鼻咽癌放疗中红外定位系统与锥形束CT的摆位精度比较.pdf

80中国现代药物应用2024年4月第18卷第8期Chin J Mod Drug Appl,Apr 2024,Vol.18,No.8细胞增殖及凋亡的影响.滨州医学院学报,2019,42(1):9-12.2 孟利军,朱艳丽,郭晓鹤,等.微小 RNA-454、微小 RNA-132、液泡膜-ATP 酶表达与结肠癌临床病理特征关联性分析.安徽医药,2022,26(12):2469-2473.3 闫秀娟,李博,李宝柱,等.血清与脑脊液 miR-132、NSE、2M 水平在老年急性脑梗死后血管性痴呆中的变化及临床意义.临床误诊误治,2022,35(5):108-112.4 张松松,刘曼莉,王金龙,等.miR-132 基于 PGC-1/SIRT3信号通路对肺炎链球菌诱慢性阻塞性肺疾病急性加重期大鼠的干预作用.实用医学杂志,2021,37(23):2967-2970.5 徐亚妮,杨希,陶连琴,等.长链非编码 RNA TUG1 和微小RNA-132 在非小细胞肺癌中的表达及意义.江苏医药,2020,46(2):182-186.6 樊云秀.微小 RNA-132 对白血病细胞增殖、凋亡的影响及相关机制的研究.滨州医学院,2019.7 赵金慧,滕文,刘婵媛,等.基于 Wnt/-catenin 通路探究上调miR-132 对认知功能障碍模型大鼠的干预效果.中国老年学杂志,2023,43(8):1917-1920.8 吴少亘.微小 RNA-132 在卵巢颗粒细胞中的功能研究.南京大学,2016.9 沈慧.黏蛋白 MUC2、MUC5AC 和 MUC6 在胃癌发生发展中的作用及机制研究.山东大学,2022.10 杨磊,王秋苹,王也,等.黏蛋白在肺腺癌中的表达与鉴别诊断意义.中日友好医院学报,2018,32(1):7-10,65.11 戴刚,朱荣华,龚庆豪,等.结肠癌组织中 Musashi 1 蛋白和微小 RNA-132 的表达情况及与患者临床特征的关系.癌症进展,2020,18(6):584-587.12 刘海斌,华莹,金洲祥.微小 RNA-132 转染对体内外肝癌生长和凋亡的作用.中国医学科学院学报,2015,37(1):30-36.收稿日期：2023-12-02鼻咽癌放疗中红外定位系统与锥形束 CT 的摆位精度比较李福安陈凯婧许亚英【摘要】目的评价红外定位系统(OPS)在鼻咽癌放疗摆位中的应用价值。方法以 36 例行放疗的鼻咽癌患者为研究对象,采用个性化头枕与头颈肩热塑膜进行体位固定,CT 扫描前于热塑膜上固定 6 个红外光反射定位球。首次治疗时采用锥形束 CT(CBCT)(千伏级)进行位置验证与移床校正。以CBCT 肿瘤中心摆位值为参考,对 OPS 与室内激光定位系统肿瘤中心摆位值进行比较与分析。记录OPS 与 CBCT 摆位的一致性、摆位时间,并分析 OPS 摆位误差的稳定性。结果OPS 与 CBCT 在左右方向(X 轴)、腹背方向(Y 轴)、头脚方向(Z 轴)的摆位一致性分别为 94.4%、75.0%与 97.2%,室内激光定位系统在 X 轴、Y 轴、Z 轴的摆位一致性分别为 69.4%、72.2%与 44.4%。OPS 与 CBCT 在 X 轴、Z 轴的摆位一致性高于室内激光定位系统,差异有统计学意义(P0.05)。OPS 摆位时首次与第二次摆放 X 轴的摆位平移误差(Bone-T-LR)、Y 轴的摆位平移误差(Bone-T-AP)、Z 轴的摆位平移误差(Bone-T-CC)、X 轴的摆位旋转误差(Bone-R-LR)、Y 轴的摆位旋转误差(Bone-R-AP)与 Z 轴的摆位旋转误差(Bone-R-CC)均无统计学差异(P0.05)。OPS 摆位与CBCT 摆位的平均时间分别为(1.80.6)min 与(9.43.1)min；OPS 摆位时间显著短于 CBCT(t=14.442,P=0.0000.05)。结论鼻咽癌放疗时采用 OPS 摆位与 CBCT 具备较好的一致性,且稳定性好,摆位时间明显缩短,也可避免 CBCT 导致的额外辐射,可提升鼻咽癌放疗的安全性和操作效率,具备较高的应用价值。