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蒋马伟 三甲
蒋马伟 主任医师
上海新华医院 肿瘤科

应用锥形束 CT 研究儿童神经母细胞瘤放射治疗的摆位误差

应用锥形束 CT 研究儿童神经母细胞瘤放射治疗的摆位误差

 蒋马伟, 查元梓上海交通大学医学院附属新华医院肿瘤科蒋马伟

     神经母细胞瘤是儿童常见的恶性肿瘤之一,发病率在白血病、中枢神经系统肿瘤淋巴瘤之后居第四位,约占小儿恶性实体瘤的 8%~10%   患儿通常都需要进行综合治疗,包括手术、化疗和肿瘤瘤床的放疗。 手术后的患儿通常给予 21 Gy~26 Gy 的放射治疗剂量,目前也有一些治疗方案建议使用更高的照射剂量,有文献 显示增加肿瘤靶区的剂量可能会使肿瘤局部控制率增加到 90% 增加靶区剂量对放射治疗的精准性提出了更高要求。

   摆位误差是放射治疗中不可避免的问题,临床上通常将临床靶区(Clinical Target VolumeCTV)外放一定    (Planning Target VolumePTV),以补偿误差带来的剂量学影响 CTV 的勾画主要依据临床实验,已基本形成统一,外放边界则受放疗机构的经验和放疗设备的影响,各机构外放边界大小不同,过大的外放边界会导致正常组织的受照剂量增加,  不充分的外放边界又会造成靶区剂量不足。儿童腹部神经母细胞瘤最常见的治疗部位包括肾上腺和椎旁区域,通常肾脏离肿瘤瘤床较近。  减少临床靶区 CTV 到计划靶区 PTV 之间的边界,对于保护正常组织特别是肾脏有重要意义。

   摆位误差及人体内部动度是构成外放边界的两个 素,其 Interfraction)和 Intrafraction)的 ,在 有多篇文献报道成人头颈、  盆腔或腹部的摆位误差问题,本文主要通过每日 CBCT 图像扫描来研究儿童腹部神经母细胞瘤放射治疗中的摆位误差大小。

1 材料与方法

    选取于 2012 10 月到 2013 5 月十名后腹膜神经母细胞瘤患儿,平均年龄 4 岁(2.5 ~7 岁),每位患儿在治疗过程中均采用仰卧位,双手上举,位于头两侧,接受放射治疗剂量为 25.2 Gy14 次,单次剂量 1.8 GyCBCT 图像的采集参数:机架逆时针扫描角度为200°(100°~260°)旋转。 电压为 100 kVS20 准直器,F1的过滤板,中分辨率重建,共 414 帧图像。比较两种不同图像验证方式的摆位误差大小,第一种方式为常规每周一次验证片验证方式,本文中采用 CBCT CBCT 扫描图像与定位 CT 图像进行配准,  配准范围为包括 PTV 在内的椎体区域,使用灰度配准方式,第一次选取好配准范围后,后续治疗中都采用相同的配准范围,技师将根据配准情况决定是否需要继续进行手动调整,记录下治疗前 CBCT 图像与定位 CT 之间中心点的三个方向误差值:左右方向(Medial-LateralML),头脚方向(Superior-InferiorSI)以及胸背方向误差  Anterior-PosteriorAP 3mm,将对病人位置进行调整,同时需要保证 3 个方向旋转角度误差小于 3°(大于 3°时需重新摆位)。  若扫描误差大于 3 mm 则每次治疗前按照扫描数据进行调整;第二种方式为每日 CBCT 扫描验证,在治疗前进行 CBCT 扫描,治疗后再次进行 CBCT 扫描,获得治疗后 CBCT 图像,分别记录下三个方向的误差值。每次的 CBCT 图像均与定位 CT 图像比较, 因此治疗前的 CBCT 扫描误差可以看作是分次间误差,该次治疗结束后的 CBCT 扫描误差可以看作是分次内误差 。根据 Van Herk 的公式:2.5Σ+0.7σ(Σ 为系统误差,σ 为随机误差),摆位误差为:

对于每周一次 CBCT 扫描验证,摆位误差需要同时考虑分次内和分次间误差的贡献,  对于每日一次CBCT 扫描,分次间误差可认为是 0,只考虑分次内误差贡献。

2 结果

十位患者,分别治疗前 CBCT 扫描 10 次,治疗后CBCT 扫描 10 次,CTV 的平均体积为 155.2 cc(范围为 83.2 cc~260.1 cc)。  下表 1 为十位患者分次间和分次内摆位误差情况,分次间的摆位误差分别为:左右方向 4.9 mm,头脚方向 5.3 mm,胸背方向 4.8 mm 分次内的摆位误差为: 左右方向 2.1 mm  头脚方向 1.7mm,胸背方向 1.4 mm。若按照每周一次验证片摆位,  则摆位误差为:左右方向 5.3 mm,头脚方向 5.7 mm,胸背方向 5.2 mm。若按照每日 CBCT 图像引导,分次间的误差可认为是 0,仅考虑分次内的误差 ,这种情况下的摆位误差仅为:左右方向 2.1 mm,头脚方向 1.7 mm,胸背方向 1.4 mm 即若每次治疗前进行 CBCT 图像扫描,摆位误差将减少 3 mm~4 mm  CTV PTV 的外放边界也可相应减少。

3 讨论

   图像引导下的放射治疗可以提高治疗的精准度,正交射野验证片长期以来作为放射治疗的射野验证方式,主要依据骨性标志进行验证。  CBCT 图像扫描可以根据图像灰度进行配准,得到治疗过程中的摆位误差。 儿童神经母细胞瘤在放射治疗中若按照每周一次图像验证,摆位误差约 5 mm~6 mm 左右,采用每日图像验证后摆位误差可降至 2 mm 左右。本文中神经母细胞瘤的 CTV 平均体积约为 155cc,假设其为球形,若摆位误差为 5 mm,则靶区体积增加至 235 cc,若摆位误差为 2 mm,则靶区体积增加至 184 cc 减少摆位误差直接降低约正常组织的受照范围。

对于儿童患者,在使用图像引导时需要慎重考虑额外的辐射剂量,而使用 CBCT 的辐射剂量与每周的正交射野验证片的剂量相当 。由于呼吸运动,在治疗过程中,肿瘤靶区和肾脏都存在运动,  该运动引起的误差需要用内边界评价,已有多篇文献报道  通过 4DCT 评价内边界的大小,  本文在研究过程中未考虑内边界的大小,Hua C等报道儿童肾脏的动度小于成人,  胸背方向约 1mm,头脚方向约 2 mm~3 mm  这和每日 CBCT 扫描的摆位误差大小相当。使用 CBCT 每日图像引导可以有效减少儿童神经母细胞瘤放疗中的摆位误差,缩小 CTV PTV 的外放边界,减少正常组织损伤。  因此在放射治疗中特别是调强放射治疗中建议使用 CBCT 每日图像引导。


蒋马伟
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