鼻咽癌患者在大孔径定位CT机下首次复位的摆位误差及其对剂量学的影响
2019-12-26郭飞宝
郭飞宝
福建医科大学附属第一医院放疗科 (福建福州 350005)
鼻咽癌是我国常见的恶性肿瘤之一,由于其位置的特殊性导致手术切除困难,放射治疗是临床治疗鼻咽癌患者的主要手段之一。随着精确放射治疗技术的逐步应用及发展,在放疗过程中,肿瘤靶区得到高剂量的照射,同时周围正常器官的受照剂量明显地减少,从而增加了肿瘤靶区与其周围正常组织的剂量梯度变化。精确放射治疗技术的运用,要求有效控制放射治疗过程各个环节的误差[1]。近年来,随着医学影像技术的发展,以大孔径定位CT机为基础的精确放射治疗已成为放射治疗的发展趋势[2]。
目前,图像引导放射治疗(image guide radiation therapy,IGRT)技术的应用越来越广泛,但国内放疗科的直线加速器除了承担患者每日繁重的治疗任务外,还经常需要运用锥形束 CT(cone-beam computer tomography,CBCT)进行摆位误差监控。目前,很多医院的放疗科为提高放射治疗的工作效率,已将放射治疗首次复位的位置验证放在大孔径定位CT机上进行。本研究拟探讨鼻咽癌患者大孔径定位CT机进行首次复位后,其机载系统和放射治疗计划系统(radiation therapy planning system ,TPS)分别与定位 CT 进行匹配比对产生的两组摆位误差的差异,以及摆位误差对靶区及危及器官受量的剂量学影响,以为精准放射治疗提供指导。
1 资料与方法
1.1 一般资料
随机选取2019年4—8月于我院进行放射治疗的鼻咽癌患者29例,其中男26例,女3例;年龄23~76岁,中位年龄50岁。
1.2 方法
1.2.1 固定体位、定位CT图像获取及计划设计的传输
患者均取仰卧位,通过Klarity 的头颈肩定位膜、透明C型头枕和一体化固定体架行体位固定;采用大孔径定位CT 机(SIEMENS SOMATOM Definition AS)扫描,扫描范围上界为头顶,下界为锁骨头下2 cm,扫描层厚3 mm;将定位CT 图像通过网络传输至Raystation TPS(V4.7.5)中,由主治医师进行靶区勾画,物理师进行放射治疗计划设计,随后将定位CT 图像、计划中心点(ISO)、定位参考点(Ref)等以DICOM文件形式传送至大孔径定位CT机的Panther TPS。
1.2.2 放射治疗首次复位的图像获取
(1)由2位CT技师协助患者摆放放射治疗体位并进行体位固定;(2)根据Ref与ISO的位置关系,通过对大孔径定位CT床值的左右、进出和升降3个方向的移动,最终使患者位于ISO点,并用直径1 mm球形铅点进行标记;(3)用大孔径定位CT机进行扫描并获取首次复位的CT图像,CT 扫描参数与定位CT一致;(4)根据铅点位置在首次复位的CT图像上加十字坐标系,并回传至Raystation TPS。
1.2.3 两种系统不同配准方式对首次复位的图像配准比对
利用大孔径定位CT机载系统的Panther TPS5.20的软件(由美国Prowess Inc.公司研发),调取该鼻咽癌患者的首次复位计划信息,并对定位CT图像的ISO点加上十字坐标系;以定位CT图像为基准图像,根据图像的解剖结构和骨性标志进行手动图像配准,从而获取患者进出、左右、升降的摆位误差数据,并将此组数据命名为CT组。
采用Raystation TPS的图像融合模块,通过图像自动配准与手动调整相结合的技术,得到一组左右、进出和升降的摆位误差数值,记录数据并命名为TPS组。
1.2.4 CT复位计划剂量学参数
采用Raystation TPS将原计划的ISO移至CT复位后得到新的ISO2位置,获取新的CT复位计划,从而得到一组新的剂量学数据。
1.3 临床评价
(1)比较两组进出、左右和升降的摆位误差。(2)CT复位计划与原计划中靶区剂量学比较,靶区剂量学的评估指标包括:覆盖2% 计划靶区(planning target volume,PTV)的照射剂量(D2)、覆盖50%PTV的照射剂量(D50),覆盖95%PTV的照射剂量(D95)、覆盖98%PTV的照射剂量(D98)、不均匀度指数(heterogeneity index,HI)、靶区剂量适形度指数(conformity index,CI)。
1.4 统计学处理
采用SPSS 20.0统计软件进行数据分析,根据数据分别采用非参数检验Wilcoxon法、配对t检验分析,P<0.05为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 摆位误差分析
因数据为配对资料且不服从正态分布,故采用非参数检验Wilcoxon法比较TPS组与CT组左右、进出、升降的差异,结果见表1。两组左右、升降的摆位误差比较,差异均无统计学意义(P>0.05);TPS组进出摆位误差大于CT组,差异有统计学意义(P<0.05)。
表1 29例鼻咽癌患者两种系统不同配准方式的左右、进出和升降比较[mm,M(P25,P75)]
2.2 靶区剂量学分析