【关键词】鼻咽癌；放疗；红外定位系统；锥形束 CT；摆位DOI：10.14164/11-5581/r.2024.08.021Comparison of positioning accuracy between optical positioning system and cone beam CT in nasopharyngeal carcinoma radiotherapy LI Fu-an,CHEN Kai-jing,XU Ya-ying.Department of Radiation Oncology,Anxi County Hospital,Quanzhou 362400,China【Abstract】Objective To evaluate the application value of optical positioning system(OPS)in radiotherapy positioning of nasopharyngeal carcinoma.Methods 36 patients with nasopharyngeal carcinoma receiving radiotherapy were studied.Personalized head pillow and head,neck and shoulder thermoplastic film were used for body position fixation,and 6 infrared light reflection positioning balls were fixed on the thermoplastic film before CT scan.Cone beam CT(CBCT)(kV level)was used for position verification and shift bed correction during 作者单位：362400泉州安溪县医院肿瘤放疗科81中国现代药物应用2024年4月第18卷第8期Chin J Mod Drug Appl,Apr 2024,Vol.18,No.8the first treatment.Based on CBCT tumor center positioning values,OPS and indoor laser positioning system tumor center positioning values were compared and analyzed.The alignment and positioning time of OPS and CBCT were recorded,and the stability of the OPS positioning error was analyzed.Results The alignment of OPS and CBCT in left and right direction(X-axis),abdominal and dorsal direction(Y-axis)and head and foot direction(Z-axis)were 94.4%,75.0%and 97.2%,and those of the indoor laser positioning system in X-axis,Y-axis and Z-axis were 69.4%,72.2%and 44.4%.The alignment in X-axis and Z-axis of OPS and CBCT was significantly higher than that of indoor laser positioning system,and the difference was statistically significant(P0.05).There was no statistically significant difference(P0.05)in translation errors of the X-axis(Bone-T-LR),Y-axis(Bone-T-AP),Z-axis(Bone-T-CC),and rotation errors of