头颈部肿瘤放射治疗靶区PTV外扩边界的研究

潘启勇 邓春涛

【摘要】

目的：应用千伏级锥形束CT（KV-CBCT）获取摆位误差数据并分析，确定头颈部肿瘤放疗靶区外扩边界。方法：选取2018年6月到2019年9月间在本院进行头颈部肿瘤放射治疗的30例患者进行研究，患者放疗期间，每周行CBCT扫描验证，并记录摆位误差数据。根据Stroom等人推导的MPTV公式M=2.5∑+0.7σ推导外扩边界。结果：头颈部肿瘤的PTV外扩边界 X（ 左-右方向），Y（头-脚方向），Z（腹-背方向的分别为4mm，4mm，3mm。结论：CBCT为外扩PTV边界提供重要的参考依据，可以提高放疗的增益比，减少摆位的不确定性。

【关键词】头颈部肿瘤;放射治疗;PTV;外扩边界

【中图分类号】 R395        【文献标识码】B     【文章编号】2095-6851（2020）06-122-01

人体的头颈部存在众多重要的器官，其调控着人体重要的生理功能，例如：视觉、嗅觉、听觉以及呼吸功能等[1-2]。所以在放射治疗期间，应尽可能增加肿瘤靶区的照射剂量，减少正常组织的照射剂量，从而提高放疗的增益比[3-4]。由于放疗中总会出现误差，因此利用图像引导放射治疗确定靶区的边界外扩范围是十分必要的。

1 资料与方法

1.1 一般资料

研究对象为本院2018年6月到2019年9月间接诊的30例头颈部肿瘤患者，所有患者均在本院确诊为恶性肿瘤。其中男性17例，女性12例，患者年龄在35-64岁之间，平均年龄为45.24±1.4岁。所有患者的肿瘤类型包括：20例鼻咽癌患者、4例喉癌患者、2例松果体瘤患者、2例上颌窦癌患者、2例脑转移瘤患者。

1.2 实验设备

本研究使用的设备包括：（1）大孔径CT模拟定位机;（2）治疗计划系统;（3）加载KV级CBCT的医科达直线加速器。

1.3 定位和计划设计

患者取仰卧位，平卧于发泡胶上，双手自然置于身体两侧。模拟技师利用激光灯摆直患者体位。在此过程中，嘱咐患者身体必须保持静止至发泡胶充分塑形硬化。取一块头颈肩热塑膜充分浸泡于60度恒温水箱中并使之充分透明软化后取出，并用大毛巾吸干水分，迅速将其置于患者头颈肩位置，两人技师分别位于患者两侧均匀用力向两边牵拉与固定，并与患者体表紧贴塑形。等待15分钟令其成功塑形硬化后，利用室内激光灯调整床的位置，把拟照射的大概靶区位置至于机器等中心位置，然后在热塑膜表面按激光灯所示标好“十” 字线并贴置铅点。在大孔径CT扫描机下行头颈部CT增强扫描，层间距5mm。扫描图像传至物理室计划系统由物理师做计划。待治疗计划完成后，患者开始实施放射治疗。

1.4 治疗计划实施

患者放疗期间，每周行CBCT扫描配准验证，并记录摆位误差数据。配准过程是，放射治疗师先利用激光灯摆直患者体位，激光灯“十”字与头颈肩膜上“十”字重叠，确保体位跟首次模拟机定位的体位相一致，然后行CBCT扫描，所得图像与CT图像配准，得出当次的摆位数据，即患者左右方向（X轴）、头脚方向（Y轴）、水平方向（Z轴）的数据。最后，校正摆位误差，患者实施放疗。

1.5 统计学分析

使用SPSS20.0统计学软件计算3个方向上获得的误差数据。使用每次治疗的摆位误差数据相加，再除以总次数，得到平均值，其表示系统误差∑，使用分次摆位误差的标准差表示随机误差σ。最大、最小误差值为整个研究过程中所有方向的最大误差值和最小误差值。确保CTV最少覆盖95%的剂量，利用Stroom[5]计算公式为2∑+0.7σ。

2 结果

2.1 340次匹配不同方向误差值

所有纳入研究的患者均完成了其治疗计划，所有患者共进行了270次CBCT扫描，平均11次/人。不同维度方向的定位误差值如表1。

  2.2 不同方向的偏差情况 

数据表明，三维方向误差（X，Y和Z轴）超过3 mm的频率各为65、100和64次，占比各為19.1%、29.4%及18.8%。三维方向误差（X，Y和Z轴）超过5mm的而频率各为25、40及12次，占比各为7.4%、11.8%和3.5%。

