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

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。