X-axis(Bone-R-LR),Y-axis(Bone-R-AP),and Z-axis(Bone-R-CC)during the first and second OPS positioning.The average time of OPS positioning was(1.80.6)min,which was significantly shorter than(9.43.1)min of CBCT positioning(t=14.442,P=0.0000.05).Conclusion In nasopharyngeal carcinoma radiotherapy,OPS positioning has good consistency with CBCT,with good stability and significantly shortened positioning time,which can avoid additional radiation caused by CBCT,improve the safety and operation efficiency of nasopharyngeal carcinoma radiotherapy,and have high application value.【Key words】Nasopharyngeal carcinoma;Radiotherapy;Optical positioning system;Cone beam CT;Positioning鼻咽癌为发生在鼻黏膜上皮的恶性肿瘤,在我国的流行存在明显的地区差异。我国南方地区是全球鼻咽癌发病率与死亡率较高的地区,尤其是广东、广西、湖南与福建1。放疗是鼻咽癌的主要治疗方法,早期鼻咽癌经放疗后 5 年生存率超过 90%。鼻咽癌原发灶周围组织结构/器官复杂,且对放射线敏感,因此对放疗进度存在较高的要求。准确摆位对射线剂量的输送影响明显,对减少周围组织损伤意义重大2。锥形束 CT(cone beam CT,CBCT)对骨骼、关节等硬组织结构的成像效果满意,在放疗位置摆放中应用广泛。但CBCT 辐射剂量较大,而人体局部组织及器官可能会发生相对移动,会对放疗的精确性产生影响。此外,基于 CBCT 进行摆位验证时操作过程较为繁琐,近年,基于光学的摆位验证系统在放疗领域中受到广泛关注,其相对于传统 CT 定位具备无辐射、易操作等优点,得到了迅速推广3。红外定位系统(optical positioning system,OPS)通过放疗计划系统获得安装于头颈肩面膜的 6 个红外光反射定位球和治疗中心的几何关系,使用红外跟踪系统实时测量反光定位球坐标值并计算摆位误差,从而实现高精度摆位,提升治疗的精确度4。本研究拟探讨 OPS 用于鼻咽癌放疗时的摆位精度,以为其在放疗摆位中的应用提供参考。1资料与方法1.1一般资料选择 36 例于本院接受放疗的鼻咽癌患者为研究对象,治疗时间为 2020 年 7 月 2023 年 6 月。纳入标准：符合鼻咽癌诊断标准,经临床评估、影像学检查及组织病理检查确诊；KPS 功能评分 80 分；放疗前血常规、肝肾功能、心电图无明显异常。排除标准：复发、转移性肿瘤；存在放疗禁忌证；合并精神疾病、认知障碍。36 例患者中男性 22 例,女性14 例；年龄 3478 岁,平均年龄(56.211.3)岁；平均体质量指数(23.32.6)kg/m2；临床分期：期 10 例,期 19 例,期 7 例。1.2方法采用 CT 模拟定位机进行 CT 扫描,上界至颅顶,下界至锁骨下约 5 cm。勾画靶区与正常组织。Monaco 放疗计划系统使用 9F-调强或容积调强行原发灶、颈部淋巴引流区域计划设计。采用 Synergy(KV-CBCT)直线加速器进行扫描,标准剂量 0.5 mGy。通过 CBCT 影像与定位 CT 影像行 Bone T+R 配准,主要以肿瘤靶区、邻近重要器官与骨结构等进行。患者取仰卧位,采用个性化头枕联合头颈肩热塑膜进行固定。利用室内激光定位系统于热塑膜上画十字线,于热塑膜上固定 6 个红外光反射定位球,于 X 轴、Y 轴、Z 轴 3 个方向呈非对称分布。