IGRT技術(shù)在放射治療擺位中的應(yīng)用

吳冰，馬廣棟，王亮和

武漢大學(xué)人民醫(yī)院 放療科，湖北武漢 430060

IGRT技術(shù)在放射治療擺位中的應(yīng)用

吳冰，馬廣棟，王亮和

武漢大學(xué)人民醫(yī)院 放療科，湖北武漢 430060

目的研究圖像引導(dǎo)放射治療在實(shí)施過(guò)程中的擺位誤差。方法隨機(jī)選取腫瘤放療中心的70例患者，其中，頭頸部腫瘤23例，胸部腫瘤27例，腹部腫瘤20例，分別采用熱塑頭模和體模固定，全部行CT模擬定位，患者在放療期間第1周連續(xù)3次，以后每周1次，大分割放療者每次均做錐束計(jì)算機(jī)體層攝影術(shù)（CBCT）掃描。將采集的CBCT圖像與計(jì)劃系統(tǒng)所生成的CT圖像進(jìn)行比較，并分析擺位誤差。結(jié)果胸腹部擺位誤差最大，頭頸部擺位誤差最小。結(jié)論IGRT能夠做到真正意義上的精確治療，為精確放療提供技術(shù)保證。

圖像引導(dǎo)放射治療技術(shù)；擺位誤差；精確放療；直線加速器

圖 像 引 導(dǎo) 放 射 治 療（Image-Guided Radiation Therapy，IGRT）是繼三維適形放療和調(diào)強(qiáng)放射治療之后，又一新的放射治療技術(shù)。它是將放射治療機(jī)和影像設(shè)備結(jié)合在一起，在治療過(guò)程中采集病人的圖像信息，確定治療靶區(qū)和重要結(jié) 構(gòu) 的 位 置 運(yùn) 動(dòng)， 并 定 時(shí) 進(jìn) 行 位 置 和 計(jì) 量 分 布 的 校 正[1]。我科應(yīng)用 IGRT 技術(shù)進(jìn)行圖像引導(dǎo)，在放療中適時(shí)地采集CBCT（錐束計(jì)算機(jī)體層攝影術(shù)）圖像與模擬定位 CT 圖像做匹配比較，得出擺位誤差并糾正，取得了良好的效果。

1 材料與方法

1.1 一般臨床資料

隨機(jī)選取我院腫瘤放療中心自 2011 年 1～7 月的 70 例患者，其中，男 45 例，女 25 例，中位年齡 57 歲（40～86 歲）。頭頸部腫瘤 23 例，胸部腫瘤 27 例，腹部腫瘤 20 例。KPS（溶度積常數(shù)）≥ 70，有良好的自控能力。患者本人和家屬自愿參加并配合治療。所有患者均采用調(diào)強(qiáng)放療或三維適形放療。

1.2 CT定位掃描與計(jì)劃設(shè)計(jì)

頭頸部患者可選用單純頭架面模或肩頸聯(lián)合架面模，根據(jù)患者腫瘤的部位采用不同類型的枕托。胸腹部腫瘤患者使用真空墊相應(yīng)的碳纖維固定底座。采用CT模擬定位，將 CT 圖 像 通 過(guò) 網(wǎng) 絡(luò) 傳 輸 至 VARIAN Eclipse TPS 工 作 站，由放療醫(yī)生勾畫靶區(qū)及危及器官，之后物理師制作放療三維或調(diào)強(qiáng)計(jì)劃，然后傳至直線加速器。

1.3 CBCT圖像獲取

在放療期間，第1周連續(xù)3次，以后每周1次，大分割放療者每次均做 CBCT 掃描。放療技師將病人依據(jù) CT 定位數(shù)據(jù)重新擺位，按照放療計(jì)劃坐標(biāo)擺位至腫瘤中心。利用 VARIAN OBI（機(jī)載影像）系統(tǒng)進(jìn)行 CBCT 掃描，根據(jù)不同的人體厚度調(diào)節(jié)照射參數(shù)，CBCT圖像使用全分辨率重建模式，重建層厚 2.5 mm，整個(gè)掃描過(guò)程約 1 min 左右。頭頸部腫瘤使用全扇束掃描模式，掃描范圍 360°，配合使用全蝶形濾線柵，胸腹部使用半扇束掃描模式，掃描范圍200°，配合使用半蝶形濾線柵。

