KV-CBCT对头颈部肿瘤治疗摆位误差及靶区物理剂量学的影响

孙 龙

KV-CBCT对头颈部肿瘤治疗摆位误差及靶区物理剂量学的影响

孙 龙

目的 旨在探讨KV-CBCT对头颈部肿瘤治疗摆位误差及靶区放疗物理剂量学的影响。方法 回顾性分析2013年1月至2014年1月首次做调强放疗头颈部肿瘤患者20例的临床资料。结果 X、Y和Z轴摆位误差主要分布于-3~3mm，显著高于其他误差区间（P<0.001），X轴摆位误差-5.42~6.52，均值（0.59±1.13）；Y轴摆位误差-8.79~6.34，均值（-0.24±1.62）；Z轴摆位误差-7.54~3.26，最小为-7.54，均值（0.21±1.54）。治疗后X轴、Y轴和Z轴线性误差均显著低于校位前（t=10.562，P=0.0032；t=8.562，P=0.0074和t=11.436，P=0.0021），治疗后Z轴旋转误差显著对于矫正前（t=5.298，P=0.012）。摆位误差在-3~3 mm范围内计划B对肿瘤靶区和危及器官平均剂量和原计划相近（P>0.05）。结论 KV-CBCT能够有效纠正头颈部肿瘤患者放射治疗摆位误差和靶区、危及器官放疗物理剂量精度。

KV-CBCT 头颈部肿瘤 摆位误差 物理剂量学

由于放疗设备系统误差的存在及放疗时患者头颈部不确定性活动，易造成头颈部肿瘤放疗时出现摆位误差，从而影响放射治疗剂量精度［1］。千伏级锥形束CT（KV-CBCT）已经成为图像引导放射治疗（IGRT）的主要成像设备，其体积和重量均小，可以与直线加速器整合，能够有效纠正放疗位置和调整放疗精度，但关于其在头颈部肿瘤放疗摆位调整研究仍处于不断完善中。本文选择于2013年1月至2014年1月在本院首次做适型调强放疗头颈部肿瘤患者20例，探讨KV-CBCT对头颈部肿瘤治疗摆位误差及靶区物理剂量学的影响。

1 临床资料

1.1 一般资料 20例首次做调强放疗头颈部肿瘤患者中，男12例，女8例；年龄30~65岁，平均年龄（42.6±4.2）岁。其中鼻咽癌8例、喉癌6例、口咽癌6例，全部患者均经病理组织学或细胞学确诊，KPS评估>70分，均无远处转移者，全部患者均对本研究知情同意。

