鼻咽癌调强放射治疗中心点Y轴精度的临床分析

任 珺许 青

鼻咽癌调强放射治疗中心点Y轴精度的临床分析

任 珺1,2许 青1,2

目的：探讨鼻咽癌调强放射治疗中心点Y轴精度的情况。方法：2016年1月至5月病理明确诊断鼻咽低分化鳞癌患者50例进入本研究。年龄43～58岁，平均年龄55岁，男女比例为3：1；使用飞利浦CT模拟机进行常规CT螺旋扫描，扫描层厚为5mm；使用Pinnacle放射治疗计划系统制订放射治疗计划，并确保进行研究的50例患者的放射治疗计划所生成的中心是采用原始的中心点即标记点（放疗中心点），重建生成数字重建放射图像（DRR）；治疗前使用瓦里安Acuity模拟机(DR)进行验证。模拟机透视记录治疗中心点与CT扫描重建出的DRR 图像的中心点确定放射治疗中心点Y轴精度误差发生情况（上移或下移），并分析误差发生的原因。结果：模拟机透视的放疗中心点与DRR图像的中心点相配准后，记录Y轴方向上移或下移的情况。50例患者中，有23例的患者需要上下移动5mm（仅为一个层面），其中12例患者需要上移，11例患者需要下移；27例患者不需移动。模拟机下Y轴中心点精度误差表现为离散均衡，未发现离散至一侧倾向趋势。误差主要发生原因为由于摆位Mark点的几何体积尺寸（1.5mm)和CT扫描层厚（5mm)和CT的扫描方式（螺旋扫描）的原因导致CT扫描中心点(Mark点)出现在临近的上下两层CT扫描层面，使得DRR图像的中心点与模拟机下摆位中心点发生偏差，导致表观上Y轴精度发生误差。结论：CT螺旋扫描会导致Mark点在相邻层面同时出现，导致治疗中心点在Y轴出现误差，治疗前仍需要模拟机验证。

鼻咽癌；放射治疗

2008年全世界新发鼻咽癌84，400例，死亡51，600例[1]。据 WHO 统计40% 鼻咽癌发生在我国，近年来，中国香港和中国台湾鼻咽癌的发病率和死亡率有所下降，但在中国大陆并没改变[2]，鼻咽癌一直是我国卫生研究的重点。目前调强放射治疗 (IMRT)是鼻咽癌的主要治疗方法。IMRT肿瘤外放边界小，剂量梯度陡，因此，位置误差和解剖学变化(肿瘤、正常组织器官退缩和位置改变)等影响 IMRT 精度的因素会导致鼻咽癌疗效下降，并发症增加。研究显示标准面罩固定后头颈肿瘤位置误差为 2～5mm[3]。影像位置校正是减小鼻咽癌IMRT位置误差的一种方法[4-5]。为探索模拟CT扫描Y轴精度对鼻咽癌放射治疗系统误差的影响，我们采用了治疗前离线位置验证方法。

方 法

2016年1月至5月病理诊断为鼻咽低分化鳞癌患者50例进入本研究。年龄43～58岁，平均年龄55岁，男女比例为3∶1；使用飞利浦CT模拟机进行常规CT螺旋扫描，扫描层厚为5mm；使用Pinnacle放射治疗计划系统制订放射治疗计划，并确保进行研究的50例患者的放射治疗计划所生成的中心是采用原始的中心点即放疗中心点，并重建生成DRR图像，治疗前使用瓦里安Acuity模拟机(DR)进行验证。模拟机下透视配准治疗中心点与模拟CT扫描 DRR 重建图像的中心点( 图1，2)，来确定Y轴精度误差发生情况（上移或下移），并分析误差发生的原因。

