腫瘤精確放療的擺位誤差及質控現狀

王 宇，汪延明，趙 惠

精確放療是基于高清晰度CT、MR或正電子發射計算機斷層顯像（positron emission tomography，PET）等圖像的精確定位、精確計劃、精確擺位、精確照射等一體化的三維治療技術。它的應用減少了靶區周圍正常組織器官的放射損傷，提高腫瘤區照射劑量，增加腫瘤的局部控制率[1]。判斷放射治療是否成功主要是看對腫瘤及周圍重要器官和結構進行準確的定位和實施精確的治療，高精度放射治療是放射治療的發展目標[2]。然而放療過程中存在很多影響準確度的因素，如模擬定位、勾畫靶區、制定計劃、實體驗證、擺位治療等各個環節都可能出現相應的誤差。與常規放療相比，精確放療對位置精度要求更高，既要使靶區得到足量的照射，又要使重要的組織和器官得到很好的保護，擺位技術成為放療質量的最后保證。而擺位所帶來的誤差，會使腫瘤靶區得不到足夠的劑量，產生局部復發或正常組織受到過量的輻射劑量而導致并發癥的增加。本文重點就放射治療擺位過程中常見擺位誤差的原因進行分析與探討，以便采取相應的質控措施，防止意外照射，提高放射治療質量。

1 精確擺位的重要性

精確放療的根本目標，在于給腫瘤區域足夠的精確的治療劑量，而使周圍的正常組織和器官受照射量最少，以提高腫瘤的局部控制率，減少正常組織的放射并發癥[3]。定位精度和治療精度是影響放射治療療效的關鍵性因素之一。擺位的準確性和正確重復性的質量保證和質量控制顯得非常重要，而實現這個目標的關鍵是對整個治療計劃進行精心的設計和準確的執行。擺位技術是放療過程中一個極其重要的環節，其目的在于重復模擬定位時的體位，并加以固定，以期達到重復計劃設計時確定的靶區、危及器官和射野的位置空間關系，保證射線束對準靶區照射[3]。但在放療擺位過程中存在著很多不確定因素從而導致誤差的產生。擺位誤差是指在放射治療過程中患者體位及線束對準過程中的不確定性所造成的誤差。放療過程中位置不確定性的影響因素主要歸納為二個方面：一是照射野位置的系統誤差。系統誤差是整個治療系統本身固有的、不能夠人為消除或減少的誤差，它是由治療計劃系統的三維重建精度、等中心坐標的計算精度、加速器的機械精度、擺位框架的制作精度、定位條件不一致以及設計、標記或治療輔助物如補償物、擋塊的位置誤差等因素造成的，如不及時糾正，此誤差將伴隨療程的始終，導致靶區邊緣劑量的不準確。二是照射野位置的隨機誤差。主要是指技術員在進行每次治療時的擺位狀態和分次治療時解剖位置的變化，如呼吸運動、膀胱充盈程度、腫瘤的增大或縮小等引起的差異[4]。每次治療時單獨產生的誤差稱為分次內誤差，多次治療時產生的誤差稱為分次間誤差。應用分次內誤差來定量評價每次擺位所產生的誤差，它對于劑量分布曲線的影響在于靶區與等劑量線的位置變化；分次間誤差用以評價整個治療階段的誤差，它對于整個治療的等劑量分布曲線的影響在于使得等劑量線的邊緣變得模糊，相當于增加了“半影”的區域。造成劑量模糊的主要原因是擺位誤差中的隨機誤差。如果對上述變化及誤差不給予充分的重視和及時地糾正，必將影響腫瘤實際照射劑量的分布，造成腫瘤脫靶和/或正常組織損傷增加，從而降低治療精度。很多統計結果表明擺位的隨機誤差大于系統誤差，擺位所帶來的偏差主要體現在隨機誤差。近年來，適形放療和調強放射治療在臨床上的應用更加廣泛，目前提出了“三精”的概念，即精確定位、精確擺位、精確劑量計算。由于適形放療時，射野在各個方向上均是不規則的，高劑量曲線與腫瘤靶區更加貼近，如果擺位誤差增大，將使腫瘤漏照的可能性增大；在調強放療時，不僅照射野是不規則的，而且照射野內不同點的劑量也是不同的，高劑量線更加集中于計劃靶區，而且可能存在一些熱點區域，而需要保護的危及器官劑量則迅速跌落至允許范圍內，治療擺位時如果誤差增大，不僅可能造成靶區漏照，也可能使得高劑量區移至危及器官的區域內，造成嚴重并發癥或后遺癥。腫瘤及周圍重要器官位置和形狀的精確確定，患者體位的良好固定和精細擺位，照射中糾正和跟隨呼吸運動引起的腫瘤位置和形狀的變化，將是調強適形放射治療能否取得成功的關鍵。所以在實際操作中，一方面要盡量采用更加精確的定位擺位措施和更加嚴格的質量保證（QA）程序，以減少擺位誤差；另一方面需采取一些措施減少由于器官運動或呼吸運動帶來的腫瘤（靶區）移位，當腫瘤鄰近重要器官（組織）時，減少腫瘤照射時總的不確定度顯得尤為重要[5]。可見控制擺位誤差對于保證放射治療的成功具有極其重要的意義。

