體積相比平均每天退縮2.06%；最后一次治療結(jié)束時(shí)，GTV對(duì)比原病灶平均縮小了68.12%。腮腺體積也以平均0.10 cm3/d的速率發(fā)生退縮。結(jié)論在鼻咽癌調(diào)強(qiáng)放療分次治療期間，患者的解剖結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生明顯的變化，GTV及危及器官體積、位置的變化在治療3～4周后尤為明顯，可能會(huì)導(dǎo)致高度適形治療計(jì)劃中各組織實(shí)際受照劑量與原治療計(jì)劃產(chǎn)生較大偏差。臨床上應(yīng)注重尋求調(diào)強(qiáng)放療分次治療過程中的解剖結(jié)構(gòu)變化的規(guī)律，以利于開展自適應(yīng)放療，最大程度地提高治療增益比。

CT共軌系統(tǒng)；鼻咽癌；調(diào)強(qiáng)放療；解剖結(jié)構(gòu)變化；自適應(yīng)放療

0 前言

調(diào)強(qiáng)放療技術(shù)具備顯著的物理劑量學(xué)優(yōu)勢(shì)，已廣泛應(yīng)用于鼻咽癌的治療，是鼻咽癌的標(biāo)準(zhǔn)治療方法[1]。調(diào)強(qiáng)放療是否能夠在保護(hù)好周圍正常組織和器官的基礎(chǔ)上切實(shí)提高腫瘤局控率是臨床關(guān)注的重點(diǎn)問題，其中腫瘤靶區(qū)在整個(gè)放療過程中是否能夠得到足夠且準(zhǔn)確的劑量是關(guān)鍵[2]。

近年來建立在圖像引導(dǎo)基礎(chǔ)上的調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃設(shè)計(jì)已取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。高度適形治療計(jì)劃可在最大程度上保證腫瘤覆蓋率的同時(shí)給正常組織的保護(hù)留下足夠的劑量空間，但治療計(jì)劃在實(shí)施之初就存在著一些理論上可能會(huì)導(dǎo)致劑量偏差的因素。這些因素除了原始的腫瘤靶區(qū)及正常組織勾畫的不確定性外，還包括整個(gè)放療過程中（6～7周）的擺位誤差以及器官體積和位置的變化[3]。

有些鼻咽癌患者在整個(gè)調(diào)強(qiáng)放療過程中會(huì)發(fā)生明顯的解剖結(jié)構(gòu)變化，包括原發(fā)腫瘤或淋巴結(jié)腫塊的縮小、水腫區(qū)及整體體重的變化等[4]。當(dāng)前對(duì)這些變化的測(cè)量都只是定性分析，如對(duì)放療過程中大體腫瘤靶區(qū)（GTV）的消退情況及位置變化的研究一般只基于放療前、中、后3次總的疾病特征檢查結(jié)果[5]，而這些檢查結(jié)果對(duì)于評(píng)價(jià)持續(xù)數(shù)周的調(diào)強(qiáng)放療過程中發(fā)生的腫瘤及正常組織的解剖結(jié)構(gòu)變化是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。

放療過程中解剖結(jié)構(gòu)變化具有重要的臨床意義，如隨著時(shí)間的推移，患者體重的持續(xù)下降將導(dǎo)致固定裝置松動(dòng)從而造成日常擺位的不精確，進(jìn)而可能造成腫瘤靶區(qū)的欠量或正常組織的過量照射[6]。目前，放療計(jì)劃基本都是基于治療前的定位CT圖像來設(shè)計(jì)，通常由外放一定范圍形成的潛在亞臨床靶區(qū)（CTV），加上可以預(yù)見的擺位誤差及器官分次運(yùn)動(dòng)的范圍形成計(jì)劃靶區(qū)（PTV）。然而，上述外放范圍通常沒有考慮到隨后6～7周治療過程中解剖結(jié)構(gòu)的變化情況[7]。CT共軌系統(tǒng)可以使患者在治療體位下多次獲得組織位置及解剖結(jié)構(gòu)的信息，最大程度地減少不同體位造成的擺位誤差[8]。本研究基于CT共軌系統(tǒng)，重點(diǎn)關(guān)注放療過程中組織解剖結(jié)構(gòu)中心位置及體積的變化。

