中国辐射卫生  2018, Vol. 27 Issue (3): 228-230, 251  DOI: 10.13491/j.issn.1004-714x.2018.03.010

引用本文 

高璇, 李克新, 鞠永健, 曹丽媛. 前列腺癌患者调强放疗中的摆位误差及其对剂量分布影响分析[J]. 中国辐射卫生, 2018, 27(3): 228-230, 251. DOI: 10.13491/j.issn.1004-714x.2018.03.010.
GAO Xuan, LI Kexin, JU Yongjian, CAO Liyuan. The study about the setup error and its effect on dose distribution in IMRT for prostate cancer patients[J]. Chinese Journal of Radiological Health, 2018, 27(3): 228-230, 251. DOI: 10.13491/j.issn.1004-714x.2018.03.010.

基金项目

国家自然科学基金资助项目(10705016);南通市社会事业科技创新与示范计划(HS2012036)

通讯作者

鞠永健, E-mail:juyongjian@aliyun.com

文章历史

收稿日期:2017-12-05
前列腺癌患者调强放疗中的摆位误差及其对剂量分布影响分析
高璇 , 李克新 , 鞠永健 , 曹丽媛     
江苏省南通市第一人民医院放疗科, 江苏 南通 226001
摘要目的 分析前列腺癌患者IMRT中的摆位误差及其对剂量分布的影响。方法 对45例前列腺癌患者IMRT时行CBCT确定移床坐标,计算获得摆位误差后分为A(σ ≤ 6 mm)、B(σ>6 mm)两组,比较两组患者年龄、体重指数、膀胱和直肠体积变化的差异。并根据移床坐标移床后治疗计划系统计算获得的剂量参数,比较45例患者原计划和移床后计划靶区及危及器官的剂量参数差异。结果 45例患者的X、Y、Z方向移床坐标分别为(0.020±0.407)、(-0.031±0.424)、(-0.107±0.273)cm;以摆位误差分组时,A组23例与B组22例患者的BMI差异有统计学意义,而年龄、膀胱和直肠体积改变差异均无统计意义;移床前后45例患者的靶区参数PTV95、PTV平均剂量、CTV95、CTV平均剂量、膀胱V60差异均有统计学意义,而直肠V60及股骨头V20差异未见统计学意义。结论 前列腺癌患者调强放疗时需关注摆位误差,而摆位误差可能与患者BMI有关,与年龄、膀胱直肠体积变化等关系不大,治疗时需通过移床进行校正,否则会造成靶区及危及器官剂量分布与原始计划存在差异。
关键词CBCT    摆位误差    剂量分布    
The study about the setup error and its effect on dose distribution in IMRT for prostate cancer patients
GAO Xuan , LI Kexin , JU Yongjian , CAO Liyuan     
Department of Radiation Oncology, The First People's Hospital of Nantong City, Nantong 226001 China
Abstract: Objective To Analyze the setup error and its effect on dose distribution in IMRT for prostate cancer patients. Methods 45 prostate cancer patients underwent CBCT as the first treatment and compared with the original treatment plan to get the value of bed shifting. Then the setup error were calculated though these values, and patients were divided into two groups, A (≤ 6mm) and B (> 6mm). Then the patients'differences of age, BMI, bladder and rectum volume changes in A and B were compared. Also after bed shifting, the dose parameters of target and OARS were recalculated and compared with that calculated from original treatment plan. Results 1. The bed shifting values in X, Y and Z directions of 45 patients are 0.020 ±0.407 cm, -0.031 ±0.424 cm and -0.107±0.273 cm individually. 2. The difference of BMI between A (23 patients) and B (22 patients) has statistically significant, but the difference of age, bladder and rectum volume changes have no statistically significance. 3. Compared the dose parameters between original plan and latter plan after shifting the treatment bed, the differences of PTV95, the average dose of PTV, CTV95, average dose of CTV and the bladder V60 all have statistically significance, But the differences of rectum V60 and femoral head V20 have no significant difference. Conclusion In prostate cancer patients IMRT, the setup error must be care about, it may be related to the patient's BMI, but has limited/no relationships with the ageand bladder rectal volume changes in this study, and it must be corrected by shifting treatment bed, otherwise it will cause the dose distribution error in the target area and OARs.
Key words: Setup Error    CBCT    Dose Distribution    

