中国辐射卫生  2016, Vol. 25 Issue (2): 206-208  DOI: 10.13491/j.cnki.issn.1004-714x.2016.02.028

引用本文 

莫小眯, 肖爱农, 伍海彪, 屈国普, 谭甄干. 千伏级锥形束kV-CBCT在鼻咽癌调强放疗摆位误差的研究[J]. 中国辐射卫生, 2016, 25(2): 206-208. DOI: 10.13491/j.cnki.issn.1004-714x.2016.02.028.
MO Xiao-mi, XIAO Ai-nong, WU Hai-biao, QU Guo-pu, TAN Zhen-gan. Kilovoltage Cone-Beam CT in the Evaluation of Set-Up Errors in the Nasopharyngeal Carcinoma with Intensity Modulated Radiotherapy[J]. Chinese Journal of Radiological Health, 2016, 25(2): 206-208. DOI: 10.13491/j.cnki.issn.1004-714x.2016.02.028.

基金项目

2015湖南省重点研发计划(2015SK2022)

通讯作者

屈国普

文章历史

收稿日期:2016-01-17
修回日期:2016-03-02
千伏级锥形束kV-CBCT在鼻咽癌调强放疗摆位误差的研究
莫小眯 1, 肖爱农 2, 伍海彪 2, 屈国普 1, 谭甄干 1     
1. 南华大学核科学技术学院, 湖南 衡阳 421001;
2. 南华大学附属第一医院放射治疗科
摘要目的 应用机载千伏级锥形束CT (CBCT)分析鼻咽癌调强放射治疗的摆位误差。方法 本研究选取32例IM-RT的鼻咽癌患者, 治疗过程中每周一次治疗前行CBCT扫描, 获取的CBCT图像和CT图像匹配后得出三维方向上的平移误差。结果 摆位误差绝对值分别为左右(1.50±0.87) mm, 头脚(1.59±0.87) mm, 腹背(1.95±0.99) mm, 根据van Herk公式计算得到各个方向的PTV外扩值分别为左右2.9 mm、头脚4.5 mm、腹背3.1 mm。结论 建议PTV不均匀外扩; 腹背方向摆位误差较左右、头脚方向大, 在摆位中应注意误差大的方向, 提高摆位的准确性。
关键词鼻咽癌    摆位误差    锥形束CT    调强放射治疗    
Kilovoltage Cone-Beam CT in the Evaluation of Set-Up Errors in the Nasopharyngeal Carcinoma with Intensity Modulated Radiotherapy
MO Xiao-mi 1, XIAO Ai-nong 2, WU Hai-biao 2, QU Guo-pu 1, TAN Zhen-gan 1     
1. School of Nuclear Science and Technology, University of South China, Hengyang 421001 China;
2. Department of Radiation Oncology, The First Affiliated Hospital, University of South China
Abstract: Objective To analyze the setup errors using Kilovoltage X-ray cone-beam CT imaging in nasopharyngeal carcinoma treated by intensity modulated radiotherapy. Methods 32 patients diagnosed with nasopharyngeal carcinoma and treated with IMRT were selected. Kilovoltage cone-beam scan was performed weekly before treatment. The setup errors on translational directions (X, Y, Z) were obtained by matching the CBCT images and the planning CT images. Results The average errors were(1.50±0.87) mm, (1.59±0.87) mm and(1.95±0.99) mm for right-left, head-feet and anteriority-posterior direction respectively. According to the Van Herk formula, PTV margins were 2.9 mm, 4.5 mm and 3.1 mm, respectively. Conlusion The results showed that the setup errors in anteriority-posterior direction were larger than in right-left and head-feet direction, which should be taken care during the patient daily setup.
Key words: Nasopharyngeal Carcinoma    Setup Errors    Cone-Beam CT    Intensity Modulated Radiotherapy (IMRT)    

鼻咽癌是我国常见的恶性肿瘤之一,其首选的治疗方式是放射治疗。许多研究表明,和传统放疗相比,调强放疗在治疗鼻咽癌时可以给靶区提供高度适形的剂量区域,能够在提高肿瘤靶区剂量的同时保护周围的正常器官,提高肿瘤的局部控制率和病人的生存质量[1-2]。然而在实施调强放疗的过程中存在各种误差,如器官的运动,摆位的不确定性,这些因素都将影响治疗效果。为减小这些因素的影响,近年发展起来的锥形束扫描CBCT能实时在线纠正每日治疗时的摆位误差,并能直观反映照射范围内肿瘤大小、位置的变化,保证放疗的准确实施。本研究将利用机载kV-CBCT检测鼻咽癌IMRT的摆位误差,并根据摆位误差的大小探讨合适的PTV外扩边界。

1 材料与方法 1.1 患者资料

选取2015年3月至7月在我科进行IMRT治疗的肿瘤患者32例,男性24例,女性8例。患者年龄22 ~73岁,中位年龄43岁。本研究是在病人同意的情况下进行的。

1.2 定位

所有患者均采取仰卧体位,用头颈肩热塑膜固定,采用GE公司的CT定位机进行层厚为3 mm的扫描,扫描图像传至Eclipse计划系统进行靶区勾画并由同一物理师制定放疗计划。