1 材料和方法

1.1 病例選擇

隨機(jī)選擇16例于2011年5月～2013年10月在我科進(jìn)行調(diào)強(qiáng)放療的鼻咽癌患者。所有患者均經(jīng)病理組織證實(shí)，GTV包括原發(fā)灶及頸部CT下可視的最大直徑≥4 cm的腫大淋巴結(jié)。所有患者可以接受同步放化療，但不能接受新輔助化療。

1.2 治療方法

按照調(diào)強(qiáng)放療標(biāo)準(zhǔn)處理過程，患者均采用仰臥位，經(jīng)頭頸肩熱塑網(wǎng)膜固定，進(jìn)行CT增強(qiáng)掃描定位，掃描范圍為從顱頂至鎖骨下3 cm，掃描層厚為3 mm，將獲得的定位CT圖像傳至Oncentra MasterPlan3.3治療計(jì)劃系統(tǒng)進(jìn)行治療計(jì)劃設(shè)計(jì)。PGTVnx處方劑量為74 Gy/33 F，PGTVnd為70 Gy/33 F，PTV1為62 Gy/33 F，PTV2為56 Gy/33 F[9]。

所有患者都在CT共軌系統(tǒng)下進(jìn)行調(diào)強(qiáng)放療，在同一治療體位下獲得日常驗(yàn)證CT圖像。經(jīng)患者本人同意，一旦開始治療，則每周進(jìn)行3次驗(yàn)證CT掃描，經(jīng)整個(gè)治療過程共獲得18～21次的驗(yàn)證CT圖像。設(shè)置每周一、三、五進(jìn)行掃描，掃描條件同原定位CT掃描，每次掃描過程約2～3 min。CT掃描造成的額外劑量相對(duì)于患者的治療劑量可以忽略不計(jì)。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

將每次治療獲得的驗(yàn)證CT圖像導(dǎo)入治療計(jì)劃系統(tǒng)。每層CT圖像上的GTV和正常組織（雙側(cè)腮腺、脊髓、腦干、下頜骨）均經(jīng)同一醫(yī)師手動(dòng)勾畫。GTV及腮腺體積的計(jì)算由治療計(jì)劃系統(tǒng)自帶的計(jì)算軟件完成。采用SPSS 19.0軟件包進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，均數(shù)比較采用配對(duì)t檢驗(yàn)，相關(guān)性研究采用Spearman秩相關(guān)。

2 結(jié)果

2.1 病人臨床特征

所有患者都接受了調(diào)強(qiáng)放療，并按要求完成了驗(yàn)證CT掃描，其中12例接受了同步化療。原計(jì)劃每例患者將接受共18～21次的驗(yàn)證CT掃描，實(shí)際中位值為17次（范圍為12～18次）。次數(shù)缺失的原因包括設(shè)備本身故障、日程安排表、患者拒絕等，大部分次數(shù)缺失發(fā)生在治療接近結(jié)束時(shí)，分析可能是患者此時(shí)想盡量減少擺位時(shí)間，以避免放療后期的副反應(yīng)。

2.2 GTV分次變化

GTV在整個(gè)放療過程中發(fā)生退縮，平均速率為0.22 cm3/d（范圍為0.02～0.86 cm3/d）；與原體積相比，按百分比計(jì)算，GTV平均每天退縮2.06%（范圍為1.35%/d～2.58%/d）。GTV分次變化圖，見圖1。圖1(a)顯示的是原發(fā)腫瘤體積的變化情況，圖1(b)顯示的是腫大淋巴結(jié)體積的變化情況，可以看出，當(dāng)腫瘤及淋巴結(jié)較大時(shí)其體積變化較大；兩圖斜率大致相同，意味著原發(fā)腫瘤和腫大淋巴結(jié)（作為GTV治療）以相近的速率退縮。最后一次治療結(jié)束時(shí)，GTV對(duì)比原病灶平均縮小了68.12%（范圍為44.41%～85.31%）。需注意的是不同醫(yī)生在勾畫小體積的腫瘤或淋巴結(jié)的GTV時(shí)可能會(huì)有差異[10]。