近年來，電子射野影像系統（EPID）、CT等設備已可對靶區的不確定性進行更精確的研究，包括位置和劑量的驗證，并通過離線和在線兩種方式進行校正。新型的EPID安裝在加速器上，在進行位置驗證的同時，還可以進行劑量分布的計算和驗證。目前還有CT-加速器、呼吸控制系統如將治療機與影像設備結合在一起，每天治療時采集有關的影像學信息，確定治療靶區，達到每日一靶，即稱為影像學指導的放療（IGRT）。IGRT是目前非常先進的放療技術，它包括兩方面的內容：CT的時序掃描和加速器照射的時序控制。因CT掃描和加速器照射都加進了時間因素，該技術又稱為四維放射治療（4DRT），相應的 CT 時序掃描，稱為四維 CT（4DCT）。 圖像引導的放療是今后放療技術發展的方向。

2 國際輻射單位和測量委員會（ICRU）關于擺位誤差的概念

ICRU50號報告在將臨床靶區 （CTV）擴至計劃靶區（PTV）時指出應考慮下列因素：即組織移動和患者移動；組織大小和形態的變化；射線幾何特征的變化（如照射野大小、方向等）。在ICRU的補充部分及ICRU62號報告中，明確將擺位誤差與器官移動引起的誤差加以區分，引入了內靶區（ITV）和內擴邊（IM）的概念，以考慮器官在治療過程中CTV由于生理性移動及體積、形態、位置的變化，如呼吸、直腸和膀胱充盈程度的變化、吞咽動作、心跳、腸蠕動導致的CTV變化，這個過程是生理性的，不易被抑制和減少的。同時引入了擺位擴邊（SM）的概念，特指由于患者體位及治療線束對準過程所產生的不確定性（不準確或重復性差）而造成的誤差，其影響因數包括：①患者體位的變化；②設備的機械不穩定性（如準直器、機架或治療床的下垂）；③人為因素。以上因素在不同的治療中心有差異，即使同一單位的不同機器之間也有差異。使用體位固定裝置、加強質量保證管理、技術人員的經驗和技巧均可減少這一誤差。此外，不同的記錄和驗證措施（如適時影像）也可造成SM的差異。不同部位SM也不同，如腦瘤的SM很小。將內擴邊和擺位擴邊加以區隔，目的在于將二者分別進行研究和分析，減少內擴邊需要采取特殊的設備和方法，如呼吸門控裝置等，而減少擺位誤差則相對較易達到，通過培訓和加強責任心即可明顯減少這一誤差。

內部標志與外部標志的概念：內部標志是指解剖標志，如骨骼或氣腔，用于GTV和CTV的定位，也用于在影像設備、模擬機和治療機的準確擺位。外部標志位于體表或其附近可觸及或可看到的標志，也指與體位密切適形的固定裝置（如面罩、咬合器等）上的標志。外部標志通常與內部標志相符，但二者有時也存在差異。故技術員擺位時，務必將面罩等外部裝置與身體正確吻合好。

3 影響放療擺位精度的相關因素及質控措施

3.1 人的因素 人的因素是影響放療擺位的一個重要因素，它包括以下幾方面:

3.1.1 提高放療技術人員的專業素質加強放療技術隊伍的規范性建設 放療技術員專業素質的提高是提高放療擺位精確度的重要保證。技術員是放療計劃的執行者、是放療擺位工作的完成者，其本身的專業素質高低直接關系到放療擺位的質量[6]。

3.1.2 正確處理醫患之間的關系 努力贏得患者對放療工作人員的信任，使患者積極配合放療擺位，從而更進一步提高放療擺位精度的可靠性。

3.1.3 患者方面的因素 ①患者自身的身體狀況：自控能力強能堅持在治療時間內不移動，不咳嗽，能平穩呼吸的體位偏差小，反之則大；②患者因呼吸緊張、急促而使靶器官動度加大時，應給患者講清楚治療的方法和過程以消除患者的緊張；③胃和膀胱的充盈度不同時，對體表的標記也會產生移位影響，這種移位的影響在機架角0°時表現明顯（1～2 mm），