1.2 主要设备 Trilogy直线加速器、机载KV-CBCT和Raystation治疗计划系统（TPS），飞利浦16排大孔径螺旋CT。

1.3 方法 （1）体位固定和模拟CT扫描：患者取仰卧位，头部垫头枕，用热塑“T”形面罩固定，双手平置于身体左右侧，保持静息。采用三维激光灯铅点分别于体表一前、两侧等位置标记参考点。CT模拟选择孔径85cm十六排螺旋CT机扫描，参数：电压120 kV，电流120 mA，由头顶扫描至锁骨下缘3cm，层厚2.5 mm，层 2.5mm，扫描图像传输至TPS 系统做逆向计划设计，后将计划CT图像传输至图像处理工作站进行三维重建作为参考。模拟CT扫描后全部体表参考标记均保留。（2）勾画靶区：由工作经验>5年医生对三维重建的模拟CT图像进行靶区勾画，靶区和危及器官勾画原则以ICRU第50、62号报告及中国第一届调强放射治疗学习班靶区勾画议案为准。头颈部肿瘤靶区勾画具体为［2］：①GTVnx代表鼻咽部肿瘤及咽后淋巴结的增强CT和MRI显示区；②PGTVnx代表GTVnx外拓展1cm区；③GTVnd代表增强颈部转移淋巴结CT和MRI显示区；④CTV1代表肿瘤局部易侵犯区和高危淋巴引流区；⑤CTV2代表颈部预照射区。PTV在CTV基础上外拓3 mm，基于邻近解剖结构做稍微修正。危及器官含脑干、垂体、脊髓、视神经、腮腺及颞颌关节。（3）获取XVI图像：CBCT于不同机架角度获取相应图像，经图像工作站进行三维容积重建，后剖成目的断层图与CT模拟重建三维图像进行匹配。参数：电压100kV，S20准直器，旋转扫描角度22°至178°，中等重建分辨率。取图像对比清晰和可清楚显示肿瘤形状、大小、位置及其周围组织关系的图像。全部患者均人均扫描33次。（4）制订治疗计划和调整剂量：由工作>3年物理师基于靶区勾画进行7或9野逆向静态调强设计治疗计划，处方剂量包括：①原发肿瘤及转移颈部淋巴结为70Gy；②高危淋巴引流区60Gy；③低危淋巴引流区55Gy；④剂量均含95%PTV，均匀度95%~107%。选择剂量-体积直方图（DVH）和各横断层面剂量曲线图对治疗效果进行评估。（5）图像匹配和校正摆位误差：匹配方式选择骨性自动匹配，匹配范围含肿瘤及周围骨组织，摆位误差计算由瓦里安OBI软件完成。摆位误差为头颈部KV-CBCT肿瘤中心和计划CT肿瘤中心间的三维方向差异。各次治疗照射前得到X、Y、Z方向误差，根据误差校正治疗床位后继续治疗。

1.4 验证和实施治疗 剂量验证选择Mapcheck系统，固体等效水验证选择TPS，验证临界标准［3］：等中心绝对剂量≤4%，计算距离差别（DTA）≤3mm，若超过则重返计划系统，单照射野相对剂量3%/3mm 以下点误差范围>90%，4%/4mm以下点误差范围>95%。治疗前位置验证选择KV-CBCT，摆位误差移床X轴、Y轴、Z轴阈值均为3.00 mm，旋转误差为3°，超过则移动治疗床再治疗。基于ICRU第62号报告中坐标系，左右为X轴，左方向为正；上下为Y轴，头方向为正；前后为Z轴，前方向为正，分次间摆位误差值均取绝对值，个体系统误差取摆位误差的平均值；个体随机误差取摆位误差的标准差。

1.5 统计学方法 采用SPSS 19.0统计软件。正态分布资料选择配对t检验，非正态分布资料选择Wilcoxon秩检验，P<0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 摆位误差的分布 20例660次KV-CBCT扫描数据呈现正态分布，X、Y和Z轴摆位误差主要分布于-3~3mm，显著高于其他误差区间（P<0.001）。X轴摆位误差为-5.42~6.52，均值（0.59±1.13）；Y轴摆位误差为-8.79~6.34，均值（-0.24±1.62）；Z轴摆位误差为-7.54~3.26，均值（0.21±1.54）。

2.2 校位前与治疗后的摆位误差对比 治疗后X轴、Y轴和Z轴线性误差均显著低于校位前（t=10.562，P=0.0032；t=8.562，P=0.0074和t=11.436，P=0.0021），治疗后Z轴旋转误差显著低于矫正前（t=5.298，P=0.012）。

2.3 摆位误差对肿瘤靶区和危及器官平均剂量影响 摆位误差在-3~3mm范围内，计划B对肿瘤靶区和危及器官平均剂量和原计划相近（P>0.05），其余误差范围均显著高于原计划（P<0.05）。

3 讨论

头颈部肿瘤患者在实施放射治疗时，由于固定体位设备和放疗师摆位技能水平的差异，易造成放疗摆位存在不同程度的误差。文献显示［4］，放射治疗摆位误差主要由激光灯及放疗床位置偏移、放疗设备精度不够和患者放疗时头颈部呼吸或移动等不确定性因素所引起，而摆位误差直接导致治疗计划内靶区和危及器官放疗剂量。基于此，在临床中，常选择射野验证片或电子射野影像装置（EPID）测量和纠正摆位误差，但前者需要胶片冲洗后才可观察误差，时效性、经济性和可重复利用性较差，无法准确发现放疗进行时的误差和实时监测放疗靶区及危及器官；后者需人工将影像结果和计划数字重建放射图像（DRR）进行粗略比较及分析，客观评价准确度不高，人为偏差较多。

