鼻咽癌進行圖像引導放療時不同配準方法對體位校正的影響

王詩琴，張書旭，余輝，譚劍明

廣州醫(yī)學院附屬腫瘤醫(yī)院 放療中心，廣東 廣州 510095

三維適形與調強放療技術的普遍應用，對放療擺位精度的要求更加高了。在臨床應用過程中，擺位稍一疏忽，則會出現(xiàn)“失之毫厘，謬之千里”的后果[1]。部分靶區(qū)不能得到足夠的劑量和/或高劑量區(qū)部分落在危險器官或正常組織區(qū)域。為提高擺位準確性，影像引導放射治療 (image guided radiotherapy,IGRT)的概念被提出，通過治療前擺位時或治療中采集患者身體結構圖像，與計劃設計時生成的CT數字重建圖像（digitally reconstructed radiograph，DRR）相比較，或糾正擺位，或調整射束，或修正計劃。使得治療更加符合腫瘤放射治療劑量學要求。IGRT是一種治療原則的總稱，并不是一種單一技術的簡稱，實現(xiàn)IGRT有多種途徑，有簡單也有復雜，投入也不一樣[2]。電子射野影像裝置 (electronic portal image device，EPID)是最早開發(fā)使用的，最簡單的影像引導裝置[3]，技術已經比較成熟，性價比較高[4,5]。我院于2008年10月安裝投入使用一臺Varian公司生產的醫(yī)用電子直線加速器，配置EPID和相關圖像處理軟件，該軟件具有自動圖像配準和手動微調的功能。為充分研究其臨床應用空間，我科對其進行了一系列的實驗。本次實驗針對我院放療科醫(yī)生不同的配準方法進行比較分析。

1 材料與方法

1.1 病例資料

2008年10月至2008年12月期間，在Varian-23EX醫(yī)用電子直線加速器上進行圖像引導放療的鼻咽癌病人37人（男28人、女9人，其中有10人進行過兩段放療）。所有患者經CT掃描后，在放療計劃系統(tǒng)中進行90°/270°面頸聯(lián)合不規(guī)則野設計，同時生成相應射野的數字重建圖像（DRR），將放療計劃經網絡系統(tǒng)傳輸至加速器控制電腦，按計劃設計進行擺位、照射。用EPID雙曝光法拍攝患者在治療體位的射野照射區(qū)域及外擴4cm的周邊組織結構圖像，獲得側位定位片和相應角度的CT數字重建片總計47組。將EPID拍攝的圖像與計劃系統(tǒng)生成的相應射野的DRR圖像進行配準。根據誤差大小，必要時調整患者體位。

1.2 圖像配準

實驗中采用了四種不同的配準方法：方法A：利用23EX的Varis網絡系統(tǒng)工作平臺，將窗寬/窗位設置為自動模式 (即auto-window-level )，按照軟件操作手冊指示，用軟件的自動配準功能對DRR和EPID圖像進行灰度配準。方法B：在自動窗寬/窗位條件下，結合臨床經驗將配準參考點定為第一頸椎體前緣中點，用軟件對配準參考點進行自動配準。方法C：在方法A的基礎上，手動調節(jié)窗寬窗位后，進行自動圖像灰度配準。方法D：在方法B的基礎上，手動調節(jié)窗寬窗位，以第一頸椎體前緣中點作為配準點進行配準。經過圖像配準后，分別得到靶區(qū)在X軸和Y軸方向上的擺位誤差。

1.3 數據處理

把實驗中所得到的靶區(qū)在X軸和Y軸方向上的擺位誤差值導入統(tǒng)計軟件SPSS13.0中，計算四組數據的均值和標準差，并將方法A與B、A與C、B與D、C與D所得到的靶區(qū)在X軸和Y軸方向上的擺位誤差分別進行配對樣本t檢驗，比較是否存在統(tǒng)計學差異，以P<0.05為差異具有統(tǒng)計學意義。

2 結果

將統(tǒng)計結果列于表1和表2。

表1 不同配準方法所得靶區(qū)在X軸和Y軸方向上的擺位誤差均值和標準差 （單位：mm）

表2 不同配準方法所得靶區(qū)在X軸和Y軸方向上的擺位誤差的統(tǒng)計分析結果

3 討論

如表1所示，在X軸方向上，四種不同配準方法所得靶區(qū)擺位誤差的均數和標準差數值較小，說明擺位過程中，升床帶來的擺位誤差不大。而在Y軸上靶區(qū)位移方向均是向負方向，這提示可能存在擺位操作的習慣誤差，也可能機器和軟件系統(tǒng)存在系統(tǒng)誤差。不同配準方法得到的Y軸方向上擺位誤差的均值差異較大，在影像質量受限的方法B中，Y軸方向擺位誤差均數明顯大于其他組，其最大擺位誤差超過9mm，說明放療擺位時進床和病人躺在床上的位置、以及醫(yī)師放療前進行的在線校正對擺位誤差影響明顯。實驗結果表明，不同病例的個體差異明顯，治療在計劃設計，擺位校正時都應該考慮這一點，針對不同的病人，采用個體化的方法進行擺位校準。

從表2可見，單純使用灰度骨性對比與結合醫(yī)療經驗選擇這兩種方法，在限定了影像質量的情況下（如同一窗寬窗位條件），配準結果差異非常明顯。當有影像軟件幫助時，配準結果似乎又有更進一步的改善，但對于僅按軟件操作手冊指示對兩組圖像進行骨性標志的灰度配準時，即使窗寬窗位調整，也沒有帶來明顯的改善，對于方法C與方法D中的結果，可以用表一的結果來解釋，因為X軸方向產生的擺位誤差比Y軸方向更小，所以是陰性結果。

由于EPID拍攝的擺位圖像是兆伏級X線影像，該圖像對空氣和軟組織的分辨率并不令人滿意，依靠骨性結構的灰度對比進行配準，配準精度和所需要時間會受各種因素的影響[6]，甚至會發(fā)生錯誤[7]。如在患者體內植入金標等標記，會對配準結果有所改善，但也會有一定的應用限制[8,9]。對于頭頸部放療而言，重要組織和器官密集，同時存在很大的個體差異，正是因此，促進了更清淅的KV級X線圖像技術在放療體位校正中的應用[10]。對于臨床治療中，如何在有限的時間內，快速準確地進行在線校正擺位誤差是非常重要的。相對于蝶竇、斜坡等解剖結構，第一頸椎受窗寬窗位影響相對較小，不需要花太久時間調節(jié)便可以較準確地確定和配準。先進的影像技術能大大提高醫(yī)療質量，并提供一個標準化的平臺，但完全依賴硬件是不可取的，醫(yī)療經驗仍然是擺位的重要因素，本研究表明，鼻咽癌進行圖像引導放療時的體位校正，以第一頸椎椎體前緣中點作為圖像配準參考點比較適宜。

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