研究目的:鼻咽癌是亚洲特别是我国常见的恶性肿瘤。鼻咽癌的发病位置隐匿、周围毗邻重要器官,难以行根治性手术治疗,但对放化疗敏感性较高,因此,放射治疗是初治鼻咽癌患者首选的治疗方案。但由于普通放射治疗的靶区剂量分布不均匀,周围正常组织的受量较高,使得患者近期及远期不良反应较多,严重影响患者生活质量。三维放疗技术,尤其是近十几年来发展起来的调强放疗和图像引导的调强放疗技术,在剂量分布、治疗的精确性和正常组织保护等方面明显优于二维放疗,在鼻咽癌的放疗中己成为主要放疗技术。但由于鼻咽部的解剖结构复杂,目前常用的静态调强放疗技术,在治疗的精准程度、正常组织保护方面等仍有待提高。特别是随着鼻咽癌治疗水平的进步,患者的生存期逐渐延长,提高放疗精度,改善患者的生活质量,成为鼻咽癌放疗中越来越重要的问题。螺旋断层放射治疗(Helical Tomotherapy,简称TOMO)是一种新型的调强放疗的方式。该放射治疗系统是将一台医用直线加速器的主要部件安装在螺旋CT的滑环机架上,属于目前唯一采用放射治疗与CT同源的影像引导放疗系统。这种设计理念使得TOMO系统集IMRT(调强放射治疗)和IGRT(图像引导放射治疗)技术于一体,以螺旋CT旋转扫描方式,结合断层影像的导航调校,从而实现在40 cm×160 cm调校范围内的剂量分布,而无需担心肿瘤病灶的分布、位置和形状,是现代影像引导放疗的典型代表。鼻咽部结构精细复杂,放疗前对于病灶的大小、浸润范围的判断对于放疗至关重要。近年来,随着影像技术的进步,尤其是磁共振技术及PET-CT等的发展,提高了对鼻咽癌原发病灶及颈部淋巴结的良恶性的诊断效能,为准确的判断疾病分期以及放射治疗靶区勾画、提高放射治疗的精度提供了很好的依据。PET-CT价格昂贵,且大多数医院不配备。磁共振技术无辐射、价格相对较低,且具有良好的组织分辨率和多序列扫描等优势,在头颈部肿瘤的诊治中得到广泛的应用。其中,新近出现的功能磁共振技术:体素内不一致运动成像(intravoxel incoherentmotion,IVIM)技术,不仅可以更好的鉴别肿瘤与炎症、判断肿瘤与正常组织的分界,而且将放疗前后的影像学对比,还可较早的发现肿瘤组织血供及代谢状态的改变,为判断肿瘤对放射治疗的敏感性、个体化制定放疗计划提供依据;功能磁共振还可以通过正常组织的代谢水平的变化,较早期发现正常组织损伤,为尽早干预、减少放疗不良反应提供帮助。本研究拟基于TOMO放疗技术和IVIM-MRI技术,通过提高放疗定位的精准性和计划制定实施的精准性进行鼻咽癌放疗,着重探讨集调强放疗和图像引导于一身的螺旋断层放射治疗在鼻咽癌放疗中的应用,从剂量学方面与静态调强(以下称为IMRT)进行全面细致的比较,并研究了其图像引导的配准方法及摆位误差,客观全面的评价螺旋断层放疗在鼻咽癌放疗中的优缺点。同时以IVIM技术,研究鼻咽癌放疗前后肿瘤组织及腮腺组织弥散、血流灌注状态等的改变,判断肿瘤放疗敏感性及腮腺分泌功能的变化,为后续研究其在肿瘤复发的预测和诊断中的意义奠定基础。研究方法:1、回顾性分析2015-03--2016-11在南京鼓楼医院肿瘤中心接受放射治疗的初治鼻咽癌患者,经病理证实为鼻咽鳞癌,按照AJCC第七版分期为II期～IVb期,患者有放疗指征,且接受TOMO治疗。(1)分别制定7野静态调强放疗计划和9野静态调强计划,与TOMO治疗计划比较,分析肿瘤区剂量的HI和CI、各危及器官的受照射剂量的不同;(2)TOMO放射治疗前患者需接受MVCT扫描,将MVCT图像与定位CT图像进行图像配准,有骨配准、骨与软组织配准、全部像素配准等三种自动配准方式。随机选取15例患者的110组图像,分别采用三种配准方式与手动配准进行比较,分析鼻咽癌TOMO放疗中各种配准方式的优劣;(3)分析手动配准后的各个方向的摆位误差,为靶区勾画时CTV的外放边界提供依据。