1.3 靶区的勾画和计划制定

靶区的勾画以国际放射单位及测量委员会的62号文件为准[3],并由经验丰富的医师完成。治疗采用9野均分方案,动态调强方式,直线加速器的能量为6 MV。

1.4 CBCT图像获取及匹配

32例患者共行217次CBCT扫描。扫描时加速器机架角的角度为从22°逆时针旋转至178°。扫描获取的CBCT图像和定位CT图像按骨性标志进行在线自动匹配,结果显示患者实际治疗时靶中心位置与定位时靶中心位置在X(左右),Y(头脚),Z(腹背)方向上的偏差。

1.5 统计学方法

本研究对数据的处理和分析采用SPSS 17.0计算机软件,患者左右、头脚、腹背三个方向上的摆位误差以x±s表示。

2 结果 2.1 摆位误差的计算

所得摆位误差中,左右方向上偏左为正,头脚方向上偏脚方向为正,腹背方向上偏背部为正,其余方向都为负值。左右、头脚和腹背三个方向上的总体摆位误差位移绝对值分别为(1. 50 ± 0. 87) mm、(1.59 ± 0. 87) mm、(1.95 ± 0. 99) mm。各方向误差超过2 mm的分别占23%、29. 9%、46. 1%,超过3 mm的分别为5.6%、. 8%、14. 7%,详见表 1

表 1 32例患者3个方向平移摆位误差结果
2.2 随机误差和系统误差

图像匹配后得到所有病人左右、头脚、腹背方向上的摆位误差,每个方向上的摆位误差又可分成两个部分:即系统误差Σ和随机误差σ,系统误差为实际治疗时和模拟定位时病人位置的差异,随机误差为每日治疗重复性的差异,参考Herk等人[4]的方法计算该误差大小,总的系统误差Σ为所有个体平均误差的标准差,总随机误差σ的所有个体标准差的均方根,得出X、Y、Z方向上总的系统误差Σ分别为0. 84、1.49、0. 82 mm,总随机误差σ分别为1.08、1.08、1.47 mm。

2.3 PTV外扩大小

根据Herk等[5]的研究,为保证90%群体患者CTV接受的最小剂量至少达到95%的处方剂量。CTV到PTV外扩边界至少应为2. 5Σ + 0.7σ。用该公式计算得出CTV与PTV间的预留间隙X方向2. 9 mm,Y方向4. 5 mm,Z方向3. 1 mm。

3 讨论

随着放疗设备的发展和计算机在放疗领域的大量应用,调强放疗已经成为一种成熟的放疗技术,并广泛应用于临床上,调强放疗剂量梯度较大,与传统放疗相比其对靶区定位的准确度要求更高,Xing等人[6]的研究表明,腹背方向上3 mm的位移偏差将导致靶区所受最小剂量减少38%,脊髓最大剂量增加41%左右,可见几毫米的位移误差都将严重影响治疗效果,因此测量并减少摆位误差对实行精确放疗至关重要。

本研究共收集了32例患者217次CBCT扫描结果,X、Y和Z三个方向上的位置偏差绝对值分别为(1.50 ±0.87) mm、(1.59 ±0.87) mm和(1.95 ±0.99) mm,X、Y、Z方向摆位误差超过2 mm的分别占23%、29. 9%、46. 1%,超过3 mm的分别为5. 6%、. 8%、14.7%。本研究发现Z轴方向误差相对X、Y轴方向的误差要大些,可能原因有以下几点:在治疗过程中,患者消瘦导致患者与热塑膜之间出现空隙; 头颈部外轮廓发生改变,颈部后面软组织有所缩小,头颈部向下沉,使得实际摆位的中心点偏向腹部那侧;另外,本单位在摆位时,为让热塑膜更好的服帖,要求患者抬高下巴,这使得Z轴上摆位重复性较差。鼻咽癌调强放疗过程中位置的偏差是不可避免的,为保证靶区不漏照同时危机器官尽可能受到小的照射剂量,我们必须在鼻咽癌放疗患者的临床靶区上外扩一合理的边界值。本研究得到X、Y、Z三个方向上的PTV外扩边界分别为2. 9、4. 5、. 1 mm,可见鼻咽癌调强放疗5 mm的外扩大小可行的,建议PTV在左右、腹背方向可适当缩小该值,以减少正常组织受到的照射。

综上,千伏级锥形束可实时纠正鼻咽癌调强放疗中的摆位误差,保证放疗的精确实施。

参考文献
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Jones D. ICRU Report 50—Prescribing, Recording and Reporting Photon Beam Therapy[J]. Med Phys, 1994, 21(6): 833-834. DOI:10.1118/1.597396
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Herk M V, Remeijer P, Lebesque J V. Inclusion of geometric uncertainties in treatment plan evaluation[J]. International Journal of Radiation Oncology Biology Physics, 2002, 52(5): 1407-22. DOI:10.1016/S0360-3016(01)02805-X
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Xing L, Lin Z, Donaldson SS, Le QT, Tate D, Goffinet DR, Wolden S, et al. Dosimetric effects of patients displacement and collimator and gantry angle misalignment on intensity modulated radiation therapy[J]. Radiother Oncol, 2000, 56: 97-108. DOI:10.1016/S0167-8140(00)00192-4