调强放射治疗是目前最常用的前列腺癌放射治疗技术,其能降低膀胱、直肠受量,提高靶区照射剂量。但由于放疗的时间跨度较长,在实际治疗过程中,由于治疗设备精度(包括体位固定装置、加速器和定位CT精度等[1-2])及患者呼吸运动、器官充盈程度变化[3]等方面的原因,会产生摆位误差[4],而摆位误差可能带来靶区的漏照和危及器官超量等现象[4-5]。因此,每次治疗摆位时通过减少和修正摆位误差提高精确性是保障患者疗效的重要环节。摆位误差常通过定位CT图像和治疗时引导图像(如CBCT、二维正交图像[6]等)配准后移床值统计学分析获得,在实际放疗实施中,有时其数值较大。笔者通过回溯性分析45例前列腺癌患者的摆位误差和临床参数的关系及其对剂量分布的影响,希望能为该类患者调强放疗的精确实施提供参考。

1 资料与方法 1.1 患者一般资料

2012-2016入住南通市第一人民医院放疗科行前列腺癌调强放疗的45例患者,中位年龄74岁,(Gleason评分,2~6分20例,7分11例,8~10分14例;治疗前PSA,0~10分25例,10~20分4例,>20分16例),其余一般资料见表 1,其中体重指数(BMI=体重(kg)/身高2(m2))、体积变化$\Delta \mathit{V}\left({\Delta \mathit{V = }\frac{{C{T_{{\rm{体积}}}} - CBC{T_{{\rm{体积}}}}}}{{C{T_{{\rm{体积}}}}}}} \right)$

表 1 患者一般资料
1.2 设备资料

瓦里安ix直线加速器,配备OBI;飞利浦Bigbore 16排大孔径CT;瓦里安Eclipse 8.6治疗计划系统(算法AAA_8917,计算网格0.25)。

1.3 患者定位及计划设计

嘱患者定位和治疗前半小时排空膀胱后饮水300 ml,尽量保证膀胱适当充盈。取仰卧位,双手置于头顶,用真空垫进行体位固定,在定位CT进行平静呼吸状态扫描,扫描范围腰3椎体至坐骨结节下3 cm,扫描层厚3 mm。计划设计和靶区勾画使用Eclipse 8.6治疗计划系统,其CTV包括前列腺及精囊,CTV直肠方向外放6 mm,其余方向外放8 mm为PTV,7野均分逆向调强计划,处方剂量6600~7480 cGy/33~36次,危及器官限定剂量按指南进行[7]

1.4 根据CBCT图像获得移床坐标

治疗时在加速器行患者在线锥形束CT(CBCT)扫描,在OBI软件上进行灰度自动配准并由临床医生根据解剖位置进行在线匹配获得并记录左右方向(X)、头脚方向(Y)、上下方向(Z)移床坐标,数值正负参照IEC1217标准[8],面向机架方向,左侧,下方,脚侧为负。

1.5 分析摆位误差与患者临床参数关系

由于前列腺癌患者CTV靶区外放获得PTV的尺寸为6 mm,因此根据移床坐标计算获得所有方向最大摆位误差$\mathit{\sigma }\left({\mathit{\sigma }{\rm{ = }}\sqrt {{\mathit{X}^2} + {\mathit{Y}^{\rm{2}}} + {\mathit{Z}^{\rm{2}}}} } \right)$后,将患者分为A(σ ≤6 mm)、B(σ>6 mm)两组,考虑可能引起摆位误差的临床因素,将患者年龄、体重指数、膀胱△V和直肠△V纳入分析。

1.6 分析移床前后靶区和危及器官剂量分布差异

在定位CT图像上根据移床坐标移动等中心位置后计算剂量分布,获取原始计划和移床后计划靶区(D95、平均剂量;D95表示占自身体积95%的剂量)和危及器官(膀胱V60、直肠V60、左股骨头V20、右股骨头V20、平均剂量;VX代表X Gy占自身体积的百分比)剂量分布。

