局部晚期食管癌放射治疗两种固定方式的锁骨上区动度比较分析

2022-01-21郇福奎耿松松张彦新

基础医学与临床 2022年1期

万宝，郇福奎，赵宇，陈欢，耿松松，阎辉，张彦新

(国家癌症中心/国家肿瘤临床医学研究中心/中国医学科学院北京协和医学院肿瘤医院放疗科，北京 100021)

食管癌(esophageal cancer)是中国的高发恶性肿瘤之一，发病率和病死率分居第六位和第四位[1]，对于胸段食管肿瘤，锁骨上淋巴结转移的发生率14.5%[2-3]，探讨局部晚期食管癌肩锁关节在实际治疗过程中的情况尤为重要。放射治疗在食管癌综合治疗中发挥着重要作用[1]。近年来，随着图像引导放射治疗(image-guided radiation therapy，IGRT,简称放疗)在临床上的应用，使患者在治疗过程中的摆位误差对靶区及邻近正常器官剂量的影响降低，但靶区高剂量区和陡峭剂量梯度为优点的调强放疗对摆位误差更加依赖[4]。本研究以50例局部晚期食管癌患者的锥形束计算机断层图像(cone-beam computer tomography, CBCT)为研究对象，探讨患者锁骨上区的空间位移在CBCT食管癌调强治疗中的差异，为确定其靶区的外放范围，为改良体位固定方式提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 病例资料

收集本中心已经完成放射治疗疗程的患者50例，将患者分为胸腹平架组和颈胸一体架组各25例。其中，女10例，男40例；年龄43～ 83岁(中位数字63)；身高1.48～ 1.83米(中位数字1.68)；体质指数(BMI)16.9～29.8千克/平方米(中位数字22.0)；所有患者的卡氏评分(KPS)≥70分。

1.2 方法

1.2.1 计算机断层模拟定位机扫描和体位固定：均用热塑体膜(广州科莱瑞迪医疗器材股份有限公司)固定。摆位辅助装置选用胸腹平架(美国CIVCO放射治疗有限公司)或一体架(广州科莱瑞迪医疗器材股份有限公司)。仰卧头先进体位，手臂自然放置于身体两侧，根据患者的身高颈长调节患者的头枕位置和型号。采用螺旋CT(Philips Brilliance Big Bore 或者Siemens SOMATOM Definition AS 40)在自由呼吸状态下扫描，层厚和层距均为5 mm，上界扫描至颅底，下界扫描至肺下5 cm。

1.2.2 计划设计和图像验证：通过MOSAIQ网络系统(瑞典医科达医疗器械有限公司)中把患者模拟定位CT图像传输至Pinnacle(version 9.10)计划系统(荷兰皇家飞利浦电子公司)，主管医生勾画危及器官与靶区遵循ICRU第50号和62号报告。全部计划均采用容积旋转调强(volumetric modulated arc therapy，VMAT)技术。放射治疗前行CBCT位置验证，配准框上界在环状软骨上2 cm，下界至CBCT扫描的下界，前界胸壁皮肤外，后界包括整个椎体(图1)。基于灰度配准为主(相对于肺癌用靶区配准方式)[5]，骨性配准加手动微调配准,得到CBCT图像与CT模拟定位图像之间的位移差别，即平移误差X、Y、Z和旋转误差Rx(矢状面)、Ry(横断面)、Rz(冠状面)6个自由度方向上的摆位误差。

图1 参考CT图像与CBCT图像配准Fig 1 Reference CT image and CBCT image registration

1.2.4 摆位误差的计算方法：所有50例病例共扫描405次CBCT图像，其中，25例胸腹平架组共获取175次CBCT图像，25例颈胸一体架组共获取230次CBCT图像。分别计算两组误差数据的平均值M，个体病例误差平均值的标准差∑(系统误差)，个体病例误差标准差的均方根值σ(随机误差)[6-7]。