CT计划在PTV中D95、D98、HI、CI均大于原计划参数值(P<0.05),见表2。
表2 29例鼻咽癌患者CT复位计划与原计划中各参数比较结果(x-±s)
2.3 正常器官剂量学分析
29例鼻咽癌患者 Spinal cord-PRV Dmax的 CT 复位计划和原计划对比分析,差异有统计学意义,其他参数的CT复位计划和原计划对比分析,差异均无统计学意义,见表3。
3 讨论
近年来,鼻咽癌发病率呈逐年上升趋势,严重影响患者生命质量[3-4]。随着放射治疗的发展,大孔径定位CT机得到广泛应用,同时其质量控制和质量保证比普通诊断CT更加严格,从而可得到更好的图像质量与精度误差[5-6]。除患者的CT定位之外,有部分放疗科已应用大孔径定位CT机开展患者的首次复位。目前此类研究较少,相关的文献较多是关于CTvision和MV-CBCT、kV-CBCT之间的特点、摆位误差分析、技术应用以及治疗流程[7-8]。
摆位误差的大小反映了放射治疗的精确性与重复性,是影响放射治疗精确度的重要因素[9]。另外,在鼻咽癌患者的放射治疗过程中,一些器官较容易发生形态变化,比如肿瘤、腮腺等,利用大孔径定位CT机重新定位可及时修正计划,实现鼻咽癌自适应放射治疗中剂量的变形与积累[10-12]。
本研究中,TPS组与CT组左右和升降摆位误差比较,差异无统计学意义(P>0.05);进出方向摆位误差,TPS组大于 CT组(P<0.05);考虑到CT扫描层厚为3 mm,进出可能出现2层铅点,造成统计时的摆位误差;当CT复位计划摆位误差<2 mm时,在PTV中D95、D98、HI、CI大于原计划参数值(P<0.05),说明计划中心位置的改变会对肿瘤靶区有影响。对于危及器官,除了Spinal cord-PRV的Dmax参数外,其他参数差异均无统计学意义(P>0.05),分析原因可能为,脊髓与脑干衔接处进出方向剂量受脑干影响,其Dmax差异有统计学意义。
表3 29例鼻咽癌患者CT复位计划与原计划中各参数比较结果(cGy,±s)
表3 29例鼻咽癌患者CT复位计划与原计划中各参数比较结果(cGy,±s)
注:VD=接受DGy或以上的靶器官占总容积的比例
项目参数Spinal cord-PRV Brain stem-PRV Lens-L Lens-R Optic nerve-L D2 Dmax D2 Dmax D2 Dmax D2 Dmax D2 Dmax CT复位计划 4 095.59±340.024 044.28±252.60 5 397.41±470.646 151.38±582.41 616.03±270.82622.38±275.25 640.45±258.27 655.83±270.64 4 123.55±1784.574 247.55±1786.78原计划 4 675.48±499.924 431.41±159.15 5 427.72±478.196 067.66±578.90 644.28±226.67654.14±231.14 654.97±213.58 673.45±211.82 4 353.69±1412.984 527.69±1408.11 t 1.440 2.973 -1.046 1.796 -1.421 -1.576 -0.884 -0.796 -1.386 -1.665 P 0.161 0.006 0.304 0.083 0.166 0.126 0.384 0.433 0.177 0.107项目参数Optic nerve-R Optic chiasm Parotid gland-L Parotid gland-R D2 Dmax D2 Dmax 平均 V30 V35 平均 V30 V35 CT 复位计划 4 142±1825.15 4 142.31±1968.24 3 691.76±2016.483 775.52±2035.9 3 619.72±426.18 52.21±11.61 43.10±11.43 3 784.1±1012.14 57.58±17.51 49.23±17.82原计划 4 321.31±1503.794 477.62±1476.57 3 738.97±1886.993 841.07±1885.74 3 676.76±460.86 53.14±10.72 44.33±10.45 3 793.34±960.65 57.31±16.65 214.09±888.69 t-1.001 -1.508 -0.503 -0.721 -1.498 -1.123 -1.413 -0.21 0.299 -0.998 P 0.325 0.143 0.619 0.477 0.145 0.271 0.169 0.835 0.767 0.327
综上所述,在大孔径CT定位机对鼻咽癌患者进行首次复位时,其机载系统的配准方式为手动,而TPS为自动结合手动配准,其机载系统配准精度有待进一步的提高。2 mm以内的进出摆位误差对于靶区、危及器官剂量学的影响,督促我们进一步提高铅点的精细程度和图像配准的准确性,让精确的放射治疗剂量得到落实,从而提高患者的治疗效果。