1.7 统计方法

采用SPSS 21.0软件对两组患者临床参数进行非配对t检验,对移床前后靶区和危及器官剂量分布进行配对t检验统计分析,显著性水平α=0.05。

2 结果 2.1 移床坐标

45例患者的XYZ方向移床坐标分别为(0.020±0.407)、(-0.031±0.424)、(-0.107±0.273)cm。

2.2 摆位误差与患者年龄、BMI、膀胱和直肠关系

以摆位误差是否大于6 mm分组时,两组患者的BMI差异有统计学意义,而年龄、膀胱和直肠体积改变差异均无统计意义,见表 2

表 2 两组患者年龄、BMI、膀胱及直肠体积变化差异
2.3 移床前后靶区剂量分布差异

移床前后45例患者的靶区参数PTV95、PTV平均剂量、CTV95、CTV平均剂量差异均有统计学意义,见表 3

表 3 移床前后45例患者靶区剂量学参数比较
2.4 移床前后危及器官剂量分布差异

移床前后45例患者的膀胱剂量学参数V60差异有统计学意义,而直肠V60及股骨头V20差异未见统计学意义,见表 4

表 4 移床前后45例患者膀胱V60、直肠V60及股骨头V20参数比较
3 讨论

在线千伏级锥形束CT是目前最常用的图像引导方式,提供三维图像,信息多且分辨率较高,与定位CT图像直接配准获取移床坐标,常用于摆位误差的分析[9]。沙翔燕等[10]对20例前列腺癌220次CBCT移床坐标分析得出其摆位误差左右、头脚、前后分别为(0.178±0.164)、(0.276±0.220)、(0.316±0.239)cm。本研究45例前列腺癌患者首次摆位时CBCT发现,与定位时比较确实需要移床才能保持一致性,其移床坐标95%以上在6 mm以内。但本研究有3例患者头脚方向达到9 mm,对其具体分析发现其中两例BMI较高,平躺时腹部明显高于真空垫两侧,还有一例BMI较小,常规真空垫与体型匹配程度差。另外,笔者分析研究结果发现移床坐标上下方向是偏对称性的,这与Oh Y K等[11]分析564次前列腺患者CBCT图像得出移床坐标前后方向负的偏对称性不同,可能是因为本研究纳入的病例数较少有关,具体原因仍需要更多的患者数据分析。

机械、工作人员等因素引起的摆位误差可以通过严格的质量控制来进一步降低,而个人生理因素如呼吸运动、膀胱、直肠体积、年龄、体重指数等对摆位误差的影响则需要具体分析。关于年龄与摆位误差的关系,Rico M, 等[12]对52例肺癌SBRT患者147次CBCT分析表明年龄与分次内摆位误差相关,笔者的研究结果表明以摆位误差是否大于6mm分组时两组患者的年龄差异没有统计学意义,原因可能是因为分析的患者肿瘤类型不同,前列腺癌患者受呼吸运动的影响较小。关于体重指数与摆位误差的关系,Lin L L等[13]对30例782组盆腔肿瘤患者分析表明中度或重度肥胖患者摆位误差会增大,因此CTV外放获得PTV时应扩大范围。本研究的数据也表明摆位误差大的患者BMI明显较高,因此实际治疗时应关注肥胖患者的摆位准确性。关于膀胱和直肠体积变化与摆位误差关系,由于本单位前列腺癌患者治疗时会采取膀胱充盈程度基本一致的干预措施,因此膀胱直肠体积变化与摆位误差关系不大。

关于摆位误差对前列腺癌剂量分布的影响,很多研究发现摆位误差会导致靶区和危及器官剂量学参数的变化[10, 14-16],如沙翔燕等[10]对20例前列腺癌原计划和摆位误差修正计划比较得出PTV D95明显低于原计划,CTVD 95减少,膀胱D30明显高于原计划,直肠D25增大不显著;Adamczyk M等[14]对28例前列腺癌238次CBCT图像分析得出有部分CTV95不能达到100%,因此需进行摆位验证及修正流程来确保靶区的剂量分布;本研究也获得了类似结果,发现移床前后PTV95明显降低,PTV平均剂量、CTV平均剂量、CTV95减小、直肠、股骨头的剂量无明显差异,但膀胱的V60受量增加。原因可能是膀胱的绝对体积大,与前列腺癌靶区关系密切,较小的等中心移动也会带来膀胱高剂量区受量增加。

综上所述,前列腺癌患者调强放疗时存在摆位误差,而摆位误差可能与患者BMI有关,与年龄、膀胱直肠体积变化等关系不大,需要通过移床进行校正否则会造成靶区及危及器官剂量分布差异。

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