鼻咽癌调强放疗摆位误差及个体化剂量验证

鼻咽癌调强放疗摆位误差及个体化剂量验证

采用同步控制的方法来保证放疗的准确性和保证剂量保证调强放射治疗是目前最重要的放射治疗方法。这个高度适合于同时辐射（simulationaccalian辐射，智能）和同时整合补偿性辐射（simb）的辐射技术，可以同时获得不同的辐射剂量，并形成肿瘤目标区域的高梯度变化。但这两种剂量给予方式需要精确的位置保证和剂量的准确性,因此保证每次摆位的准确和剂量保证体系的完整性是鼻咽癌调强放疗的关键步骤。本文对32例鼻咽癌初治患者进行全程调强放射治疗,利用锥形束CT影像跟踪摆位期间的误差,通过在线校正摆位偏差和个性化的绝对、相对剂量验证,探讨分析图像引导鼻咽癌调强放疗摆位误差和相应剂量保证技术和方法。1材料和方法1.1实验仪器及测量方法瑞典ElektaSynergy加速器、千伏锥形束CT(KV-cone-beamcomputedtomographyKVCBCT)、PrecisePlan(ElektaInc.)及Pinnacle3TM逆向调强计划系统(PhilipsInc.),MatriXX二维矩阵电离室(IBAInc.)及OmniPro-ImRT测量应用软件,Dose1(IBAInc.)剂量仪和固体水模以及CTQA设备(Captphan503Phantom)等。1.2ctvnd治疗32例鼻咽癌首次做适形调强放疗患者,男28例,女4例,年龄21岁~65岁,T1-3N0M05例,T1-2N1M08例,T3N1M013例,T4N1M06例。靶区和正常器官勾画,其中4例为PET_CT融合勾画,其余均为以CT影像为基础,参考MRI影像进行勾画,按I-CRU50,62号报告,得到GTVnx(原发灶大体肿瘤体积),GTVnd(颈淋巴结转移灶大体肿瘤体积),CTVnx、CTVnd分别以GTVnx、GTVnd外扩4mm、3mm得到,CTV1为CTVnx和相应高危区域和淋巴引流区域,CTV2为下颈部预防照射区域。所有患者体位为仰卧位,以热塑头颈面罩固定,行CT扫描:包括全部头颅到胸骨柄处,层厚层距均为3mm,计划以9个射束,分别为180°,140°,100°,60°,20°,340°,300°,260°,220°,110个子野内,以同期推量调强放疗方式进行,处方剂量:GTVnx、GTVnd为2.33Gy/次,CTVnx、CTVnd为2.24Gy/次,CTV1为2.0Gy/次,CTV2为1.8Gy/次,共治疗30次,98%剂量归一;正常组织限量:脑干Max≤54Gy,脊髓Max≤42Gy,50%的腮腺≤30Gy,视神经、视交叉Max≤54Gy,晶状体Max≤6Gy,颞颌关节Max≤60Gy,颞叶和垂体Max≤54Gy,口咽和后背区域Max≤50Gy。1.3维矩阵扫描结果将计划定位CT、勾画的靶区、正常保护器官、设定的靶区中心传到CBCT机上。在患者摆位确定照射中心后,行CBCT扫描,扫描条件为200°(100°~260°)旋转,F0射线滤过器,M20扫描孔径,中分辨率重建得到CBCT影像,与计划定位CT影像匹配融合,利用骨匹配+手工匹配得到靶区中心偏差值,当三个方向旋转角度≤2°(当大于2°时需重新摆位)时,确认记录摆位误差,对三个方向任一偏差值大于2mm时,进行在线位置校正,共获得426次摆位偏差。在线位置校正后,再进行CBCT扫描,扫描条件和重建参数不变,获得116次校正后摆位偏差。为了获得治疗后,患者是否移动或其它因素影响位置偏差,在治疗完成后又扫描36次CBCT,获得了治疗完成后的摆位偏差。为了保证剂量的准确性,本组32例患者的调强放射治疗计划均经二维矩阵电离室进行剂量验证,对计划进行相对和绝对剂量检测,以Gamma分析(3%剂量误差和3mm剂量线位置误差为基准)和5个绝对剂量点得到验证通过结果。其中5个绝对剂量点的选取分别为中心点、剂量均匀区、高剂量区、较低剂量区、高梯度区,对固体水与标准水模体进行比对,标定比对系数,并且设定Kuser参数,利用矩阵电离室比对对应点的绝对剂量偏差。2结果2.1方向大小方向分布32例鼻咽癌在治疗过程中,治疗前426次CBCT扫描中,三个方向偏差X方向:(0.44±2.303)mm,Y方向:(0.51±2.75)mm,Z方向:(-0.37±2.14)mm;其中三个方向小于2mm的偏差比例分别为80.3%、75.7%、80.8%,图1和2为三个方向不同时间摆位偏差分布图示。当三个方向大于2mm时进行位置修正,修正后重新进行了116次CBCT扫描,与计划CT匹配得到新的三个方向的偏差,X为(0.07±0.59)mm、Y为(0.07±0.80)mm、Z为(-0.02±0.75)mm;治疗完成后再扫描36次,匹配得到的偏差三个方向X、Y、Z分别为(0.19±0.59)mm、(0.15±0.73)mm、(-0.08±0.72)mm;摆位偏差均数、标准差和偏差分布范围见表1。