应用CBCT技术测量分析鼻咽癌VMAT治疗期间每周分次间及不同部位的摆位误差

熊文敏 谢 琛 罗 晗 龚晓昌 龚巧英 邱 杨 王小平 张 云 袁承浪 刘全全

1 资料与方法

1.1 一般资料

前瞻性收集2019年1月至2020年12月期间在江西省肿瘤医院接受VMAT治疗的初诊鼻咽癌患者共50例，其中男性35例，女性15例。所有患者都经病理确诊，同时不伴远处转移。根据国际抗癌协会UICC第八版分期确定TNM分期(表1)。

表1 50例鼻咽癌患者TNM分期/例

1.2 治疗方法

患者采用仰卧位，采用头颈肩热塑模固定体位；采用碘造影剂对比增强CT扫描，扫描范围从颅顶至胸骨柄下2 cm，层厚3 mm，扫描后将影像传输至pinnacle 9.2放疗计划系统，与治疗前鼻咽部磁共振融合进行靶区勾画。靶区勾画及处方剂量参照2010年鼻咽癌调强放疗靶区及剂量设计指引专家共识[1]。靶区定义参照ICRU83号文件，PTV由计划系统在CTV基础上统一外扩3 mm形成。所用患者使用Eclipse计划系统使用逆向优化算法，采用双弧容积旋转调强，由临床医生和物理师完成计划设计评估后治疗。

1.3 CBCT扫描

应用VARIAN OBI(On-board imaging)系统对首次接受治疗的患者进行KV级CBCT扫描，以后每位患者每周进行一次放疗前CBCT扫描，误差大于3 mm给予摆位校正，校正合格后进行治疗。CBCT扫描使用全分辨率重建模式，重建矩阵512×212，重建厚度为3 mm，机架旋转200度从22度至178度扫描，将扫描的影像与定位CT进行图像配准，共获取约1000幅图像。

1.4 图像配准及摆位误差

采用VARIAN公司的OBI系统配置软件对采集的图像进行配准。配准首先采用自动配置，然后以相同部位的CBCT与定位CT的骨性标志物为匹配点进行手动配准，其中翼突代表头部，第1～3颈椎代表上颈部，第4～7颈椎代表下颈部。测出上述解剖区域3个方向(上下、左右、头脚)的摆位误差。

1.5 统计学方法

2 结果

2.1 分次间摆位误差随治疗时间的变化趋势

50例患者接受了CBCT扫描，治疗期间平均摆位误差X(0.96±0.77)mm，Y(0.88±0.76)mm，Z(0.94±0.79)mm。治疗期间第4周起，各方的摆位误差较首次治疗有统计学差异，提示放疗第4周起患者摆位误差有明显变化，需要修正后治疗。见表2。

表2 分次间每周摆位误差统计数据

2.2 不同部位摆位误差

以相同部位的CBCT与定位CT的骨性标志物为匹配点进行手动配准，其中各个部位的摆位误差见表3。头部摆位误差与整体相当，无统计学差异。上颈部及下颈部摆位误差明显大于整体摆位误差，差异具有统计学意义。

表3 整体、头部及颈部X、Y、Z方向的摆位误差比较

2.3 外扩边界

根据患者摆位误差，计算出系统误差及随机误差，根据CTV外扩PTV边 界MPTV=2.5Σ+0.7σ，具体见表4。在整体结构中、MPTV在三维方向外扩范围分别为2.62 mm、2.50 mm、2.63 mm。而以头部骨性结构为匹配点，MPTV在三维方向外扩范围分别为2.77 mm、2.81 mm、2.94 mm。以上颈部骨性结构为匹配点MPTV在三维方向外扩范围分别为3.72 mm、4.40 mm、4.05 mm。以下颈部骨性结构为匹配点MPTV在三维方向外扩范围分别为3.68 mm、4.19 mm、4.16 mm。

表4 整体、头部及颈部系统误差、随机误差及外扩范围PTV边界/mm

3 讨论

放射治疗是鼻咽癌主要的治疗手段之一，临床上不可避免出现摆位误差，所以在临床靶区的基础上外扩一定间距形成计划靶区可减少摆位误差带来的剂量学误差。容积旋转调强放疗(volumetric modulated arc therapy，VMAT)技术是目前最先进的放射治疗技术之一，其通过对机架旋转速度、剂量率、多叶光栅移动速度进行连续调整，在任意角度使用容积技术对患者进行治疗，缩短了治疗时间、适应性更加好[4]。容积调强广泛应用于临床，但与传统调强治疗相比容积调强的摆位误差是否一致，尚未有临床定论。随着新的放疗技术的应用及对患者个体化治疗的发展，对治疗的精确性要求越来越高。在确保高剂量区覆盖肿瘤的同时减少正常组织损伤成为临床研究的焦点问题。对于鼻咽癌来说，目前有关容积旋转调强的摆位误差是否与传统调强放射治疗一致的研究较少。因此确定容积旋转调强放射治疗技术应用于鼻咽癌的摆位误差，观察不同时间、不同区域的摆位误差有助于我们更好发挥新技术的优势。