在 90°、270°水平對穿時影響小，故以 90°、270°水平對穿位激光等中心擺位線為主要參考為妥，囑患者盡量每次吃飯的飽漲、尿液的排空和定位時一致，以減少誤差[7]；④治療期間的體重變化也是不可忽略的因素，據報道，體重的增減使計劃靶區和實際靶區誤差可達10%以上[1]；因治療前、中、后體重的增加和減少（體重下降占多數）可嚴重影響靶區的精度，故每周測體重一次，如有變化，重新CT定位和設計治療計劃。

3.2 擺位方面

3.2.1 擺位誤差和器官移動 許多因素包括不可靠的擺位設備，CT與治療床之間形狀的不一致以及不同制作材料造成緩沖能力的不一致，使患者的擺位和最初設計之間存在系統誤差。由于擺位激光的寬度和技術員因素，使每天患者的治療體位與最初設計存在隨機誤差。一般來說各個部位的擺位誤差范圍在0～3 mm。擺位誤差包括各方向位移及三維的旋轉。減少擺位誤差的主要措施是體位固定技術。近來已出現不少新技術，如放療實時跟蹤系統、無定位框架影像引導、

三維超聲靶向設備配合CT、CT模擬結合數碼重建圖像等。目前，治療中計劃CT影像與平均器官位置之間的誤差已引起人們對器官移動誤差的興趣，且器官移動的范圍比平均器官位移更重要。器官變形和移動所造成的患者腫瘤靶區的不確定性是影響精確放療實施的一個難題。如前列腺癌患者每次照射的前列腺位置有較大差異性，產生這種前列腺空間位置的差異性主要與直腸充盈狀況有密切關系。前列腺每次治療的差異性不僅是空間位置有差異而且存在著前列腺的變形。前列腺空間活動三個方向也有不一致性，以前后方向為最大[8]。有作者在患者的直腸腔內放入氣球可以顯著降低前列腺的活動，從而將縮小腫瘤放療布野外放邊界[10]。目前資料顯示：放療中的器官移動和變形所造成的靶區不確定性是顯著影響放療計劃準確實施的最主要因素。器官移動可分為3種（對每個器官來說同時可有幾種移動）：①與體位有關的器官移動：指治療過程患者體位從坐位變為仰臥位等；②治療間器官移動：主要指靠近消化系統的器官，隨著胃腸道的狀態和患者體重的改變有不同程度移動，目前已有影像系統與治療機相結合，實施影像引導的放療；③治療中器官移動：主要指照射中呼吸和心臟跳動對胸、腹部器官的影響，如肺癌、乳腺癌、肝癌的放療均明顯受到呼吸影響，對那些因呼吸引起移動的器官一般需測量總的器官移動，即器官從吸氣到呼氣的總的位置變化。

3.2.2 擺位過程中體位的偏差是導致擺位誤差最常見的原因 曾經有學者計算過，照射中體位移動3 mm，療效會下降3.3%；移動5 mm，療效會下降18.4%；移動6 mm，療效會下降33.1%。因此如何降低放療擺位過程中的誤差成了放療界關注的問題。以下幾方面應引起大家的重視：①胸部腫瘤的擺位誤差主要發生在Y、Z方向，其中發生縱向移位的概率最高，其原因主要是因為胸部存在呼吸運動、心臟搏動以及腫瘤相關因素的影響如肺不張、阻塞性炎癥的變化，使得在等中心擺位時照射野完全重復有難度，加之雙上肢抱頭或置于身體兩側時沒有固定裝置，激光定位點不易完全對準，因而出現擺位偏差的概率高和移動度大，所以筆者認為胸部腫瘤的定位設野，除了需一定的安全變界外（特別是上下界），有條件還需加呼吸壓束帶及固定裝置，目前可以用心電門控多排CT來解決心臟搏動的影響，更重要的是利用呼吸門控系統來控制呼吸，如用體表定位標記來顯示胸腹運動，用視頻照相機記錄胸腹運動，再用治療機上實時定位處理系統來控制放療，也有報道可以采用自主屏息以限制器官運動,對于肺部腫瘤尤為重要[10]；②腹部腫瘤擺位的偏移主要發生在X、Z方向，主要與腹式呼吸、胃內容物的多少、消化道的充盈程度有關，視情況可采用腹部加壓，Lax等對17例患者進行X射線檢查，在平靜呼吸狀態下，膈肌Z軸方向的運動范圍是1.5~2.5 cm，通過腹部加壓，可將膈肌運動度減少到5~10 mm；③盆腔腫瘤擺位的偏移也主要發生在X、Z方向，主要是下肢固定不到位、兩腿分開寬度的影響（主要導致X方向偏差）、皮膚標記相對于骨盆的移動、皮下脂肪層的厚度與張力、臀部肌肉收縮和松弛狀態、腹式呼吸以及膀胱充盈程度等多種因數有關，因此也應給予適當的固定裝置以做到正確擺位；④每次治療時，胃腸道、膀胱的充盈程度和CT定位時相同；⑤對于肥胖患者，擺位誤差往往大于體形正常者，因此在有條件的情況下，每日擺位時在線獲取射野圖像并及時糾正。

