锥形束CT在评价两种宫颈癌调强放疗中的应用

[天津医科大学肿瘤医院（国家肿瘤临床医学研究中心，天津肿瘤防治重点实验室，天津市恶性肿瘤临床医学研究中心），天津 300060]

锥形束CT在评价两种宫颈癌调强放疗中的应用

高晓飞，杜武，梁广立，刘桂芝

[天津医科大学肿瘤医院（国家肿瘤临床医学研究中心，天津肿瘤防治重点实验室，天津市恶性肿瘤临床医学研究中心），天津 300060]

目的利用锥形束CT分析宫颈癌调强放疗两种治疗方法的临床应用价值。方法将56例宫颈癌放疗患者按固定体位方式和治疗计划分为两组，常规组采用仰卧位体架和热塑体膜固定，执行静态调强计划治疗；观察组采用俯卧位体架和热塑体膜固定，执行容积调强计划治疗；治疗时每人每周第一次治疗前均扫描锥形束CT，利用骨性标记在线与计划CT图像匹配，记录并分析两组患者左右方向（X）、头脚方向（Y）、前后方向（Z）摆位误差；利用剂量体积直方图分析两组患者小肠、膀胱、直肠和股骨头重要器官的受照剂量体积比。结果两组患者共获取280幅锥形束CT图像，两组患者在Y、Z轴摆位误差比较差异有统计学意义（tY=2.336，PY=0.021；tZ=3.278，PZ=0.0004），X轴比较，差异无统计学意义（t=0.573，P=0.290）；两组在X轴旋转误差比较，差异有统计学意义（t=2.134，P=0.029），Y、Z轴比较，差异无统计学意义（P＞0.05）；观察组在计划总跳字和治疗时间均优于常规组，差异有统计学意义（t=9.549和17.324，均P=0.000）；观察组膀胱V50优于常规组（P=0.031），在小肠、直肠、膀胱、左股骨头的平均剂量Dmean＞常规组（P＜0.05），两组其余比较无差异。结论采用锥形束CT技术对两种宫颈癌调强放疗的体位摆放进行指导，为提高放疗精度提供影像学上的依据，具有较好的临床应用价值。

宫颈癌；调强放疗；锥形束CT；摆位误差

放射治疗是宫颈癌治疗的主要方法之一，大约80%的宫颈癌患者需要接受体外、腔内放疗[1]。术后放疗可降低肿瘤局部复发率，提高总生存率[2-3]。随着放疗技术的发展，调强放疗（intensity modulated radiotherapy，IMRT）成为目前的主流技术，其具有保持靶区较高的适行度，大大减少靶区周围重要组织和器官的受照剂量[4]；容积调强放疗（volumetric modulated arc therapy，VMAT）是基于 IMRT 发展起来的先进放疗技术，具有机架旋转照射时多叶准直器（multi-leaf collimator，MLC）不断改变形状，在较短时间内完成治疗的优势。在保持靶区勾画高精准时，治疗位置精确与否为了放疗成败的关键。该实验利用瓦里安锥形束CT（cone beam computed tomography，CBCT）分析宫颈癌放疗不同固定方式的优劣，并对其治疗计划的跳字、治疗时间及重要器官相关剂量学进行比较，分析宫颈癌不同调强治疗计划临床应用价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2016年12月-2017年5月本科室宫颈癌术后放疗患者56例。年龄43～67岁，中位年龄55岁；病理证实均为鳞癌；临床分期为Ⅱb、Ⅲb期；随机分为常规组和观察组，每组各28例。常规组采用腹部仰卧体架和热塑体膜固定，执行静态调强计划治疗，观察组采用俯卧位体架和热塑体膜固定，执行VMAT计划治疗；两组患者均无放疗史且卡氏功能状态评分均＞70分；所有患者均完成治疗。

