頭頸部腫瘤調(diào)強(qiáng)放療中擺位偏差的測量與分析

1、頭頸部腫瘤調(diào)強(qiáng)放療中擺位偏差的測量與分析作者：沈君姝，王健琪，張宜勤，翟振宇，荊西京【關(guān)鍵詞】頭頸部腫瘤；擺位誤差；電子射野影像裝置；數(shù)字重建圖像【Abstract 】 AIM: To measure the set up error in the in te nsitymodulated radiati on thera py (IMRT) for head neck neop lasms, and to an alyze the margin betwee n the clinical target volume (CTV) and planning target volume (P TV

2、). METHODS: Seve ntysix patie nts with head neckneopl asmswere choosed at ran dom.The p ortal films were scree nedusing the electro nic p ortal imagi ng device (EP ID), and the error was an alyzed through paring the p ortal film with the digitally rec on struced radiogra phs (DRR) in the treatme nt

3、planning system (TP S). RESULTS: The set up errors were (-±) mm,( - ±) mm,( - ±) mm and the margi ns were mm,mm, mm in lateral, crani alcaudal and ven traldorsal directi ons resp ectively. CONCLUSION: For the p atie nts with head neck neop lasms un dergo ing the IMRT, the margins betw

4、ee n the CTV and the PTV should be mmn the lateral directi on, and 2 mmin crani alcaudal and ven traldorsal directi ons. Moreover, with the treatme nt time goes by, the error varied irregularly.【Keywords! head and n eck neopl asms; set up error; electro nicp ortal imagi ng device (EP ID); digital re

5、c on structedly radiogra ph (DRR)【摘要】目的：測定頭頸部腫瘤在調(diào)強(qiáng)放射治療中的擺位偏差，分析計劃設(shè)計中從臨床靶區(qū)(CTV到計劃靶區(qū)(PTV的外擴(kuò)邊界.方法：隨機(jī)抽 取76名頭頸部腫瘤患者，在治療時用電子射野影像裝置(EPID)拍攝射野片， 將射野片和計劃系統(tǒng)中的數(shù)字重建射野(DRR圖像片進(jìn)行誤差比較. 結(jié)果：在 左右、頭腳、腹背方向的擺位誤差分別是(-±) mm (- ±) mm (- ±) mm 外擴(kuò)邊界分別是mm mm mm.結(jié)論：對于頭頸部調(diào)強(qiáng)治療的患者，CTV到PTV的外放邊界在左右方向需要 mm頭腳方向和腹背方向需要2

6、mm.并且隨 著治療時間的遞進(jìn)，擺位誤差沒有規(guī)律性的變化.【關(guān)鍵詞】 頭頸部腫瘤；擺位誤差；電子射野影像裝置；數(shù)字重建圖0引言放射治療過程中患者的擺位偏差是影響精確治療的關(guān)鍵因素，越是精確的放射治療，對照射體位和照射野的準(zhǔn)確性要求越高.了解擺位偏差的大小和來 源對減少擺位偏差和確定照射野合適的外放邊界是非常有意義的.本研究對電 子射野影像裝置(electronic portal imagingdevice, EPID)拍攝的患者治療射野圖像與計劃系統(tǒng)所生成的數(shù)字重建射野圖像(digital recon structed radiography, DRR )進(jìn)行了比較，對調(diào)強(qiáng)放射治療(inten

7、sity modulated radiation thera py, IMRT )的頭頸部腫瘤的擺位偏差進(jìn)行測量和誤差分析，并 且計算出計劃設(shè)計時從臨床靶區(qū)(cli nical target volume ,CTV )到計劃靶區(qū)(planning target volume, PTV)的外擴(kuò)邊界的具體數(shù)值.1材料和方法材料20XX11/20XX09隨機(jī)抽取江蘇省腫瘤醫(yī)院放療科住院患者76例，年齡468 (中位45)歲，其中鼻咽癌57例，頭頸部腫瘤19例，包括喉癌、腦 瘤、腮腺瘤等.熱塑面罩及底板，比利時Ofit公司產(chǎn)品；MX8000螺旋CT荷 蘭Philips公司產(chǎn)品；放療專用激光系統(tǒng)，德國L

