李明，金建華，徐朋琴，儲開岳，葛云

1. 南通大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院 放療科，江蘇 南通 226361；2. 南京大學(xué) 電子科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 南京 210046

引言

鼻咽癌是頭頸部常見的惡性腫瘤，臨床采取放射治療能夠殺滅腫瘤細(xì)胞[1]。三維適形放射治療、調(diào)強(qiáng)放射治療、容積調(diào)強(qiáng)放射治療等可以通過高能X線對治療靶區(qū)腫瘤進(jìn)行多個方向照射，以降低靶區(qū)外危及器官的劑量，減少正常組織因放療引起并發(fā)癥的發(fā)生率，提高患者生活質(zhì)量。但為保證以上放療技術(shù)順利實(shí)施，需要嚴(yán)格控制患者治療的擺位誤差[2-4]。目前，對擺位誤差控制方法主要有錐形 束 CT（Cone-Beam Computed Tomography，CBCT）測量糾正[5-8]、B超引導(dǎo)及光學(xué)表面成像（Optical Surface Imaging，OSI）引導(dǎo)[9-10]。然而運(yùn)用CBCT測量患者的擺位誤差不僅會使患者面臨低劑量的照射，還會使驗(yàn)證球管老化，增加機(jī)器故障率；B超引導(dǎo)應(yīng)用范圍存在局限；光學(xué)表面成像引導(dǎo)價格高昂推廣應(yīng)用困難?；诖?，探尋簡單、準(zhǔn)確、性價比高的驗(yàn)證方法顯得尤為重要。2017年南通市腫瘤醫(yī)院引進(jìn)在線紅外定位系統(tǒng)（On-Lime Infrared Positioning System，OPS）對鼻咽癌患者進(jìn)行誤差測量及輔助擺位，其通過在患者頭頸肩面膜上安裝6個紅外反光定位球，借助放療計(jì)劃系統(tǒng)（Treatment Planning System，TPS）得到反光定位球與治療中心之間的幾何位置關(guān)系。治療時，紅外跟蹤系統(tǒng)將實(shí)時測量出反光定位球坐標(biāo)值，并計(jì)算出擺位誤差，從而實(shí)現(xiàn)高精度治療擺位，最大限度保證了患者治療的準(zhǔn)確性。目前，有研究表明，OPS能夠減少鼻咽癌計(jì)劃靶體積（Planning Target Volume，PTV）外放，降低危及器官受量[11-13]，但其對擺位準(zhǔn)確性及穩(wěn)定性的影響尚鮮見報道?；诖耍疚闹荚诜治鯫PS在鼻咽癌放射治療中對擺位誤差測量的準(zhǔn)確性及借助OPS擺位分次間擺位的穩(wěn)定性。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2017年8月至2018年12月于我院接受放射治療的鼻咽癌患者59例（A組），其中男性32例、女性27例，年齡21～72歲，平均年齡48歲，臨床分期：Ⅰ期12例、Ⅱ期32例、Ⅲ期15例；選取2019年2月至2020年11月于我院接受放射治療的鼻咽癌患者48例（B組），其中男性28例、女性20例，年齡21～68歲，平均年齡49歲，臨床分期：Ⅰ期13例、Ⅱ期25例、Ⅲ期10例。納入標(biāo)準(zhǔn)：① 通過病理活檢確診為鼻咽癌；② 血常規(guī)、肝腎功能及心電圖基本正常；③KPS功能評分標(biāo)準(zhǔn)≥80分。排除標(biāo)準(zhǔn)：有放療禁忌證。本研究通過醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)（通腫倫審201701）。

1.2 儀器與方法

所有患者采用個性化頭枕和頭頸肩熱塑膜聯(lián)合固定方法，并運(yùn)用Brilliance TM Big Bore CT模擬定位機(jī)（飛利浦，荷蘭）進(jìn)行CT掃描，層厚3 mm，電壓120 kV，掃描范圍上界到顱頂，下界到鎖骨下5 cm左右，通過定位CT與PETCT、MRI影像進(jìn)行融合勾畫靶區(qū)、正常組織。Monaco放療計(jì)劃系統(tǒng)采取9F-調(diào)強(qiáng)或容積調(diào)強(qiáng)對患者的原發(fā)灶和頸部淋巴引流區(qū)域進(jìn)行計(jì)劃設(shè)計(jì)。