在實際治療過程中，擺位誤差是難以避免的,所以應針對誤差產生的原因，有的放矢，采取相應的質控措施，努力減少擺位誤差，提高擺位準確性。

3.3 偶然誤差 擺位做標記線時記號筆的粗細和個人視覺不同所產生的視覺誤差；患者放療過程中體態變化、體模熱脹冷縮所產生的誤差；激光燈受到震動等影響產生的位移而造成的誤差；由于儀器儀表中的磁性材料的磁滯、彈性材料遲滯現象，以及機械結構中的摩擦和游隙等原因而產生的回程誤差；擋鉛托架長期磨擦造成的不規則的縫隙，當GANTRY旋轉到270°和90°的時候，鉛塊自身的重量將使得縫隙所帶來的誤差成為最大[2]。

3.4 技術方面 放療中采用何種固定技術十分關鍵，體膜或面膜優于真空袋固定，真空袋固定優于無固定裝置。網膜固定組偏差率最小，因為其十字線標記在熱網膜上，解決了患者自主及不自主移動，因此其體位重復性遠遠好于其它固定技術；真空袋固定技術的偏差率為6.7%，個別真空袋緩慢漏氣和十字線標記在皮膚上，患者由于吞咽、咳嗽及不自主移動也造成細小的改變；無固定或簡易沙袋固定的偏差率可達26.5%，主要因素是固定差，擺位時間長，患者由于吞咽、咳嗽及不自主移動造成的。實際工作中盡量使用面網固定技術。

3.5 科學有序的擺位方法是提高放療擺位精度的有效舉措對于初次放療的患者，在擺位前，特別是在定位擺位前，應主動與患者勾通，消除患者對治療的恐懼心理，向患者說明積極配合擺位對治療的重要性，并耐心指導患者配合擺位的方法及在擺位中的注意事項，贏得患者的信任，這是放療擺位的首要前提。在日常放療擺位中，正確的方法應該是應在機器床面較低的情況下，先把固定裝置放置在治療床面的適當位置，讓患者按治療要求躺在治療床上，先目測糾正患者的體位是否躺正躺平，需要糾正時，由于床位較低，可以很方便地加以糾正，不易造成患者的皮膚牽拉變形。并且要初步對齊人體上與固定裝置上的標記線，然后升床在激光燈下只要稍做調整，就能擺準體位，從而保證了治療擺位的質量。有些患者因身體健康情況及生理條件不同，不能按規定體位要求，只好根據不同情況來定所需體位，再行體位固定。總之，對擺位的要求就是要讓治療體位盡可能重復計劃靶區時的定位體位。

3.6 定位框架和真空負壓袋是保證重復定位和擺位的基礎真空袋要密封好，在整個治療過程中，要避免患者身上帶有金屬物，治療完畢要把真空袋放置到安全的地方，以免破壞導致無法使用或漏氣變軟降低定位精度，若發現真空袋變軟，應及時采取補救措施，同時應避免患者在進出定位框架時，按壓定位框架，防止定位框架變形[11]。

3.7 設備方面 放療設備的因素是保證放療擺位的基礎和保障，它包括以下幾個方面：

3.7.1 放療機器的日常維護和質檢 任何一臺放療機器在使用 前，它的機械和幾何參數都要通過嚴格的檢測與調整，達到標準要求時才能投入到臨床使用。在臨床使用過程中，也必須按規定建立定期檢查常規，使其各項技術指標達到機器安裝驗收時的標準值。模擬定位機的機械和幾何條件與治療機必須相同，這是保證和提高放療擺位精度的首要條件。