1.4 匹配區(qū)域與匹配方式

使用 VARIAN 公司的 OBI系統(tǒng)圖像配準(zhǔn)軟件進(jìn)行配準(zhǔn)，采用自動(dòng)配準(zhǔn)模式與手動(dòng)配準(zhǔn)模式。頭頸部腫瘤位置和周圍骨性結(jié)構(gòu)的位置相對(duì)固定，且整體呈近似剛性，考慮使用骨性配準(zhǔn)。鼻咽癌匹配區(qū)域上界、下界、側(cè)界、前界均與腫瘤邊界齊平，上界：約蝶竇上C4下緣，側(cè)界：包括下頜骨外輪廓，前界 ：約上頜竇 l/2，后界 ：平棘突后緣 ；匹配方式用骨匹配。其他頭頸部腫瘤匹配范圍的選取也都包括腫瘤及周圍較固定的骨性標(biāo)志。肺腹部腫瘤匹配區(qū)域上界、下界、側(cè)界、邊界齊平，匹配方式用灰度。

圖像配準(zhǔn)時(shí)由醫(yī)生和治療師根據(jù)骨性標(biāo)志和靶區(qū)位置進(jìn)行配準(zhǔn)。首先使用自動(dòng)配準(zhǔn)，然后再手動(dòng)微調(diào)，這樣在保證配準(zhǔn)精度的前提下，可以節(jié)約大量的配準(zhǔn)時(shí)間。分別比較采集的 CBCT 圖像與定位 CT 圖像的誤差，記錄前后方向、頭腳方向、左右方向的數(shù)值。對(duì)頭頸部任一方向誤差＞ 3 mm，胸腹部任一方向誤差＞ 5 mm 的病例，傳輸位置誤差至加速器，并移至新的治療位置。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析方法

所有數(shù)據(jù)采用 SPSS 17.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理。

2 結(jié)果

2.1 擺位誤差分析

本研究通過(guò) 70 例患者共進(jìn)行 696 次 CBCT 掃描，誤差分析，見表 1。354 次擺位 3 個(gè)方向擺位誤差值均≦ 3 mm，不需行治療前位置校正。結(jié)果顯示胸、腹部患者多數(shù)需位置校正后治療。

表l 696次CBCT掃描誤差分析

2.1.1 頭頸部腫瘤擺位誤差

頭頸部擺位誤差分析，見表2。

表2 頭頸部擺位誤差分析（mm）

通過(guò) 24 例頭頸部組患者共進(jìn)行 204 次 CBCT 掃描，X方向的擺位誤差較Y、Z軸方向略大，這可能與患者頸部活動(dòng)有關(guān)。但總體上來(lái)看，頭頸部的擺位誤差較小。

2.1.2 胸部腫瘤擺位誤差

胸部擺位誤差分析，見表3。

表3 胸部擺位誤差分析（mm）

通過(guò) 23 例胸部患者共進(jìn)行 256 次 CBCT 掃描，胸部由于心肺和呼吸活動(dòng)，較頭頸部擺位誤差明顯尤其是在Z軸方向。

2.1.3 腹部腫瘤擺位誤差

腹部擺位誤差分析，見表4。

表4 腹部擺位誤差分析（mm）

23 例腹部患者共進(jìn)行 CBCT 掃描 236 次，由于膀胱充盈及小腸的蠕動(dòng)，其擺位誤差與胸部相似。

3 討論

近年來(lái)隨著放射治療設(shè)備的改進(jìn)和計(jì)算機(jī)技術(shù)在放射治療領(lǐng)域的應(yīng)用，放射治療已進(jìn)入精確治療時(shí)代，主要包括三維適形放療 3DCRT 和調(diào)強(qiáng)放療 IMRT 技術(shù)，其關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)在于腫瘤靶區(qū)高度適形區(qū)與高劑量，劑量梯度陡峭，在靶區(qū)受到高劑量照射的同時(shí)正常組織僅受到低劑量照射從而得到保護(hù)，顯著提高治療效果。精確放療的實(shí)現(xiàn)取決于準(zhǔn)確的靶區(qū)確定，優(yōu)化的治療計(jì)劃設(shè)計(jì)和精確的治療實(shí)施等幾個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在一定意義上治療實(shí)施更為關(guān)鍵，因?yàn)闆]有精確的照射實(shí)施，再好的放療方案也只能停留在計(jì)算機(jī)計(jì)劃層面。