治疗时再次进行固定,让各位置(头颈、鼻尖与下颌骨等)和之前定位时的头颈肩热塑膜相吻合。首次摆位时将室内激光定位系统对准热塑膜的十字线标记进行摆位,采用 CBCT 验证摆位误差,再调整治疗床,然后 OPS 对热塑膜上定位球进行实时追踪,并依据先前定位球与肿瘤中心的相对位置计算实时误差。以 CBCT 配准结果为“金标准”,当头颈部 CBCT 检测到摆位误差 2.0 mm 时可进行放射治疗,否则需调整至满意程度。1.3观察指标及判定标准 OPS 与 CBCT 摆位的一致性,当摆位误差 2.0 mm 时认为二者一致。91%100%、81%90%、71%80%、61%70%分别判定为完全一致、高度一致、中等一致、一般一致,60%判定为较低一致。OPS 摆位误差的稳定性：比较采用 OPS 摆位时首次 CBCT 与第二次 CBCT 摆位误差差异。分别比较六维方向的摆位误差,即 Bone-T-LR、Bone-T-AP、Bone-T-CC 与 Bone-R-LR、Bone-R-AP、Bone-R-CC。记录摆位时间,比较不同方法的摆位时间有无差异。82中国现代药物应用2024年4月第18卷第8期Chin J Mod Drug Appl,Apr 2024,Vol.18,No.81.4统计学方法采用 IBM SPSS26.0 软件进行数据分析。计量资料(摆位误差、平移误差、旋转误差等)采用均值 标准差(x-s)描述(本次研究中获得的定量资料均符合正态分布),两组间比较采用 t 检验。计数资料(临床分期、一致性等)采用率(%)描述,采用2检验。P0.05 时认为有统计学意义。2结果2.1不同方法与 CBCT 摆位一致性比较OPS 与CBCT 在 X 轴、Y 轴、Z 轴 的 摆 位 一 致 性 分 别 为94.4%、75.0%与 97.2%,分别为完全一致、中等一致与完全一致。室内激光定位系统在 X 轴、Y 轴、Z 轴的摆位一致性分别为 69.4%、72.2%与 44.4%,分别为一般一致、中等一致与较低一致。OPS与CBCT在X轴、Z 轴的摆位一致性高于室内激光定位系统,差异有统计学意义(P0.05)。见表 1。2.2OPS 摆位时首次与第二次 CBCT 摆位误差比较 OPS 摆位时首次与第二次摆放 Bone-T-LR、Bone-T-AP、Bone-T-CC 及 Bone-R-LR、Bone-R-AP、Bone-R-CC 均无统计学差异(P0.05)。见表 2。表 1不同方法与 CBCT 摆位一致性比较(%,n=36)摆位方法X 轴Y 轴Z 轴OPS 94.4(34/36)a75.0(27/36)97.2(35/36)a室内激光定位系统69.4(25/36)72.2(26/36)44.4(16/36)27.6040.07224.269P0.0060.7890.000注：与室内激光定位系统比较,aP0.052.3OPS 与 CBCT 摆位时间比较OPS 摆位与 CBCT摆位的平均时间分别为(1.80.6)min 与(9.43.1)min；OPS 摆位时间显著短于 CBCT(t=14.442,P=0.0000.05)。3讨论鼻咽癌放疗照射区域包括鼻咽部、颅底位置与颈部。鼻咽部解剖结构复杂,对放射线敏感。放射线在杀死肿瘤细胞的同时也会对邻近正常组织/器官造成损伤,可导致放射性口腔黏膜炎、张口受限、肩部活动受限、放射性皮肤损伤等多种并发症,影响生活质量。如何在提升抗肿瘤治疗效果的同时减少放射线造成的周围结构损伤是临床关注的重点。现阶段,放疗已经进入精准时代,肿瘤临床在开展自适应放疗时应动态、准确掌握患者身体特征、影像数据与剂量变化,肿瘤中心定位、摆位精确性对提升放疗质量至关 重要5。目前常用的摆位误差验证方法包括电子射野影像系统与 CBCT6。电子射野影像系统可获得平移误差,但无法观测旋转情况。CBCT 通过 X 线球管进行环形扫描,获得二维影像后进行三维重建,重建后所得的图像分辨率高,可清晰显示肿瘤形态、大小及周边结构,也可通过自动配准后手动调整纠正误差7。因此,CBCT 被认为是放疗摆位评估的“金标准”方法。但CBCT 也存在一定的局限性,其每次校准时均会让患者受到额外的照射剂量。鼻咽癌患者每次在治疗前采用 CBCT 验证时受到的照射剂量为 0.5 mGy,每例患者累计受到的验证辐射剂量约为 32 mGy8。