1.2 设备及附属材料

IX医用电子直线加速器（美国VARIAN公司），大孔径CT定位机（荷兰飞利浦公司），仰卧体架，俯卧体架，热塑体膜，激光定位灯，三维治疗计划系统。

1.3 CT定位及复位

两组患者均为空腹，于定位前1 h饮用500 ml水充盈膀胱。常规组嘱患者平躺于仰卧体架上，双手抱肘置于额头上；观察组嘱患者俯卧于俯卧体架上，使腹部置于凹陷槽内，双手抱肘置于体架前方；两组患者均保持平静呼吸，将热熔好的体膜快速敷于患者腹部并固定卡扣，及时按压体膜使之与身体轮廓一致，10 min冷却后在体膜表面及体表标记“+”字激光标记，并在体膜表面“+”字处标记“CT”、姓名、日期及卡扣型号等；两组均行CT扫描，层厚5 mm，层距5 mm，扫描图像传至三维治疗计划系统。

复位时两组患者按首次定位要求固定，按计划调整激光线，在3个“+”字中心用铅点标记并扫描CT，按计划等中心层面图示及相关数据核野，确认无误后在体膜标记“+”字激光线并标记“A”（Approve）。

1.4 计划设计及评估方法

常规组采用5野静态调强计划；观察组采用两弧VMAT计划，照射角度为181～179°和179～181°；两组患者治疗剂量为1.8 Gy/28次/50.4 Gy；射线均为6MV-X射线；危机器官剂量限值为：小肠V45＜195cc，V50＜5%；膀胱 V50＜50%；直肠 V50＜50%；股骨头V50＜5%；其余正常组织或器官越低越好；重要器官评价参数：小肠（平均剂量Dmean、V50），直肠（平均剂量 Dmean、V50），膀胱（平均剂量 Dmean、V50），股骨头（平均剂量 Dmean、V50）。

1.5 CBCT扫描及匹配

两组患者均选用pelvic模式，扫描角度182°～178°，滤线器为Half-fan，重建层厚2 mm，扫描矩阵512×512；重建完成后在CBCT图像和CT图像重叠区域选取感兴趣区（region of interest，ROI），匹配时医生和技师采用骨性标记自动匹配，如匹配不佳可手动匹配直至合格；记录匹配合格后的摆位误差及床旋转角度。见附图。

1.6 统计学方法

数据分析采用SPSS 19.0统计软件，设定左右方向为X轴，头脚方向为Y轴，前后方向为Z轴，计量资料以均数±标准差（±s）表示，各组间数据的比较采用t检验，P＜0.05为差异有统计学意义。

附图 两组患者体位固定及靶区匹配图

2 结果

2.1 两组患者治疗摆位误差比较

两组患者共获取280幅CBCT图像，匹配证实在X、Y、Z 3个方向均有不同程度的移动，其中常规组在X、Z轴最大位移为7 mm，Y轴最大为5 mm；观察组在X、Y、Z轴最大位移为5 mm；两组患者在Y、Z轴摆位误差比较，差异有统计学意义（P＜0.05），X轴比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。见表1。

2.2 两组患者治疗摆位旋转误差比较

常规组在Y轴最大旋转误差为5.6，观察组最大旋转误差为3.9，两组X、Z轴旋转误差均＜3.0；两组患者在X轴旋转误差比较，差异有统计学意义（P＜0.05），Y、Z轴比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。见表2。

2.3 射野跳字和治疗时间比较

常规组采用静态5野IMRT计划，最大照射跳字为1 092 MU，观察组采用2野VMAT计划，最大跳字为907 MU，两组比较差异有统计学意义（P＜0.05）；治疗时间观察组少于常规组，治疗效率高于常规组，两组比较差异有统计学意义（P＜0.05），见表3。

2.4 重要器官剂量学比较

靶区周围重要器官的V50比较，小肠、直肠、左、右股骨头两组调强计划差异无统计学意义（P＞0.05），膀胱VMAT优于IMRT（static），差异有统计学意义（P＜0.05）（见表4）；在重要器官平均剂量比较时，VMAT组在小肠、直肠、膀胱、左股骨头的Dmean＞IMRT组，差异有统计学意义（P＜0.05），右股骨头Dmean差异无统计学意义（P＞0.05）。见表5。

表1 两组患者摆位误差大小比较 （cm，±s）

表1 两组患者摆位误差大小比较 （cm，±s）

常规组 0.261±0.160 0.297±0.167 0.267±0.154观察组 0.246±0.155 0.232±0.181 0.190±0.172 t值 0.573 2.336 3.278 P值 0.290 0.021 0.004