放療實(shí)施過(guò)程中最常見的不確定因素是每次靶區(qū)和周圍解剖結(jié)構(gòu)相對(duì)于照射野的位置變化，也是導(dǎo)致擺位誤差產(chǎn)生的主要原因[2]。對(duì)胸部腫瘤來(lái)說(shuō)，如果沒有呼吸門控的快速 CT掃描，那么在任何時(shí)候都不能得到靶區(qū)的真正位置[3]，這就意味著每次基于擺位誤差檢測(cè)的擺位校正是非常必要的。有關(guān)報(bào)道顯示由于腫瘤控制率（TCP）和正常組織并發(fā)癥概率（NTCP）曲線之間縫隙陡且狹窄，5%的劑量誤差可能導(dǎo)致 10% ～20%的腫瘤控制率變化，對(duì)于正常組織并發(fā)癥概率的變化則更大。因此，為保證腫瘤控制率，就要保證劑量誤差低至一定水平，放療前 CT掃描盡可能減少劑量誤差。IGRT 系統(tǒng)借助 OBI、CT、MRI、PET 和超聲等現(xiàn)代影像技術(shù)[4-5]，在分次治療擺位時(shí)和 (或 )治療中采集圖像和 (或 )其他信號(hào)，得到腫瘤靶區(qū)和正常器官形狀以及相對(duì)空間位置的信息，與計(jì)劃的原始信息相比對(duì)，發(fā)現(xiàn)誤差予以糾正，引導(dǎo)此次治療和 (或 )后續(xù)分次治療。

VARIAN 機(jī)器的 OBI系統(tǒng)目前在臨床主要用于 患者 治 療 位 置 的 修 正， 與 EPID（ 電 子 射 野 影 像 ） 系 統(tǒng)相比較，有著采集配準(zhǔn)方便，圖像質(zhì)量清晰，患者吸收 劑 量 較 小 ， 自 動(dòng) 化 程 度 高 等 優(yōu) 點(diǎn)[6]。 由 于 OBI 系 統(tǒng)射 線為 kV 級(jí)射線， 不僅可 進(jìn)行 DR 圖像與 DRR 圖像的二維骨性標(biāo)記配準(zhǔn)，而且還可進(jìn)行定位 CT圖像與CBCT 圖像的三維低密度組織配準(zhǔn)，進(jìn)一步提高了圖像在 三 維 方 向 的 配 準(zhǔn) 精 度 。 國(guó) 外 相 關(guān) 文 獻(xiàn) 報(bào) 道[7]：同 一部位采集的不同質(zhì)量的圖像使用自動(dòng)配準(zhǔn)模式會(huì)得到不同的配準(zhǔn)結(jié)果，OBI系統(tǒng)圖像質(zhì)量與機(jī)器參數(shù)、重建參數(shù)的選擇有著密切的關(guān)系，治療技師應(yīng)根據(jù)患者體 厚 調(diào)節(jié) kV 或 mAs。故治 療 技 師應(yīng)仔細(xì)查 閱 OBI說(shuō)明書，力爭(zhēng)采集最優(yōu)質(zhì)量的圖像。通過(guò)對(duì) OBI系統(tǒng)的使用，我們認(rèn)為使用 OBI系統(tǒng)可以提高擺位的精度，減少擺位誤差，在提高腫瘤控率的同時(shí)，減少周圍正常組織的照射量，提高治療比，對(duì)高精度放射治療非常有意義。圖像引導(dǎo)放射治療技術(shù)的廣泛應(yīng)用，為治療計(jì)劃得以正確的實(shí)施提供質(zhì)量保證，極大地提高了腫瘤靶區(qū)定位準(zhǔn)確度和擺位的精度，確保放射治療計(jì)劃完整、精確地實(shí)施，提高了腫瘤的局部控制率，更好地保護(hù)了重要組織和器官，減少了放射并發(fā)癥。

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Application of Image-Guided Radiation Therapy Technology for Setup Errors in Radiotheraphy

WU Bing, MA Guang-dong, WANG Liang-he
Radiology Department, Renmin Hospital of Wuhan University, Wuhan Hubei 430060, China

ObjectiveIn order to study the set-up errors of Image-Guided Radiation Therapy(IGRT)during radiation therapy implementation.MethodsRandomly selected 70 patients from the Tumor Radiotherapy Center, including 23 patients with head and neck tumor, 27 patients with thoracic tumor and the others with abdominal tumor, fixing the patients with thermoplastic head mold or body phantom, scanning them with CT simulative localization. During the radiotherapy, scanned the patients 3 times in the first week, and one time in one week later. Hypofractionated radiotherapy patients were also scanned with CBCT. Comparing CBCT images with CT images which generated by planning system and analyzing the setup errors.ResultsChest & abdomen setup errors are the largest and head & neck setup errors are the smallest.ConclusionThe IGRT can make precise treatment, and provide a guarantee to precise treatment in tumor radiotheraphy.

IGRT; setup errors; accurate radiotherapy; linear accelerator

R730.5

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2012.09.037

1674-1633(2012)09-0122-03

2012-03-19

作者郵箱：zqw@163．com