8、ap公司產(chǎn)品；23EX醫(yī)用直線加速器(配備120葉多葉光柵)，Eclipse治療計劃系統(tǒng)，模擬定位機(jī)，Portal Vision TM型電子射野影像裝置，圖像分析軟件均為美國Varian公司產(chǎn)品.方法nbsp; 采集圖像時間設(shè)置76例患者共獲取了 147組數(shù)據(jù).患者調(diào)強(qiáng)治療的 時間分布是1 wk照射5次，1次/d，休息2 d，共計32次治療.患者第1次治 療時醫(yī)生參與擺位，核對體位的準(zhǔn)確性，每人第1次治療都拍射野片，總共有76組第1次的數(shù)據(jù)；其中8例患者在放療的同時還進(jìn)行化學(xué)治療，體質(zhì)量變化 比較大，每周都拍1次射野片，每人有7組的數(shù)據(jù)；其中6例患者同時進(jìn)行放化 療，體質(zhì)量變化不大，每隔10

9、d拍1次射野片，每人有4組的數(shù)據(jù)；其中5例 患者也同時進(jìn)行放化療，但體質(zhì)量幾乎沒有變化，所以只在治療第1次和最后1次拍射野片，每人2組數(shù)據(jù).其余患者只進(jìn)行放射治療，只拍攝第1次治療的射 野片.圖像獲取和比較DRR圖像是誤差比較的基準(zhǔn)，在做定位 CT時，掃描范 圍從頭頂部到鎖骨下端下3 cm4 cm，以層厚5 mm層距5 mm平掃，通過絡(luò)系 統(tǒng)將圖像傳輸?shù)接媱澫到y(tǒng)中.治療計劃完成后，設(shè)計和治療野同中心的驗證野， 正前野和左側(cè)野，大小15 cmX15 cm,每個野分別設(shè)置為骨窗和軟組織窗的 效果，得到DDR圖像存儲到圖像工作站上.EPID圖像是誤差比較的參考圖像， 在加速器治療時，出束前通過放療絡(luò)

10、系統(tǒng)調(diào)出驗證野計劃，設(shè)置機(jī)器跳數(shù)為2 Mu劑量率調(diào)整到100 Mu/s，設(shè)置機(jī)架為0度和90度，啟動EPID裝置，出束拍下 射野圖像，存儲到圖像工作站中.用圖像處理軟件Vision對圖像進(jìn)行分析，在每個患者的文件目錄下， 存儲了 DRF圖像和EPID圖像.在系統(tǒng)中設(shè)為兩個窗口，一個放置重合在一起的 圖像，另一個放置EPID圖像.按照射野邊界匹配兩幅需要比較的圖像，使得兩 幅圖像基本吻合.在EPID圖像中勾畫比較明顯的骨性解剖標(biāo)記點(diǎn)，例如，在正 野圖像中勾畫鼻中隔、眼眶等，在側(cè)野中勾畫蝶竇、枕骨、椎體前弓、后弓、椎 體后緣等.在重合的兩副圖像中就顯示所勾畫的標(biāo)記點(diǎn)，比較EPID圖像中解剖標(biāo)記點(diǎn)和

11、DRRS像中相應(yīng)解剖點(diǎn)的位置差異，就得到該平面二維方向上的位置偏 移.162號報告2中的坐）表示左右方向，左Z（ve ntraldorsal）擺位誤差的分析擺位偏差來源于分次治療擺位過程的系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差， 用所有誤差的平均值表示系統(tǒng)誤差 2，用所有誤差的標(biāo)準(zhǔn)差表示隨機(jī)誤差 分析誤差數(shù)值時采用國際輻射單位及測量委員會（ICRU 標(biāo)系，采用矢量表示各方向上的偏移，分別是 X （lateral 方向為正，丫（eranialcaudal） 表示頭腳方向，頭方向為正， 表示腹背方向，腹方向為正.使用統(tǒng)計軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析2結(jié)果擺位誤差的計算統(tǒng)計分析的誤差中 X，丫，Z分別代表了左右，頭腳，腹 背方向的