对比传统的电子射野影像系统(EPID)观察摆位误差，CBCT是研究肿瘤摆位误差的理想手段，它具有更高的组织分辨率，接受的辐射剂量更小，可以提高摆位精度，减少周围正常组织的照射[5]。在匹配过程中，通过实时监测方法，实时测量及校正，降低系统误差及随机误差，提高了治疗的精度[6]。21世纪初荷兰学者Hurkmans等对头颈肿瘤摆位误差的研究进行文献回顾，结果发现头颈肿瘤的Σ和σ分别为1.6～4.6 mm和1.1～2.5 mm[7]。徐升等应用CBCT研究鼻咽癌调强放射治疗摆位误差，发现放疗中心点Σ在 X、Y、Z 三维方向上平均值分别为 0.96 mm、-1.32 mm、0.78 mm，σ为 1.53 mm、2.42 mm、1.22 mm，MPTV的最小值：X、Y、Z 方向分别为 2.99 mm、3.63 mm、2.31 mm[8]。吴伟等的研究结果也基本一致，MPTV 在三维方向分别为 3.8 mm、4.3 mm 和 3.3 mm[9]。本研究中发现在我们行VMAT放射治疗的随机误差为0.82 mm、0.76 mm、0.84 mm，而系统误差为0.82 mm、0.86 mm、0.75 mm，MPTV在三维方向外扩为2.62 mm、2.50 mm、2.63 mm。可以看出VMAT在各方向摆位误差Σ及σ较传统调强放疗技术有一定的减少。我们的研究结果与傅万凯等[10]的研究结果比较一致，摆位误差的减少可能是因为容积旋转调强缩短了治疗时间，提升患者治疗舒适度，提高了患者摆位依从性。Hoogeman发现系统误差会随每次治疗时间延长逐渐增大[11]，这也印证了治疗时间的缩小能降低摆位误差。因此容积旋转调强放射治疗在减少摆位误差方面较传统调强放射治疗有一定优势。

既往研究发现，随着放射治疗时间的推移，肿瘤会进行性缩小，同时由于放化疗带来的副反应，患者体重下降，面罩的适形性下降，放疗精准性可能降低。Den等发现鼻咽癌放疗后3周的MPTV明显增大[12]。在本研究中发现类似的变化趋势，摆位误差会随着治疗时间逐渐增大，在第4周差异出现统计学差异。因此，为了提高鼻咽癌放疗的精确度，建议在治疗4周根据患者肿瘤消退情况及患者形体变化进行在线校正，必要时重新设计放疗计划。

早在2011年研究人员在临床中观察到头部区域放疗误差大于颈部区域放疗误差[13]，苏霁清等证实鼻咽癌患者上颈部及下颈部放疗摆位误差在X及Z方向均大于头部区域[14]。在我们的研究中发现，上颈部与下颈部摆位误差无明显区别，但是在头脚、左右及前后方向上颈部及下颈部摆位误差均大于头部区域，差别具有统计学意义。临床上认为颈椎活动度大于头部区域，随着治疗时间延长，患者消瘦颈部软组织减少及放射性皮炎引起患者接触面罩时疼痛等原因都可能是颈部摆位误差大于头部的原因。因此在临床中需要通过提高颈部的体位固定精度和治疗技师摆位的精确性，减少颈部放疗误差。

综上所述，本研究发现各方向上误差的鼻咽癌VMAT技术的MPTV 为3.3～4.3 mm，应用CBCT对头颈肩固定的鼻咽癌放疗分析发现，在治疗的第4周开始摆位误差出现明显变化，需要通过在线校正或者计划修正减少治疗误差。同时头部区域摆位误差小于颈部区域摆位误差，因此在临床工作中必须核对配准图像，观察CBCT扫描得到的图像中各个部位，特别是颈部的解剖结构是否与定位CT完全重合以提高治疗精度。本研究结果对我院鼻咽癌 VMAT边界外放有一定的参考价值，值得进一步研究并进行推广。