3 讨论

在放疗的过程中，影响患者靶区的精确度主要有以下几种情况：1.勾画靶区时造成的误差：临床医生对患者肿瘤靶区勾画不够准确所造成的误差。其在整个放疗过程中，仅仅出现一次。有研究报道甚至指出靶区勾画误差有可能是所有因素中影响最大的。2.靶区设计所造成的误差： CTV外扩边界、射野设置等因素造成此类误差。避免和消除此类误差的方法是QA以及物理师间互相核对计划。3.器官运动所造成的误差：肿瘤体积相对于骨性标记发生位移。其可发生于设计治疗计划时，也可在治疗实施时产生。在采集CT图像时，器官位置相对于实际位置是随机的，所以有可能在治疗时照射野可能会对准错误的位置。4.摆位误差：定位室坐标或治疗室坐标系与骨性标记之间的误差其可发生于CT扫描前和治疗前。上述几种误差单独来说都不算大，但同时发生于同一方向时影响时非常大的，必须引起一定的重视。因此，即使标准的放疗流程可以保证高度精度，但本放疗单位仍然有必要对临床应用中的误差进行评估和修正。

靶区外扩值的大小受几何位置不确定度的影响。原则上，靶区外扩值的选择需要权衡并发症风险和局控失败风险。本文利用了Stroom等人推导的公式MPTV=2.5∑+0.7σ确定各轴PTV的外扩值，确保平均有90%的靶区体积在95%以上处方剂量的照射范围内。与此同时，从其公式中也可以看出，系统误差是随机误差的3倍上。因此，减低靶区外扩范围最直接有效的是降低系统误差。

本文计算的结果系统误差（∑）为X轴-0.90mm，Y轴0.73mm，Z轴0.65mm， 随机误差（σ） X轴2.39mm，Y轴2.84mm，Z轴1.84mm。利用了Stroom等人推导的公式MPTV=2.5∑+0.7σ确定各轴PTV的外扩边界范围。根据数据分析，得出的结果是头颈部肿瘤的PTV X（ 左-右），Y（头-脚），Z（腹-背）的外扩边界为3.923mm，3.813mm，2.913.mm，取整数位4mm，4mm，3mm。罗翼等人各部位在 X、Y、Z 轴方向的摆位误差分别为头颈部（1.31±1.31）mm、（1.90±1.90）mm、（1.40±1.30）mm 取正态分布值得到CTV到PTV外放边界值头颈3.5 mm、5.0 mm、3.5 mm。李志聪等人在左右、上下和前后各方向的误差分别为（0.004 6 ±0.087 5） cm，（0.048 3±0.0651） cm 和（0.0272 ±0.1373） cm;得到左右、上下和前后方向上外扩的边界分别为 0.1 cm、0.4 cm、和 0.4 cm。陈座文等头颈部x、y、z方向头颈部（-0.1143±2.4748）mm、（0.2657±3.0729）mm、（0.0148±4.6231）mm，外扩边界参数分别为1.09、0.62、2.42 mm。郑祖安等影像引导复核显示头脚方向和前后方向分别为（-0.91±1.08）mm、（-0.41±1.43）mm、（0.15±1.09）mm。从这些数据可以看出，各个放疗单位的最后的测量出来的几何误差值都是不一样的，因而PTV的外扩边界范围是不一样的。靶区几何误差的形成受到不同的固定装置、不同的放射治疗相关设备、不同的患者人群及不同的放射治疗技术人员等因素的影响，许森奎、杨婧等学者表明，由于固定方法不同，CTV-PTV的间隙也存在明显差异，该问题在国内外都没有出现一个黄金标准。

综上所述，测量定义符合本单位实际情况PTV的外扩边界范围具有十分重要的意义。CBCT的应用有助于测量符合本单位的PTV外扩范围。

但本研究同样存在不足之处，例如样本量相对较小，且纳入研究的患者仅为本地区的患者，受样本来量和地域因素的影响，因此还需要后续样本量更大的研究進一步证实。

参考文献：

[1] 黄娟，陈秀梅，蒋梦媛.头颈部肿瘤患者急性放射性口腔黏膜炎的临床观察与护理[J].按摩与康复医学，2019，10（20）：93-94.

[2] 安波，杨爽，宋莹，等.中药溃疡油防治头颈部肿瘤放疗后皮肤损伤的护理效果分析[J].中国中医药现代远程教育，2019，17（18）：136-137.

[3] 史俊俊.CBCT技术在头颈部肿瘤放射治疗摆位中的临床应用效果观察[J].全科口腔医学电子杂志，2019，6（29）：165.

[4] 敖登高娃.头颈部肿瘤放疗后甲状腺损伤危险因素分析[J].世界最新医学信息文摘，2019，19（77）：23-24.

[5] 牛道立 主译，影像引导调强放射治疗.天津：天津科技翻译出版社，2012