12、誤差數(shù)值，其中第1組數(shù)據(jù)表示76例患者第1次治療時的EPID片和 DRF片比較的誤差，第2組數(shù)據(jù)表示所有的測量數(shù)據(jù)除去第 1次測量數(shù)據(jù)后的 EPID片和DRRt比較的誤差，第3組數(shù)據(jù)表示所有的測量數(shù)據(jù)的 EPID片和DRR 片比較的誤差.正負(fù)號表示其矢量性（表1）.表1所有患者統(tǒng)計分析的擺位誤 差數(shù)值 對8例患者統(tǒng)計分析結(jié)果（圖1），每隔1 wk進(jìn)行1次拍片，共32次治 療，每人有7組數(shù)據(jù)，將8例患者的第1次到第7次的數(shù)據(jù)分別進(jìn)行分析，得到 每次治療時的x± s. X，Y，Z分別代表左右，頭腳，腹背方向的誤差數(shù)值；每幅 圖中的點(diǎn)表示每次的平均值，豎線表示（x±s）.和PTV

13、間應(yīng)擴(kuò)邊界的計算Stroom等3采用DVH和靶區(qū)覆蓋可能性分 析,指出為保證至少95%勺劑量包含99%體積的CTV CTV到PTV邊界至少應(yīng)為 （22 + c） mm（其中數(shù)據(jù)取正值，不帶有方向性），用表1中第3組所有的誤差 測量數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，得到 mm，mm， mm.3討論ICRU50號報告提出光子線照射的靶體積概念,主要包括實(shí)體腫瘤區(qū)（gross tumor volume, GTV）, CTV 和 PTV 4 . ICRU62 號報告又對此進(jìn)行了 補(bǔ)充,指出PTV是一個集合概念,指所有可能幾何變化所確定的,使由此所設(shè)定野的大小和分布能使CTV獲得規(guī)定劑量的容積，包括CTV本身、照射中患者器

14、官移 動(in ternal target volume, ITV)以及由于日常擺位不確定引起的治療中靶位置和靶體積變化(set up margin, SM) 等因素引起的擴(kuò)大照射的組織范圍2.對采用適形放療、使用多葉光柵的患者，其照射野中心移位誤差嚴(yán)格控 制在3 mm以內(nèi)5,說明設(shè)備的精度很高；而隨機(jī)誤差在 1 mm左右，說明每 次擺位的重復(fù)性高.結(jié)果表明擺位所帶來的偏差主要來源于隨機(jī)誤差.從表1數(shù)據(jù)可看到，單方向誤差3 mm的在10%以內(nèi)，只有極個別的幾 個數(shù)值超過了 5 mm.本研究是對頭頸部腫瘤進(jìn)行研究，調(diào)強(qiáng)治療屬于精確治療， 對擺位的要求很高，若拍片時發(fā)現(xiàn)誤差 >3 mm就到模

15、擬機(jī)重新核實(shí)，保證體位 一致性，確保治療效果.通過圖1可以發(fā)現(xiàn)，三個方向的系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差沒 有隨著治療時間的遞進(jìn)，逐漸變大或是變小，沒有規(guī)律性的變化.分析原因可能 是對于有的患者，在治療過程中體質(zhì)量減輕，導(dǎo)致面罩不能很好的和身體保持一 致，帶來擺位的不準(zhǔn)確，但有些患者體質(zhì)量沒有變化，并且在治療過程中始終保 持體位的精確性，這樣誤差就很小.頭頸部腫瘤的調(diào)強(qiáng)治療中，靶區(qū)和危及器官之間很鄰近，照射靶區(qū)的精 確性是療效的保障.我們使用EPID驗證系統(tǒng),進(jìn)一步提高了擺位的精度，保證靶區(qū)得到高劑量而周圍關(guān)鍵器官受到保護(hù)， 這對于局部控制率的提高和并發(fā)癥發(fā)生率的降低都有很重要的作用.【參考文獻(xiàn)】1 戴建

16、榮.射野影像系統(tǒng)A s:/胡逸民.腫瘤放射物理學(xué)MD . 北京： 原子能出版，1999:463-466.2 Commissi on on Radiati on Un its and Measureme nts(ICRU) R. Rep orts 62. ICRU P ublicatio ns， 1999:1097-1120.3 Stroom JC, Boer HC, Huizenga HK, et al. Inclusion ofgeometrical un certa in tiesin radiothera py treatme nt ， planning by meansof coverage