2.2ga基因ga基因计算用矩阵电离室验证调强计划相对剂量,对于单野,Gamma值为88.2%~99.2%,对于整个计划Gamma值为90.2%~99.7%。绝对剂量验证主要是对等中心点、剂量均匀区、高剂量区、较低剂量区、高梯度区选择5个点进行检测,共完成160个点的绝对剂量的检测,其中百分偏差范围为-3.9%~4.2%,表2显示11例患者5个剂量点剂量偏差情况。3ctv-ptv检测方法调强放射治疗其独特的剂量分布特性,可以有效地保护正常器官而对肿瘤组织得以准确的适形治疗。但是,运用这种技术的时候,放疗实施过程中的微小误差、靶区和正常器官的运动和体积变化等都有可能造成肿瘤靶区的低剂量和周围正常组织的高剂量照射,不仅不能显示这些技术的优越性,反而造成正常组织损伤增加,更为严重的是肿瘤的“漏照”,降低肿瘤的控制率。所以在治疗过程中的三维影像引导,确认靶区范围,区分正常器官和照射靶区,并且通过在线的位置修正和离线的计划修改可以保证在整过治疗过程中靶区得到精确的照射。图像引导放疗是对调强放疗最有力的保证,在治疗期间不但可以纠正分次间的误差也可以纠正治疗中的误差,并且通过多次的在线校正和获得的摆位CT影像,可以跟踪肿瘤或正常组织、器官的形态和大小变化,从而及时修正治疗计划。本组对32例鼻咽癌患者,进行图像引导的调强放射治疗,通过治疗前426次摆位偏差分析,得到摆位偏差的系统误差Mp和随机误差Σp,(Mp、Σp)分别为(0.44、2.30)mm,(0.51、2.75)mm,(-0.37、2.14)mm。而在校正后分别为(0.07、0.59)mm,(0.07、0.80)mm,(-0.02、0.75)mm;治疗完成后分别为(0.19、0.59)mm,(0.15,0.73)mm,(-0.08,0.72)mm。从而利用双参数模型{Mp,Σp},Mp×2.5Σp(98%的可信标准)计算不校正CTV-PTV理论的外扩边界和校正后外扩边界分别为(5.5、7.3、5.1)mm、(1.5、2.0、1.9)mm。王瑾等对22例鼻咽癌患者共754次kV-CBCT扫描中,首次kV-CBCT(调整前)扫描共505次,其中摆位偏差在左右、头足和前后3个方向误差≤2mm的检测次数分别为386(76.4%),384(76.0%)和433(85.7%);调整床位后,共扫描106次,其中3个方向误差<2mm的的检测次数分别为103(97.2%)、103(97.3%)和106(100.0%)。患者摆位的系统和随机误差调整前在X,Y,Z轴分别为(0.7±1.6)mm,(0.7±1.8)mm和(0.3±1.7)mm,调整后分别为(0.4±0.8)mm,(0.3±0.8)mm和(0.0±0.7)mm,治疗后分别为(0.2±1.2)mm、(0.3±1.3)mm和(0.1±1.1)mm。在调整前、后PTV最大边界分别为4.0mm和2.1mm。林承光等对19例患者的85次重复CT与计划CT比较,不同解剖骨性标记点在X,Y,Z三个轴向的绝对位移值分别为(0.89±0.69)mm,(0.82±0.79)mm,(0.95±1.24)mm。X、Y、Z轴向矢量位移∑分别为0.94mm,1.00mm,1.32mm,δ分别为0.87mm,0.80mm,1.04mm。∑和δ的计算参照四模型参数VanHerk等提供的方法,求取等中心点的二维矢量位移的平均值为1.87mm,95%可信区间(平均值加两个标准差,95%CI)为2.03mm~7.24mm,平均值3.82mm,从而确定每次鼻咽癌IMRT如果均采用三维图像引导,三个方向CTV-PTV边界可以从6mm缩小到3mm左右。调强放射治疗是由很多小的不规则子野拼接而成,特别是鼻咽部分的肿瘤,其特殊的靶区分布,并且采用SIB_IMRT方式,对同一个大的靶区,要求每次不同的照射剂量,从而形成同期的加量照射,高梯度剂量的存在,要求剂量的准确和精确。故本组分别以矩阵电离室和小电离室(0.16cc)对靶区计划实施了绝对剂量和相对剂量的验证。在绝对剂量验证分别采取选取特征剂量点(中心点、剂量均匀区、高剂量区、较低剂量区、高梯度区)选择5个点进行检测。本组先期采用0.16cc电离室进行检测,摆位过程复杂、效率低,故采用测量模体(固体水)与校正水模体使用标准剂量仪进行比对,得到相应修正系数,本组系数为0.993;并且在每次使用前对矩阵电离室的Kuser参数进行实际测量修正(与标准水模体对照),在计划中设置5个点与实际测量中比对。本组共完成160个点的绝对剂量的检测,其中百分偏差范围为-3.9%~4.2%。而在相对剂量验证中,对模体的摆位准确和计划系统的前期认可是保证调强放疗计划剂量准确性的关键,本组对于单野Gamma值为88.2%~99.2%,对于整个计划Gamma值为90.2%~99.7%。肖峰等对80例鼻咽癌调强放疗计划验证中得到等中心的绝对剂量有92.5%的病例在5%内,