研究表明［5］，KV-CBCT能够对放疗前、后患者体位进行实时监测和验证，便于物理师在放疗时即时发现和纠正摆位误差，可同时测量线性平移和旋转误差，且能够获取层次清晰、无断层伪影的肿瘤靶区和危及器官的三维结构图像。本资料中，20例660次KV-CBCT扫描数据呈现正态分布，X、Y和Z轴摆位误差分布于-3~3mm的比例显著高于其他误差区间（P<0.001），而X轴摆位误差-5.42~6.52 mm，均值（0.59±1.13）；Y轴摆位误差-8.79~6.34，均值（-0.24±1.62）；Z轴摆位误差-7.54~3.26，均值（0.21±1.54），说明KV-CBCT引导下头颈部肿瘤摆位误差分布较集中，且主要处于小误差范围内。矫正前和治疗后X轴、Y轴和Z轴线性误差比较，治疗后各方向均显著低于校位前（P<0.01）。此外，治疗后Z轴旋转误差也显著低于矫正前（P<0.05），表明KVCBCT引导下能够显著纠正颈部吞咽动作引起的旋转误差，适用于头颈部肿瘤放疗。

本资料结果中，发现摆位误差在-3~3 mm范围内计划B对肿瘤靶区和危及器官平均剂量和原计划相近（P>0.05），其余误差范围均显著高于原计划（P<0.05），说明若不对摆位误差进行校准，则可能引起正常组织受到过辐射损伤。另外，腮腺不同摆位误差下放疗剂量高于脊髓、脑干、脊髓和视神经，而颞颌关节放疗剂量也对摆位误差表现高敏感性。

［1］ 邢宝继,陈林,郭汝涛,等.应用KV-CBCT分析鼻咽癌调强放射治疗的摆位误差.现代生物医学进展,2014,14(35):6953-6955.

［2］ 徐升,张军宁,周菊英,等.锥形束CT评估鼻咽癌调强放疗摆位误差及其对剂量分布的影响.实用癌症杂志,2014(9):1187-1189.

［3］ 王笑良,高春玲,陈金平,等.食管癌调强放疗中摆位误差对剂量学的影响.临床军医杂志,2015,43(3):293-296.

［4］ Shang Q,Li Z,Qu H,et al.SU-E-J-74:Dosimetric Advantages of Adaptive Radiotherapy for Head and Neck Cancer Are Confirmed with Weekly CBCT Images.Medical Physics,2015,42(6):3281.

［5］ 刘婷婷.图像引导调强放疗在头颈部肿瘤治疗中的应用.新疆医科大学,2013.

Objective To investigate the effect of KV-CBCT in head and neck cancer treatment setup error and target area physical dosimetry. Methods The clinical data of 20 patients with head and neck cancer treated with intensity modulated radiotherapy for the fi rst time from January 2013 to January 2014 were analyzed retrospectively. Results X，Y and Z axis position error was mainly distributed in -3~3mm，signif i cantly higher than the other error interval（P<0.001），X axis position error of -5.42~6.52，average（0.59±1.13）；Y axis position error of -8.79~6.34，mean -0.24±1.62；Z axis position error of -7.54~3.26，the minimum was -7.54，mean（0.21±1.54）. After treatment，X，Y axis and Z axis linear errors were significantly lower than the former school（t=10.562，P=0.0032；t=8.562，P=0.0074 and t=11.436，P=0.0021，Z）after treatment for the correction of rotation error signif i cantly before（t=5.298，P=0.012）. The positioning error of the B in the range of -3~3 mm was similar to that of the tumor target and the average dose of the organ and the original plan（P>0.05）. Conclusion KV-CBCT can effectively correct the positioning error of radiation therapy in patients with head and neck cancer，and the precision of target area and radiation dose.

KV-CBCT Head and neck neoplasms Position error Dosimetry

310022 浙江省肿瘤医院放射物理室