尽管该剂量对靶区而言可忽略,但对正常组织而言应考虑其随机与确定效应,以避免其致癌风险9。在采用 CBCT进行摆位验证时过程繁琐,包括模拟定位、靶区勾画、CBCT 扫描、摆位误差纠正等多个环节,时间较长,工作量也较大10。OPS 采用红外测量引导摆位,一方面可避免额外辐射剂量,另一方面操作简单,近年在头颈部肿瘤放疗中的应用已得到了多项研究肯定3,4,11。李明等3的研究显示,OPS 与 CBCT 用于鼻咽癌患者放疗摆位时水平、旋转误差测量结果均无统计学差异,以 CBCT为标准进行摆位误差测量时平移误差集中在 1.5 mm内,而旋转误差集中在 1以内,OPS 不仅可较为准确地测量摆位误差,也具备较为满意的摆位重复性。李明等11研究者基于 X 线容积成像技术探讨了 OPS在鼻咽癌放疗的应用价值,结果显示反观定位球位置变化值与 OPS 的测得值呈线性关系(常数 b1 在三维方向分别为 0.999、0.998 与 1.000)；X 轴、Y 轴与 Z 轴摆位平移误差均值分别为 1.61、1.43 与 1.66 mm,均处83中国现代药物应用2024年4月第18卷第8期Chin J Mod Drug Appl,Apr 2024,Vol.18,No.8于较低水平,旋转误差平均值均 1.6,与采用 XVI 测量均无统计学差异。上述研究均提示采用 OPS 进行鼻咽癌患者放疗摆位时可达到较好的精确度。本研究采用 OPS 可进行实时摆位验证,几乎不占用额外时间,可避免 CBCT 扫描带来的额外辐射剂量,从而提升放疗的安全性。室内激光定位系统通过 3 个方向激光十字线定位,其用于摆位验证时任一个十字投影激光线发生偏差均可能导致较大的误差,精确性存疑。OPS 采用自由式配准技术,抗干扰能力强,可避免上述问题12,13。应用 CBCT 进行摆位验证对医师的技术水平、经验要求也较高,精确度也可受其他多种因素影响,如医师疲劳程度、判断力等14。而 OPS能依靠计算机实现智能摆位,操作误差小,对医师的技术经验要求较低。本次研究显示,OPS 与 CBCT 在X 轴、Y 轴、Z 轴的摆位一致性分别为 94.4%、75.0%与 97.2%,分别为完全一致、中等一致与完全一致,准确性总体上处于满意水平,在 X 轴、Z 轴的一致性显著优于室内激光定位系统。不仅如此,借助 OPS 进行摆位也具备较高的可重复性,首次与第二次摆放的误差在六维方向均无统计学差异,进一步证实了其应用价值。需要注意的是,个别患者在 Y 轴、Z 轴可出现超过 3的旋转误差但 OPS 未能检出,可能原因如下：使用个性化头枕联合热塑膜进行固定,分次治疗间热塑膜与头部轮廓一致性可能会发生变化,颈部的非刚性结构可能会出现变形；热塑膜上的反光小球分布位置不同可能会导致个别探测小球被遮挡15,16。尽管如此,OPS 与 CBCT 在绝大多数患者的摆位一致性总体较为满意,误差较小。OPS 相对于 CBCT 在摆位的便捷性方面具备明显优势,可有效降低摆位难度,减轻工作量。张羽祺 等4的研究显示,采用 OPS 进行摆位平均操作时间不到 1 min,而 CBCT 耗时约 1015 min。李明等11研究显示 OPS 摆位所需平均时间为(139.328.4)s。本次研究显示,OPS 的平均摆位时间仅(1.80.6)min,较 CBCT显著较短。上述研究及本次研究均提示 OPS 用于鼻咽癌放疗摆位省时省力,可降低操作难度,减轻医师工 作量。综上所述,OPS 用于鼻咽癌患者放疗摆位与 CBCT具备较好的一致性,可重复性好,且能避免 CBCT 导致的额外辐射剂量,实时监控摆位误差,缩短摆位时间,降低操作难度,提升治疗安全性与操作效率,具备较高的推广价值。参考文献1 梁智恒,李柱明,刘宁,等.1970-2019 年广东省中山市鼻咽癌发病和死亡分析.中国肿瘤,2023,32(4):272-278.2 Kurz C,Sss P,Arnsmeyer C,et al.Dose-guided patient positioning in proton radiotherapy using 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