1.3 擺位誤差測量

應(yīng)用Synergy（KV-CBCT）直線加速器（醫(yī)科達(dá)，瑞典）對患者進(jìn)行掃描，掃描參數(shù)選擇Fast Head and Neck S20，機(jī)架旋轉(zhuǎn)360°，掃描電壓100 kV，掃描電流18.3 mAs，標(biāo)準(zhǔn)掃描劑量0.5 mGy。通過對患者CBCT圖像與定位CT圖像進(jìn)行骨性平移+旋轉(zhuǎn)（Bone T+R）配準(zhǔn)，配準(zhǔn)主要以腫瘤靶區(qū)、重要器官、骨結(jié)構(gòu)等進(jìn)行。通過配準(zhǔn)可以得出患者擺位平移及旋轉(zhuǎn)誤差，對未在允許范圍內(nèi)的擺位誤差通過移床或重新擺位進(jìn)行糾正。A組擺位誤差為A組患者首次擺位運(yùn)用CBCT、OPS測量的擺位誤差，各59次，B組擺位誤差為B組患者借助OPS擺位的首次及第2次CBCT測量的擺位誤差，各48次。患者左右、頭足、腹背方向的擺位平移誤差分別表示為Bone-T-LR、Bone-T-CC、Bone-TAP，旋轉(zhuǎn)誤差分別表示為Bone-R-LR、Bone-R-CC、Bone-R-AP。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

應(yīng)用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，分別采用Shapro-Wilk（n ≤ 50）、Kolmogorov-Smirnov（n＞50）進(jìn)行正態(tài)分布檢驗(yàn)，計(jì)量資料以±s表示，采用配對樣本t檢驗(yàn)，檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0.05（雙側(cè)），以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。運(yùn)用SPSSAU軟件制作數(shù)據(jù)點(diǎn)狀分布圖和箱式圖。

2 結(jié)果

2.1 OPS擺位誤差測量準(zhǔn)確性評估

A組患者運(yùn)用CBCT測量的T-LR、T-CC、T-AP與OPS測量的擺位平移誤差比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）；運(yùn)用CBCT測量的R-LR、R-CC、R-AP與OPS測量的擺位旋轉(zhuǎn)誤差比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），見表1和圖1。

表1 CBCT和OPS擺位平移誤差和擺位旋轉(zhuǎn)誤差比較（±s）

表1 CBCT和OPS擺位平移誤差和擺位旋轉(zhuǎn)誤差比較（±s）

組別 Bone-T/mm Bone-R/°LR CC AP LR CC AP CBCT 1.5±1.1 1.7±1.1 1.5±1.6 0.8±0.5 0.8±0.7 0.8±0.8 OPS 1.3±0.8 1.4±0.9 1.6±1.2 0.6±0.4 0.6±0.5 0.7±0.6 t值 1.12 1.43 0.30 1.57 1.68 0.59 P值 0.27 0.16 0.77 0.12 0.10 0.56

圖1 A組患者運(yùn)用CBCT與OPS測量的擺位誤差點(diǎn)狀分布圖

2.2 OPS擺位誤差穩(wěn)定性分析

B組共納入患者48例，為防止選取2次OPS擺位后CBCT驗(yàn)證因患者體重變化或熱塑膜變形造成的誤差，本文選取OPS擺位的首次CBCT與第2次CBCT進(jìn)行分次間擺位誤差比較，結(jié)果表明，分次間擺位誤差在六維方向均無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＞0.05），見表2和圖2。

圖2 借助OPS擺位的B組患者運(yùn)用CBCT的擺位誤差測量結(jié)果箱式圖

表2 B組患者首次CBCT與第2次CBCT比較分次間擺位誤差（±s）

表2 B組患者首次CBCT與第2次CBCT比較分次間擺位誤差（±s）

組別 Bone-T/mm Bone-R/°LR CC AP LR CC AP首次 1.0±1.0 1.5±0.8 0.9±0.7 0.6±0.5 0.6±0.6 0.6±0.5第2次 1.2±0.6 1.2±0.8 1.0±0.7 0.6±0.6 0.7±0.7 0.6±0.5 t值 -1.18 1.51 -0.45 -0.64 -0.35 -0.75 P值 0.24 0.14 0.66 0.53 0.73 0.46