腫瘤體積退縮速率與在定位CT上確定的原體積大小密切相關(guān)，見圖2（Spearman相關(guān)系數(shù)為0.862，P＜0.001）。原體積大小是腫瘤退縮速率的決定因素，較小靶區(qū)也符合其線性變化趨勢(shì)。

圖1 GTV分次變化圖

圖2 腫瘤原體積大小與退縮速率的關(guān)系圖

2.3 正常組織體積變化

在放療期間，腮腺體積退縮明顯。圖3顯示的是腮腺絕對(duì)體積的分次變化情況（在數(shù)據(jù)分析中，將兩側(cè)腮腺作為兩個(gè)獨(dú)立的器官分別進(jìn)行研究）。腮腺體積以平均0.10 cm3/d的速率發(fā)生退縮（范圍為0.02～0.22 cm3/d）。

圖3 腮腺體積分次變化圖

3 討論

本研究利用鼻咽癌調(diào)強(qiáng)放療分次治療過程中獲取的一系列驗(yàn)證CT圖像來確定解剖結(jié)構(gòu)隨時(shí)間產(chǎn)生的三維變化率，以找出腫瘤及危及器官體積的變化規(guī)律。GTV隨時(shí)間的退縮變化率與原體積大小密切相關(guān)，這種變化并不僅局限于腫瘤本身，腮腺體積也隨時(shí)間發(fā)生了有規(guī)律的退縮。

目前，為了維持原發(fā)腫瘤局控率同時(shí)減少正常組織的損傷，人們對(duì)調(diào)強(qiáng)放療等高度適形放療技術(shù)的興趣越來越高[11]。在應(yīng)用調(diào)強(qiáng)放療技術(shù)時(shí)，本研究發(fā)現(xiàn)，解剖結(jié)構(gòu)的變化隨時(shí)間的推移有潛在影響劑量分布的可能，這意味著與原治療計(jì)劃相比，多數(shù)劑量將會(huì)被投射至偏離原解剖結(jié)構(gòu)的位置；此外，研究還發(fā)現(xiàn)腮腺的內(nèi)移與整個(gè)治療過程中患者體重的減輕顯著相關(guān)，這表明顯著的體重變化可能是腮腺發(fā)生較大內(nèi)移的一個(gè)重要指標(biāo)，可量化腮腺的偏移量從而為治療計(jì)劃的重新設(shè)計(jì)提供依據(jù)[12-13]。

本研究數(shù)據(jù)可為臨床治療計(jì)劃的重新設(shè)計(jì)提供參考，如腫瘤的退縮速率與原腫瘤體積密切相關(guān)，當(dāng)腫瘤體積超過一定范圍時(shí)就需在療程中重新設(shè)計(jì)計(jì)劃；腮腺內(nèi)移與患者體重減輕密切相關(guān)，可確定一個(gè)閾值，當(dāng)體重減輕超過該閾值時(shí)就需重新設(shè)計(jì)計(jì)劃；如果上述變化隨時(shí)間的推移導(dǎo)致CTV覆蓋率降低或正常組織受照劑量升高，那么在整個(gè)治療過程中制定自適應(yīng)放療計(jì)劃就很有必要了。