1.3 统计学分析

所有病例的3个方向的平移误差用参考CT图像和CBCT图像的位移差别的距离表示，采用IBM spss25对每组患者的位移误差的平均值进行独立样本t检验，对所有病例每次肩锁关节的动度ΔX、ΔY、ΔZ和三维空间位移d进行秩和检验。

2 结果

2.1 整体摆位误差的大小

对两组病例摆位误差的个体病例的平均值进行独立样本t检验，胸腹平架组和颈胸一体架组的平移误差分别是X：(0.15±0.15)cm和(0.13±0.17)cm，P<0.001；Z：(0.15±0.16)cm和(0.15±0.16)cm，P<0.001。胸腹平架组和颈胸一体架组的旋转误差Rx：(0.68±0.53)°和(0.70±0.41)°(P<0.001)；Ry：(0.89±0.67)°和(1.25±0.69)°(P<0.05)(表1)。

2.2 整体摆位误差的分布

胸腹平架组和颈胸一体架组的平移摆位误差在4 mm之内和旋转误差在2°之内的百分比(表2，3)。

表1 平移误差和旋转误差Table 1 Translational and rotational errors

表2 胸腹平架组和颈胸一体架组的平移误差分布

表3 胸腹平架组和颈胸一体架组的旋转误差

2.3 靶区外放

应用 van Herk 等[8-9]的公式M= 2.5∑+0.7σ，保证90%患者的临床靶体积(clinical target volume, CTV)至少达到95%的处方剂量，对CTV到计划靶体积(planning target volume,PTV)的外放边界进行计算，胸腹平架组和颈胸一体架组在X，Y和Z的整体靶区PTV外放边界(表4)。

2.4 肩锁关节的动度和三维空间位移

所有分次移动幅度以及三维空间位移，胸腹平架组均明显大于颈胸一体架组(表5)。

3 讨论

本研究对胸腹平架组与颈胸一体架组图像引导的影像重合度进行了回顾性分析，两种固定方式的整体摆位误差存在一定差异，颈胸一体架组的锁骨上区摆位误差更小。摆位误差可能造成靶区漏照，影响治疗效果[10],同时可能增加危及器官的剂量。特别是对于食管癌，食管邻近椎体，治疗中对脊髓照射剂量要求很高，颈部脊髓在治疗中是重要保护部位。所以尽量减少摆位误差中的分次间的随机误差是临床研究的重点。放疗精确度对放射治疗技术的发展提出了更高的要求，除了提高本单位工作人员的技术水平，改进放射治疗专用固定装置是减少摆位误差的重要研究方向。

通过分析CBCT数据分别计算出两种装置下CTV外扩参数，有研究[11]分析对上段食管癌PTV外放在X、Y和Z3个方向分别是0.70、0.85和0.56 cm，与本研究结果基本一致。锁骨上区靶区动度鲜有文献报道，本研究重点对两种固定方式下食管癌锁骨上区摆位误差进行了分析。对于不同部位应使用不同的固定方式[12],对于颈部需要照射的患者，单纯的胸腹平架固定会影响效果。胸腹平架固定装置未固定颈部和头部是导致颈部分次间误差的重要因素，对于以上因素，本中心引入颈胸一体架固定装置，可以根据患者体长和体宽更大范围的应用于临床。颈胸一体架采用颈部和胸部都是对称的两点固定，且一起固定颈部和胸部，使肩锁关节很好的包括在内，从而使左右方向，腹背方向的平移误差和矢状面，横断面的旋转误差，系统误差∑和随机误差σ都小于胸腹平架组。数据表明，颈胸一体架组对患者的肩锁关节固定效果优于胸腹平架组。

综上所述，本文以整体配准肩锁关节的办法测得患者两种固定装置的肩锁关节动度，结果表明胸腹平架组的摆位误差明显大于颈胸一体架组。这是因为颈胸一体架对上臂、整个肩关节、以及头部均有固定。对于有锁骨上转移或预防性照射的患者，建议选择颈胸一体架固定。