图1 DRR 图像中心点和模拟机透视治疗中心点0度配准。

结 果

通过在模拟机下Y轴方向移动配准治疗前模拟机下中心点与DRR中心点。23例（46%）的患者需要上下移动5mm（仅为一个层面）；12例（53%）患者需要上移，11例（47%）患者需要下移占；54%不需移动。模拟CT扫描Y轴中心点精度误差表现为离散均衡，未发现离散至一侧倾向趋势。误差主要发生原因为由于摆位标志球几何体积尺寸和CT扫描层厚的原因导致CT扫描中心点出现在2层CT扫描层面（28例56%），使得DRR图像的中心点与模拟机下摆位中心点发生偏差，导致表观上CT扫描Y轴精度发生误差，具体见表1～5。

图2 DRR 图像中心点和模拟机透视治疗中心点90度配准。

表1 移动基本情况

表2 移动方向

表3 标志点层数

表4 标志点层数与移动发生

表5 标志点位于2层与移动发生

讨 论

我们采用CT扫描5mm进行制订鼻咽癌治疗计划。模拟CT扫描Y轴中心点精度误差表现为离散均衡，未发现离散至一侧倾向趋势。误差主要发生原因为由于摆位标志球几何体积尺寸和CT扫描层厚的原因导致CT扫描中心点出现在2层CT扫描层面（28例，56%），使DRR图像的中心点与模拟机下摆位中心点发生偏差，导致表观上CT扫描Y轴精度发生误差。降低误差提高照射精度，同时通过剂量三维重建评估患者实际照射剂量，从而可以补偿靶区剂量和/或降低正常组织器官剂量，实现治疗个体化[6]。

位置误差校正包括在线和离线两种方法。每种方法都有自己的特点，在线校正可以降低位置的系统和随机误差，而离线仅仅改善系统误差。我们在治疗前进行位置验证可以最大程度上减少系统误差。同时为探索模拟CT扫描Y轴精度对鼻咽癌放射治疗系统误差的影响及其解决途径，我们采用治疗前离线模拟机下位置验证方法进行了本研究。

国外研究报道头颈肿瘤离线校正可以降低系统误差从 1.6 ～ 2.1mm 到 1.1 ～ 1.2 mm，可以进一步避免了正常组织损伤保证治疗疗效[7]。标准面罩固定后头颈肿瘤位置误差为2～5mm[3]。在本研究中23例（46%）的患者需要上下移动5mm（仅为一个层面）；12例（53%）患者需要上移，11例（47%）患者需要下移占；54%不需移动，与其他研究报告类似。

相对于摆位误差发生情况，CT扫描层厚5mm对于鼻咽癌IMRT治疗几何模拟定位影响不明显，但是仍需治疗前验证模拟机下评估（46%），同时值得注意的是本研究需要进行物理计划的评估，才能更加明确CT扫描Y轴精度变化对于鼻咽癌治疗的剂量学影响程度。

[1]Jemal A, Bray F, Center MM, et al. Global cancer statistics. CA Cancer J Clin， 2011,61:69-90.

[2]Liu Q, Chen JO, Huang QH, et al. Trends in the survival of patients with nasopharyngeal carcinoma between 1976 and 2005 in Sihui,China: a population-based study. Chin J Cancer，2012, doi: 10.5732.[Epub ahead of print]

[3]Boda-Heggemann J, Walter C, Rahn A,et al. Repositioning accuracy of two different mask systems-3D revisited: comparison using true 3D/3D matching with cone-beam CT. Int J Radiat Oncol Biol Phys，2006,66:1568-1575.

[4]Grégoire V, Jeraj R, Lee JA, et al. Radiotherapy for head and neck tumours in 2012 and beyond: conformal, tailored, and adaptive?Lancet Oncol，2012,13:e292-300.

[5]Schwartz DL. Current progress in adaptive radiation therapy for head and neck cancer. Curr Oncol Rep， 2012,14:139-147.

[6]Schwartz DL, Garden AS, Thomas J, et al. Adaptive radiotherapy for head-and-neck cancer: initial clinical outcomes from a prospective trial. Int J Radiat Oncol Biol Phys， 2012,83:986-993.

[7]De Boer HC, van Sörnsen de Koste JR, Creutzberg CL, et al.Electronic portal image assisted reduction of systematic set-up errors in head and neck irradiation. Radiother Oncol， 2001,61:299-308.