此外，我們還發(fā)現(xiàn)體積變化在統(tǒng)計(jì)學(xué)上有明顯趨勢(shì)，這可能是多因素如水腫、炎癥或者其他反應(yīng)等造成的；還有1個(gè)可能的原因是在非增強(qiáng)的平掃CT圖像上手動(dòng)勾畫解剖結(jié)構(gòu)固有的不準(zhǔn)確性。對(duì)于后者，可能的解決方案是都利用增強(qiáng)CT圖像進(jìn)行勾畫，但是反復(fù)利用造影劑在臨床上是不適合大規(guī)模推廣的。在探討隨時(shí)間推移產(chǎn)生的解剖結(jié)構(gòu)變化對(duì)劑量的影響時(shí)，不同觀察者間的輪廓勾畫存在一定的差異，如果在自適應(yīng)放療中應(yīng)用手動(dòng)勾畫輪廓，那么不同觀察者間的差異應(yīng)予以考慮[14]。本研究中因所有解剖結(jié)構(gòu)都是由同一醫(yī)生勾畫，故觀察者間的差異可以忽略。

4 結(jié)論

本研究定量分析了16例接受調(diào)強(qiáng)放療的鼻咽癌患者GTV和正常組織的體積變化，在整個(gè)治療過程中都可測(cè)量到解剖結(jié)構(gòu)的改變?；颊咄廨喞膸缀巫兓袇^(qū)形狀和位置的變化都可能導(dǎo)致治療的非最優(yōu)化，特別是對(duì)于高度適形的治療技術(shù)如調(diào)強(qiáng)放療，這些變化將導(dǎo)致靶區(qū)劑量不足或部分危及器官的受量增加，因此有必要在療程中重新設(shè)計(jì)治療計(jì)劃[15]。臨床上應(yīng)注重尋求調(diào)強(qiáng)放療分次治療過程中的解剖結(jié)構(gòu)變化的規(guī)律，以利于開展自適應(yīng)放療，最大程度地提高治療增益比[16]。

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Study on Anatomic Changes During IMRT for NPC Based on the CT-on-Rail System

XIA Bang-chuan, XU Zi-hai, LIAO Fu-xi, ZHOU Yan-hua, ZHU Chao-hua
Department of Radiation Oncology, The 303rdHospital of PLA, Nanning Guangxi 530021, China

ObjectiveThis paper was intended to quantify the anatomic changes in NPC (Nasopharyngeal Carcinoma) patients during their IMRT (Intensity Modulation Radiated Therapy) through analysis of CT images acquired by the CT-on-rail system, including shrinkage of the primary tumor, lymphatic nodal masses as well as changes in the edema area and weight, so as to provide the basis for re-design of clinical treatment plans.MethodsSixteen pathologically-con fi rmed NPC patients whose primary lesions or lymphatic nodes were ≥4 cm in maximal diameter were enrolled in this pilot study. All the eligible patients were treated with IMRT and the CT-on-rail system thrice a week during the entire course of IMRT, which allowed for veri fi cation of CT images in patients with the same position in each radiotherapy session. Both gross tumor volumes (GTV) and normal tissues were manually contoured on every axial slice. Results Shrinkage of GTV occurred at the mean speed of 0.22 cm3/d throughout the course of IMRT, which meant 2.06% shrinkage per day in comparison with the original volumes. On the last day of treatment, the GTV averagely shrunk 68.12% of the original one; while, the volume of parotid glands also degraded at the mean speed of 0.10 cm3/d.ConclusionPatients with NPC may experience anatomic changes throughout the course of IMRT. Changes in GTV as well as the volume and position of the a ff ected organ became even more obvious especially in 3 to 4 weeks post-treatment and could result in large deviation between the actual radiation dose used in adaptive radiotherapy for each organ and that in the initial treatment plan. The regularity of anatomic changes during IMRT should be taken into account, which was convenient to deploy the adaptive radiotherapy and maximize the therapeutic ratio.

computerized-tomography-on-rail system; nasopharyngeal carcinoma; intensity modulation radiated therapy; anatomic changes; adaptive radiotherapy

TP391.41

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2015.03.004

1674-1633(2015)03-0017-04

2014-11-23

廣西衛(wèi)生廳自籌基金課題（Z2013535）。

作者郵箱：xiabangchuan@tom．com