表2 两组患者摆位旋转误差比较 （cm，±s）

表2 两组患者摆位旋转误差比较 （cm，±s）

常规组 0.872±0.624 1.213±1.189 0.742±0.662观察组 1.133±0.734 1.274±1.102 0.804±0.641 t值 2.134 0.282 0.524 P值 0.029 0.392 0.306

表3 两组射野跳字和治疗时间比较 （±s）

表3 两组射野跳字和治疗时间比较 （±s）

常规组 IMRT（static） 917.642±73.813 455.256±45.472观察组 VMAT 715.824±83.938 271.223±33.367 t值 9.549 17.324 P值 0.000 0.000

表4 两组治疗计划靶区周围重要器官V50比较 （%，±s）

表4 两组治疗计划靶区周围重要器官V50比较 （%，±s）

常规组 6.493±2.554 45.284±9.601 40.251±5.324 0.632±0.651 0.432±0.291观察组 5.871±1.932 42.072±7.584 36.031±7.433 0.452±0.274 0.431±0.243 t值 1.024 1.422 2.293 1.301 0.054 P值 0.173 0.102 0.031 0.120 0.479

表5 两组治疗计划靶区周围重要器官平均剂量Dmean比较 （Gy，±s）

表5 两组治疗计划靶区周围重要器官平均剂量Dmean比较 （Gy，±s）

常规组 25.201±2.204 46.321±1.843 44.121±1.603 15.522±2.283 14.702±1.931观察组 20.403±3.081 42.071±2.083 39.511±3.562 12.103±3.551 13.421±3.543 t值 6.681 8.074 6.243 4.282 1.673 P值 0.000 0.000 0.000 0.003 0.073

3 讨论

调强放疗成为宫颈癌术后放疗的主要方式之一，通过调整射野内剂量强度分布，使其在三维方向上靶区剂量分布更均匀，实现靶区精确治疗的目的。但技师摆位时会产生摆位误差，如果误差超出允许范围靶区就会出现漏照或少照，同时增加周围危及器官的受照剂量，导致最终放疗失败[5-7]。宫颈位置毗邻膀胱、小肠等重要器官，且对射线较敏感，放疗过程中靶区位置容易受到呼吸运动、肠道蠕动、膀胱充盈、皮肤牵拉或体表标记清晰度等因素影响，因此，宫颈癌调强放疗对治疗定位摆位精准度的要求高，锥形束CT技术的临床应用可大大提高放疗精度的验证。

盆腔肿瘤放疗的可重复性和准确性是盆腔肿瘤精确放射治疗必要保证，适当的体位固定技术控制组织器官的运动移位，可提高靶区的放疗精度[8]。因此体位固定成为影响宫颈癌调强放疗质量好坏的重要因素之一，如何选择恰当的体位固定方法成为必须考虑的问题。本实验中观察组患者采用俯卧体架与热塑体膜固定可降低患者体位移动，观察组患者在Y、Z轴摆位误差大于常规组，X轴摆位误差比较无差异；与王多明等研究结果基本一致[9]。观察组患者X轴旋转误差小于常规组，Y、Z轴旋转误差比较无差异。分析宫颈癌放疗摆位误差影响因素主要为：①体型偏胖的患者臀部、腹部脂肪多，肌肉较松弛，易使体表标记移位；②治疗时膀胱充盈程度大小不一致；③肠道内容物多少不一致；④呼吸运动导致腹部运动幅度较大，对皮肤标志牵拉移位；⑤身体不自主运动；⑥双腿间距的变化等。以上因素的变化都能引起靶区位置发生改变，降低调强放疗的精准度，影响患者的放疗效果。该实验中常规组仰卧体架固定时，患者臀部、腹部脂肪堆积较多，导致体表“＋”字标记移动变化大；观察组采用俯卧体架与热塑体膜固定患者体位，使患者腹部、腿部置于凹槽内，减小了患者腹部脂肪、膀胱肠道内容物、双腿间距及腹式呼吸等因素影响，可降低患者Y、Z轴方向的体位移动和X轴的旋转误差，提高摆位精度，因此俯卧体架联合热塑体模固定可以更好地限制患者不自主运动等导致的靶区位置偏移。