3.7.2 激光燈的定期檢測與校正 激光燈用于腫瘤放療的位置校正，是用來提高放療擺位精度的重要手段。定期校對治療室內的激光燈是將擺位坐標置于加速器等中心的關鍵。

要保證治療床在三維方向運動時，兩側的激光燈“＋”字線的嚴格重合和天花板激光燈的垂直。如果兩側激光燈在擺位框架的等中心指針處有0.5 mm的偏差，則擺位框架給出的擺位等中心將偏離實際等中心0.25 mm，這種偏差的效果相當于使加速器等中心精度變劣。

3.7.3 加速器治療床面（網狀支架）和模擬機床面（平板式）的不一致 這也是導致擺位誤差的一個重要因素。由于加速器治療床面部分采用了聚脂膜網狀結構，使床的剛性可能降低，當患者治療位置較前或患者較胖時，床面出現一定程度向下傾斜，特別是某些因特殊治療需要將網狀床面推向一側時床面變形可能更大，對體表定位標記會產生一定影響，這種移位表現在患者的三個激光標記總是不能吻合一致。因此必須及時加以糾正，必要時可使用適當的固定裝置，使擺位誤差減小到最低限度。

3.8 改進劃線器具 線跡寬度應<1 mm，并統一在射野的內或外，同時，患者四肢上的定位標志應盡可能使其延長線標于不易移動的體表部位，以利于擺位操作。

3.9 加強工作人員之間的溝通與交流 通過與醫師、物理師及維修人員的密切配合來確保技術員對擺位誤差的控制。

隨著放療進一步的發展，各種基于圖像引導的放療技術（IGRT）不斷出現并陸續應用于臨床。它解決了由于多種因素的制約下，如擺位的隨機誤差、組織器官的運動以及器官的形變等而造成實際照射與治療計劃給出的劑量有不同程度差異的問題。其具體實現方式有在線校位、自適應放療、屏氣、呼吸門控、四維放療技術和實時跟蹤技術。在線校位和自適應放療技術可以處理擺位誤差和分次間的靶區移位。屏氣技術可以使靶區暫時停止運動。呼吸門控技術保證射線照射時靶區只在一個小范圍運動。4D放療技術以按計劃跟蹤的方式處理呼吸或其它原因引起的靶區運動。實時跟蹤技術可以實時探測、實時跟蹤各種原因引起的靶區運動，代表放療的理想境界[12]。總之，提高擺位質量，關鍵在于醫技人員高度的責任心和精湛熟練的擺位技術。無論儀器設備的功能怎樣完美高超，都不可能完全解決治療計劃執行中的全部問題，更不能完全替代人的因素。在照射過程中，如果治療機的工作和運行狀態正常，治療計劃也是精心設計的，那么治療計劃的執行精度完全控制在技術員手中，因此，技術員應有高度的責任心，同時在工作中還應不斷探索和總結，使擺位質量更精更高，才能促進放射治療質量的提高。

[1]于龍珍，翟振宇，沈君姝.體部腫瘤精確放療擺位誤差分析.中國醫學物理學雜志，2007，24(3):161-162.

[2]趙 銳，劉 海，王曉萍.放療中需要面對的各種誤差.當代醫學雜志，2008，5：70.

[3]殷蔚伯，余子豪.放射治療的質量保證與質量控制.腫瘤放射治療學.北京：中國協和醫科大學出版社，2008.205-206.

[4]于金明.二十一世紀的放射腫瘤學.中華腫瘤雜志，2002，24（6）：521-525.

[5]葉建紅，王學濤.腫瘤調強適形放射治療技術進展.天津醫藥，2007，35(11)：878-880.

[6]應惟良，丁生茍，金 亮.淺談影響放療擺位精度的相關因素.井岡山醫專學報，2007，15(4):9-15.

[7]葉 容.放射治療中誤差產生原因及其校正方法.首屆全國放射治療技師大會論文集，2005，11:399.

[8]Yan D,Xu B,Lockman D,et al.The influence of interpatient and intrapatient rectum variation on external beam treatment of prostate cancer[J].Int J Radiat Oncol Biol Phys,2001,51:1111-1119.

[9]D’Amico AV,Manola J,Loffredo M,et al.A practical method to achieve prostate gland immobilization and target verification for daily treatment[J].Int J Radiat Oncol Biol Phys，2001，51:1431-1436.

[10]周桂娥，楊超鳳，李莉萍，等.主動呼吸控制系統在肺癌放療中的應用[J]. 中國醫藥導報，2007，4(29)：20-21.

[11]張偉娟，倪昕曄.食道癌三維適形放射治療中的擺位體會.中外健康文摘，2001，（17）：78.

[12]戴建榮，胡逸民.圖像引導放療的實現方式[C].第五屆全國腫瘤放療及綜合治療會議論文集，2006，5:192.