3 討論

Yan等[13]認(rèn)為將自適應(yīng)放療(Adaptive Radiation Therapy，ART）技術(shù)運(yùn)用到腫瘤治療中時需要治療師及時準(zhǔn)確掌握患者身體變化、影像數(shù)據(jù)、劑量變化等，而擺位誤差控制成為該技術(shù)應(yīng)用最重要的指標(biāo)之一。目前放療擺位誤差驗(yàn)證方式主要以電子射野影像系統(tǒng)（Electronic Portal Imaging Device，EPID）、CBCT 為 主[14-15]。EPID 位置驗(yàn)證通過患者放療前拍攝正側(cè)位二維圖像，將拍攝的圖像與TPS相對應(yīng)數(shù)字重建影像進(jìn)行匹配，僅得出擺位的平移誤差無法體現(xiàn)患者旋轉(zhuǎn)情況。CBCT則通過X線球管圍繞患者做環(huán)形掃描，拍攝患者二維圖像后重建成三維圖像，重建后圖像分辨率有較大提高，可以清晰顯示人體位置、腫瘤形態(tài)和大小，并可通過自動配準(zhǔn)后手動調(diào)整來對擺位誤差進(jìn)行糾正。然而，無論是EPID還是CBCT，每次校準(zhǔn)擺位誤差都會使患者受到額外的低劑量照射。相關(guān)研究表明，CBCT成像所需幀數(shù)劑量是正交千伏級X線平片的9倍[16-17]。以鼻咽癌為例，若每次患者治療前均進(jìn)行CBCT驗(yàn)證，每次所受照射劑量為0.5 mGy，鼻咽癌患者大約需要32次，則每例患者所受到治療驗(yàn)證輻射大約為16 mGy，對于靶區(qū)來說輻射劑量基本可以忽略，但對靶區(qū)外正常組織來說，需考慮輻射的隨機(jī)效應(yīng)和確定效應(yīng)，以防止出現(xiàn)患者因位置驗(yàn)證輻射致癌的可能[18-19]。因此，在合理進(jìn)行放射治療擺位誤差驗(yàn)證的同時，盡可能減少電離輻射的使用也是放療中應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注的問題。OPS采用紅外測量引導(dǎo)擺位可以避免患者受到輻射。

隨著超聲與光學(xué)技術(shù)的發(fā)展，B超引導(dǎo)放療也已開展，由于B超的局限性導(dǎo)致其應(yīng)用范圍較窄，主要應(yīng)用于乳腺癌與前列腺癌放療中。自Peng等[20]提出光學(xué)表面成像技術(shù)后，通過其驗(yàn)證患者的位置和監(jiān)測患者運(yùn)動已有初步臨床報道。如Peng等[20]通過5例行顱內(nèi)立體定向放射治療（Stereotactic Radiotherapy，SRT）的患者將OSI和CBCT比較，顯示偏差都在1.3 mm/0.7°內(nèi)；Kim等[21]采用OSI和CBCT對比26例頭頸部腫瘤患者擺位誤差的差異，結(jié)果表明兩者間平均位移誤差為2.7 mm，最大均方根為5.2 mm，OSI配準(zhǔn)的平均殘差為0.9 mm，最大殘差1.7 mm?？梢奜SI在頭頸部腫瘤放療中應(yīng)用能夠很好地控制擺位誤差，然而OSI設(shè)備價格高昂很難推廣應(yīng)用。OPS在頭頸部腫瘤放療應(yīng)用的多項(xiàng)研究表明[22-23]，其與CBCT測量的擺位誤差一致性為左右方向95.2%、腹背方向71.4%、頭腳方向100%，并且OPS能較為準(zhǔn)確實(shí)時地預(yù)警擺位質(zhì)量和擺位精度。本研究結(jié)果表明，OPS不但能夠準(zhǔn)確測量出鼻咽癌患者的擺位誤差，而且借助其擺位能夠提高擺位重復(fù)性，與上述研究結(jié)果相一致；同時OPS設(shè)備相較于OSI費(fèi)用較低，易于推廣應(yīng)用。

本研究通過CBCT與OPS同時對A組鼻咽癌放療患者擺位誤差測量比較表明，2種擺位誤差驗(yàn)證方法具有一致性，即OPS可以在鼻咽癌腫瘤放療患者擺位誤差測量中進(jìn)行應(yīng)用。通過OPS對B組患者進(jìn)行擺位并對分次間擺位穩(wěn)定性分析表明，運(yùn)用OPS擺位可以使鼻咽癌患者獲得更小的擺位誤差與更好的重復(fù)性（P＞0.05）。本研究中用CBCT測量旋轉(zhuǎn)誤差在頭足、腹背均出現(xiàn)1例超出3°旋轉(zhuǎn)誤差，而OPS未測出，分析可能原因：① 患者采用個性化頭枕與熱塑熱塑膜聯(lián)合進(jìn)行固定，OPS通過探測熱塑膜上定位反光小球來確定治療中心而非直接探測患者本身；② 患者在每次治療時熱塑膜與頭部輪廓的一致性會有一定差異，患者頸部非剛性結(jié)構(gòu)在放療中會發(fā)生一定的變形；③ 反光小球在熱塑膜分布位置不同，可能會導(dǎo)致有些探測小球被遮擋。

4 結(jié)論

OPS作為一種放射治療實(shí)時位置監(jiān)控手段，不但能夠保證放療精確性，而且能夠避免CBCT帶來的額外輻射，還能夠?qū)崟r提示不自主運(yùn)動與位置偏差，有助于患者放療的準(zhǔn)確實(shí)施。