调强放疗时患者以最短时间完成治疗能更好地减少患者治疗中体位移动，提高靶区位置精确度；患者计划跳字的缩减可以减少散射线的影响，减少二次致癌几率[10-12]，同时要尽量降低周围危及器官的受照剂量，减小副反应的发生。该实验观察组调强计划总跳字小于常规组，同时观察组治疗时间少于常规组。在重要器官剂量学比较中，观察组膀胱V50优于常规组，在小肠、直肠、膀胱、左股骨头的Dmean小于常规组。与COZZI等[13]研究基本一致。与常规组传统静态调强对比，观察组患者采用VMAT计划，优势在于兼顾控制多叶准直器运动速度、机架旋转速度和剂量率，减少射野跳字，缩短治疗时间，提高治疗效率，进而降低患者体位不自主移动的发生几率，提高了治疗精准度，同时保护周围正常组织，减少小肠、股骨头、直肠及膀胱等器官的受照体积和剂量，降低治疗副反应的发生。

综上所述，采用锥形束CT技术对两种宫颈癌调强放疗方式体位摆放进行指导，显示宫颈癌调强放疗采用俯卧体架与热塑体膜固定能较好保持体位固定。采用容积调强治疗计划能在保证治疗效果的前提下，大幅减少射野跳字和治疗时间，减少患者治疗中体位的变化，同时与静态调强相比能较好的降低危及器官的受照剂量和受照体积。该技术对提高放疗精度提供影像学上的依据，具有较好的临床应用价值。

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Application of cone beam CT in the evaluation of two intensity modulated radiotherapy for cervical cancer

Xiao-fei Gao,Wu Du,Guang-li Liang,Gui-zhi Liu
[Tianjin Medical University Cancer Institute and Hospital(National Clinical Research Center for Cancer,Tianjin's Key Laboratory of Cancer Prevention and Therapy,Tianjin's Clinical Research Center for Cancer),Tianjin 300060,China]

ObjectiveTo analyze the clinical value in two intensity modulated radiotherapy ways for cervical cancer by cone beam CT.MethodsA total of 56 cases of cervical cancers were divided into two groups by fixed position and treatment planning.The supine body frame and thermoplastic film were used and static intensity-modulated plan was carried out in conventional group;observation group used prone position body frame and thermoplastic film and volumetric modulated arc therapy plan.The cone beam CT was scanned before the first treatment per week for each person.Set-up errors were recorded and analyzed in X,Y and Z axis;the dose volume ratio of the vital organs including small intestine,bladder,rectum and femoral head were analyzed with dose-volume histogram.ResultsA total of 280 cone beam CT images were acquired for the two groups,and set-up error in X,Y,Z was (0.261±0.160)/(0.246±0.155)cm,(0.297±0.167)/(0.232±0.181)cm and (0.267±0.154)/ (0.190±0.172)cm,respectively between the groups.The set-up errors in Y and Z axis were statistically significant between the groups(tY=2.336,PY=0.021;tZ=3.278,PZ=0.004),but there was no significant difference in X axis (t= 0.573,P=0.290).There was statistically significant for rotation error in X axis (t=2.134,P=0.029),but were no significant differences in Y and Z axis (P＞0.05).The total MU and treatment time of the observation group were better than those in the conventional group(t=9.549 and 17.324,P=0.000).The observation group is better than traditional group in bladder V50 (P=0.031).the Dmean of small intestine,rectum,bladder,and left femoral head in the observation group is lower than the conventional group (P＜0.01).ConclusionsApplication of cone beam CT technique in two intensity modulated radiation therapy for cervical cancer indicates a potential clinical value,which provides image basis for improving the accuracy of radiotherapy.

cervical cancer;intensity modulated radiotherapy;cone beam CT;set-up error

R737.33

A

10.3969/j.issn.1005-8982.2017.30.018

1005-8982（2017）30-0098-05

2017-07-03

（王荣兵 编辑）