锥形束CT引导的鼻咽癌VMAT放射治疗摆位误差分析和边界研究

阎华伟+金献测+杨桂强+吴志勤+周永强+易金玲+谢聪颖

[摘要]目的 利用千伏级锥形束CT（CBCT）量化分析鼻咽癌VMAT治疗分次内和分次间的摆位误差，研究临床靶区到计划靶区的外放边界。方法 选取VMAT鼻咽癌患者20例，首次放疗前、在线校正后、治疗结束后分别行CBCT，获取三组分次内误差；每周一次CBCT，获取分次间的误差。结果 利用Van Herk等提供的扩边公式MPTV=2.5Σ+0.7δ，计算X、Y、Z方向外放边界：校正前3.31 mm，3.13 mm，3.42 mm；校正后1.85 mm，1.67 mm，2.03 mm；治疗后2.17 mm，1.99 mm，2.17 mm；分次间2.49 mm，2.31 mm，2.56 mm。结论 CBCT可以在线校正鼻咽癌VMAT治疗中的摆位误差，通过分次内和分次间误差的离线分析，使鼻咽癌VMAT患者的CTV到PTV的外放间距缩小到2 mm左右，实现了精确放疗。

[关键词] 鼻咽癌；容积调强弧形放疗；锥形束CT；靶区边界

[中图分类号] R739.63 [文献标识码] B [文章编号] 1673-9701（2014）28-0029-03

容积调强弧形治疗（volumetric modulated arc ther-apy，VMAT）是目前最先进的放疗技术之一，可对机架旋转速度、剂量率、多叶光栅移动速度进行连续调整，任意角度用容积技术对患者进行治疗.治疗时间比传统的调强减少3～4倍，用最短的时间和最少的机器跳数，更加适形的剂量分布对患者进行治疗[1，2]。图像引导放射治疗（image guided radiation therapy，IGRT）利用各种成像设备，治疗前对摆位误差进行校准，确保处方剂量的准确传输。锥形束断层扫描（cone-beam computed tomography， CBCT）是IGRT的重要组成部分，实时采集图像、在线校正和离线分析，为靶区制定提供依据[3]。本研究就是用CBCT分析鼻咽癌VMAT治疗时分次内和分次间的摆位误差，探讨鼻咽癌VMAT治疗时CTV-PTV的外放边界。

1 资料与方法

1.1 一般资料

2013年1～6月在我中心接受VMAT治疗的NPC患者20例，男14例，女6例，最大年龄71岁，最小年龄39岁，中位年龄58岁。

1.2 定位

用Gray头颈肩面罩和头颈肩一体板给患者制作面罩，用Brilliance 16排CT采用3 mm层厚，从颅底到锁骨下3 cm增强CT扫描，把CT图像传到Pinnacle计划系统上，同时做鼻咽部的3 mm层厚MR扫描，并与CT图像进行融合。

1.3计划设计与传输

Pinnacle计划系统，用逆向优化算法，均用双弧VMAT，由临床医生和物理师完成计划的设计与评估；把计划传到加速器的XVI验证系统和MOSAIQ工作站上。

1.4 CBCT扫描与误差获取

将患者按定位中心摆位在加速器治疗床上，在XVI上设好配准框，用head and neck M20-cw序列，CBCT参数如下：M20准直器，F1虑线器，探测板Medium位置，机架角从181°到180°，进行CBCT扫描，采用3个层厚、骨配准将容积图像和计划图像自动配准，配准图像上显示出三个方向校准前误差，把误差导入图像引导系统，用Hexapod六维床在线校正，行第二次CBCT得到校正后误差.如果误差在允许范围（3 mm）内执行放疗，反之重新调整摆位再行CBCT扫描，治疗结束后行第三次CBCT得到治疗后误差，以后每周一次CBCT，得到分次间误差。

1.5统计学分析及边界获取

用SPSS17.0软件对数据进行分析，分别计算每位病例的平均误差和标准差（x±s），所有病例的平均误差以M表示，M的标准差就是系统摆位误差，以Σ表示，所有病例的标准差的平方根就是随机系统误差，以δ表示[4]。鼻咽癌靶区的外放边界根据Van Herk等提供的扩边公式MPTV=2.5Σ+0.7δ得出[5]。