2、选择2015-03-2016-11在南京鼓楼医院就诊的初治鼻咽癌患者,经病理证实为鼻咽鳞癌,按照AJCC第七版分期为I期～IVb期。患者有放疗指征,接受静态调强放疗或者TOMO治疗,照射剂量为70Gy～74Gy/35次～37次。分别在患者放疗前及放疗结束后1个月行磁共振检查,扫描序列包括:冠横两方位T2压脂序列、横断位T1和T2加权成像序列、冠横矢三方位T1压脂增强序列以及横断位DWI和IVIM磁共振成像序列。IVIM磁共振成像序列在钆双胺对比剂注射之前进行扫描。将IVIM图像导入DWI-Tool后处理软件处理,选择肿瘤区(鼻咽原发灶或颈部淋巴结)、正常组织(腮腺)作为感兴趣区域(region of interesting,ROI),分别计算IVIM参数D、D*、f,比较其与ADC值的一致性;比较同一患者在放疗前后肿瘤区及正常组织血流灌注情况的变化,以及采用不同放疗技术的患者之间的差别。研究结果:1、TOMO在鼻咽癌放疗中的优势:1.1分别制定了 31例患者的TOMO放疗计划、7野调强计划和9野调强计划,结果显示:(1)适形度指数CI:TOMO平均为0.85±0.02,均优于9野IMRT(0.81±0.05,P<0.001)和 7 野 IMRT(0.78±0.03,P<0.001);(2)均匀性指数HI:TOMO平均为0.06±0.01,显著优于9野IMRT计划的HI(0.15土 0.028,P<0.001)和 7野 IMRT(0.15±0.03,P<0.001);(3)各危及器官受量:TOMO显著减少了颌下腺、脑干、脊髓、右侧内耳等受照射剂量,腮腺、晶体、视神经等受照射剂量略高,但均在耐受剂量以内。1.2 随机选取15例病人110组MVCT扫描图像数据,所选数据符合正态分布。三种自动配准技术及手动配准的摆位误差提示,在鼻咽癌的治疗摆位中,骨配准技术、骨与软组织配准技术优于全部像素配准;1.3 分析28例患者的856组MVCT验证的数据,提示鼻咽癌放疗中,在使用头颈肩模固定的情况下,各个方向的摆位误差平均分别为X(左右)方向为 1.668±0.464mm,Y(头脚)方向 1.777±0.454mm,Z(腹背)方向 1.272±0.474mm,沿身体长轴的旋转的角度为0.984±0.313°,95%的可信区间分别为1.577～1.759mm、1.688～1.866mm、1.179～1.365mm 和 0.923°～1.046°。2、IVIM技术在鼻咽癌治疗中的应用:共有50例患者入组。放疗后鼻咽原发灶的ADC、D和f值均显著升高,D*值变化不大。除了右侧腮腺D*值之外,放疗后1个月腮腺的ADC值和IVIM参数值均显著升高。除了 TOMO治疗患者放疗前后右侧腮腺ADC值显著高于IMRT治疗患者外,其他参数包括TOMO治疗患者放疗前后腮腺D值、D*值和f值变化率以及鼻咽原发灶ADC值和IVIM参数值变化率与加速器治疗患者均无显著差异。近期有效率(放疗后1个月)CR+PR为100%。中位随访19个月,2例患者出现治疗失败,1例为骨转移及局部复发,PFS为8个月;1例为局部复发,PFS为21个月。此2例复发的患者,其放疗前后ADC值、D值、D*和f值的变化均明显低于平均值。研究结论:1.TOMO放疗计划可显著提高肿瘤区内剂量分布的均匀性和适形度,从而有可能减少复发风险;TOMO计划可显著减少颂下腺、脑干、脊髓、部分内耳的照射剂量,可有效减少不良反应;鼻咽癌TOMO治疗的图像配准以骨配准技术或骨与软组织配准为最佳;鼻咽癌患者定位和治疗时使用头颈肩模固定体位,摆位误差在2mm以内;在靶区设计时由CTV外放至PTV的边界为2mm即可覆盖95%以上的肿瘤区域。2.IVIM磁共振成像可以很好地反映鼻咽癌患者放疗前、后腮腺及鼻咽原发灶的微观结构改变,为后续判断预后及及早发现肿瘤复发提供可行性。因随访时间较短,还需要进一步验证IVIM参数的变化与预后的关系。