巨变端倪：人工智能在医疗影像诊断领域全面爆发

近两年来，深度学习在医疗领域都有超乎想象的突破。在语音识别领域，梅奥诊所与以色列语音分析公司Beyond Verbal合作的研究发现13个语音特征和冠心病存在相关性，其中一个语音特征与冠心病存在强相关。在自然语言处理领域，IBM的沃森机器人能够在17秒内，阅读3469本医学专著，248000篇论文，69种治疗方案，61540次实验数据，106000份临床报告，并根据医生输入的病人指标信息，最终提出优选的个性化治疗方案。

与此同时，伴随着计算机视觉的技术进步，深度学习技术在医疗影像领域频频取得重大突破，人工智能除了教会机器如何“听懂”和“读懂”，更能教会机器“看懂”我们的世界，并在此基础上协助医生诊断疾病。医疗数据中有超过90%的数据来自医疗影像，医疗影像领域拥有孕育深度学习的海量数据，也存在着借助深度学习提高医生“看片子”诊断效率的需求。因此，在医疗影像领域，深度学习可能率先进入临床阶段。虽然目前深度学习仍处于“辅助诊断”的阶段，真正的决定权仍然在医生手中。深度学习在医疗影像也难以达到100%的准确率。一旦医生听信了深度学习的建议，最终却导致误诊或漏诊，真正应该负责的到底是医生还是机器？深度学习给医疗领域带来的，不仅是技术问题，还有人文关怀问题。医生和患者之间的互动将是人类智慧的最后一个堡垒。

（奇点网）

Y Axis Accuracy of Intensity Modulated Radiotherapy for Nasopharyngeal Carcinoma

REN Jun1,2, XU Qing1,2

Purpose:To investigate the accuracy of Y-axis based on the isocenter of radiotherapy for nasopharyngeal carcinoma.Methods:From January to May 2016, 50 patients with poorly differentiated nasopharyngeal squamous cell carcinoma were enrolled in this study. Age 43-58 years,mean age 55 years, male to female ratio of 3: 1,The patients were routinely scanned by Philips CT simulator with thickness of 5mm;The radiotherapy plans of 50 patients were generated and Digitally Reconstructed Radiograph (DDR)images were reconstructed in Pinnacle radiotherapy planning system using the original center point as isocenter with the marker (radiotherapy isocenter) the treatment parameters were validated with the Varian Acuity simulator (DR) before treatment. The accuracy of Y-axis (up or down) was determined and analyzed based on the matching error between the isocenter of the DRR images and the isocenter of the simulator.Results:The accuracy in Y-axis direction was determined and documented (moved up or down) based on the matching error between isocenter of the simulator and isocenter of the DRR images. Of the 50 patients, 23 patients needed to move up or down 5mm (only one level), 12 of whom needed to move up,11 patients needed to move down,27 patients did notmove. The accuracy of the Y-axis with simulator is discrete equilibrium, and tendency to be discretized to one side is found. The main reason for the error in Y-axis was that marker was showed simultaneously on the adjacent CT levels due to the its size (1.5 mm) and the helical scanning thickness (5mm),which resulted in the matching error between isocenter of DRR images and isocenter of the simulator.Conclusion:Marker was simultaneously on the adjacent CT levels,which was the leading cause of the error in the Y axis. Verification was necessary with simulator before the treatment.

Nasopharyngeal carcinoma; Radiotherapy

R

A

1006-5741（2017）-03-0275-04

2017.04.05;修回时间：2017.05.10)

中国医学计算机成像杂志，2017，23：275-278

1复旦大学附属肿瘤医院放疗科

2复旦大学上海医学院肿瘤学系

通信地址：上海市东安路270号，上海市200032

许青（电子邮箱:18017312376@163.com)

Chin Comput Med Imag，2017，23：275-278

1 Department of Radiation Oncology,Fudan University Shanghai Cancer Center

2 Department of Oncology,Shanghai Medical College,Fadan University

Address:270 Dong’an Rd., Shanghai 200032, P.R.C.

Address Correspondence to Xuqing(E-mail: 18017312376@163.com