2 结果

入组20例鼻咽癌患者，每位患者获取3次分次内和6次分次间误差，共获取180组数据。校正前：X（0.91±1.5）mm，Y（0.85±1.8）mm，Z（1.01±1.7）mm；校正后：X（0.78±0.19）mm，Y（0.65±0.22）mm，Z（0.75±0.16）mm；治疗后：X（0.82±0.44）mm，Y（0.68±0.35）mm，Z（0.85±0.32）mm；每周一次分次间：X（0.88±0.72）mm，Y（0.79±0.86）mm，Z（0.90±0.75）mm。表1显示了1到6周获得的平均误差，首次摆位后其中95%误差≤3 mm，可以直接行放射治疗；5%误差>3 mm，需要重新调整摆位，再次行CBCT扫描。

鼻咽癌VMAT中CTV到PTV的外放边界数据如表2所示，校准后CTV到PTV靶区三个方向外放边界控制在2 mm左右，比校准前有明显的缩小，治疗后误差比校准后有所增大。离线分析得出周次间CTV到PTV的外放边界有所增大。

3讨论

放射治疗是头颈部肿瘤，尤其是鼻咽癌的首选治疗手段[6]，随着放疗新技术及计算机技术的应用，IMRT和VMAT越来越多的被临床用于治疗鼻咽癌[7]，IMRT和VMAT的剂量分布和计划系统的逆向优化可有效地保护正常器官，同时对肿瘤组织进行精确的适形治疗[8]，但前提是保证治疗实施过程中的精确，否则会造成高剂量区的偏移，降低肿瘤局控率和增加正常组织损伤[9]。我们采用VMAT技术治疗鼻咽癌时，研究放疗中的误差，确定所需要的靶区边界，对于我们更好地利用和发挥新技术的优势非常的重要。

CBCT是研究治疗前和治疗中的摆位误差的理想手段之一，通过实时测量和校正，大大降低系统误差和随机误差，提高摆位精度[10]。我院Elekta Synergy 加速器配有KV-CBCT 及XVI 系统，通过CBC图像与计划图像匹配，在线校正和离线计划修改，大大降低了摆位误差，提高了治疗精度[11，12]。通过对20例VMAT治疗的鼻咽癌患者CBCT摆位验证，可以看出我中心鼻咽癌VMAT治疗时的摆位误差大部分在2 mm以内，极少数有超过3 mm；我中心CTV-PTV的外放边界采用3 mm足以补偿治疗中患者移动及摆位误差的影响，符合精确放疗。通过表1可以看出随着放疗时间延长，各方向摆位误差有所增大，考虑放疗期间颈部肿瘤体积明显缩小及由于自身的消瘦造成面罩松紧程度发生变化，导致摆位误差有所增大，变化明显的患者面罩应及时给予重新制作。

VMAT是一种新型的放射治疗方式，极大地提高MU的利用率和减少治疗传输时间。CBCT是一种有效的成像方式，可以减小治疗误差，减小鼻咽癌VMAT计划设计时的肿瘤靶区边界， 提高VMAT的治疗精度，进一步保护正常组织，提高生存质量。

[参考文献]

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[8] 金献测，周永强，易金玲，等. 鼻咽癌全颈同步加量VMAT的可行性研究[J]. 肿瘤学杂志，2013，19（5）：399-403.

[9] Mongioj V， Orlandi E， Palazzi M，et al. Set-up errors analyzes in IMRT treatments for nasopharyngeal carcinoma to evaluate time trends， PTV and PRV margins[J]. Acta Oncol，2011，50：61-71.

[10] Piotrowski T， Yartsev S， Rodrigues G， et al. Comparative analysis of image guidance in two institutions for prostate cancer patients[J]. Rep Pract Oncol Radiother，2014，19（3）：206-213.

[11] 阎华伟，金献测，周永强，等. 机载KV-CBCT在乳腺癌调强放射治疗误差分析中的应用[J]. 实用医学杂志，2013， 29（13）：2149-2151.

[12] 吴志勤，余建义，阎华伟，等. 图像引导放疗中不同配准方式对摆位误差的影响[J]. 浙江医学，2013，35（17）：1-2.

（收稿日期：2014-06-19）

VMAT是一种新型的放射治疗方式，极大地提高MU的利用率和减少治疗传输时间。CBCT是一种有效的成像方式，可以减小治疗误差，减小鼻咽癌VMAT计划设计时的肿瘤靶区边界， 提高VMAT的治疗精度，进一步保护正常组织，提高生存质量。

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（收稿日期：2014-06-19）

VMAT是一种新型的放射治疗方式，极大地提高MU的利用率和减少治疗传输时间。CBCT是一种有效的成像方式，可以减小治疗误差，减小鼻咽癌VMAT计划设计时的肿瘤靶区边界， 提高VMAT的治疗精度，进一步保护正常组织，提高生存质量。

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（收稿日期：2014-06-19）