機載影像系統分析體部腫瘤放療擺位誤差的臨床觀察

梁永君，井小會，劉玉剛，郭運杰，楊麗麗，孔海燕

(平頂山市第一人民醫院腫瘤科，河南平頂山467000)

機載影像系統分析體部腫瘤放療擺位誤差的臨床觀察

梁永君，井小會，劉玉剛，郭運杰，楊麗麗，孔海燕

(平頂山市第一人民醫院腫瘤科，河南平頂山467000)

目的 通過直線加速器機載影像系統分析體部腫瘤放療期間產生的擺位誤差，測量臨床靶體積(CTV)到計劃靶體積(PTV)邊界的大小。方法 應用直線加速器治療55例體部腫瘤。放療前獲取錐形束CT(CBCT)圖像，將該圖像與計劃CT圖像相匹配，計算平移和旋轉誤差。結果 胸部腫瘤平移誤差在左右(x)方向、頭腳(y)方向、前后(z)方向分別為 ( －0．309 8 ±3．706 7)mm、(0．500 1 ±5．958 7)mm、(0．161 0±4．512 6)mm;腹部腫瘤分別為( －0．392 7 ±2．601 2)mm、(0．872 1 ±5．600 1)mm、(0．110 3 ±3．297 8)mm;旋轉誤差在胸部和腹部腫瘤分別為(0．218 3 ±1．502 8)°、( －0．198 9±1．596 6)°。結論 CTV 到 PTV胸部腫瘤外放邊界值在x方向、y方向、z方向分別為7 mm、11 mm、8 mm為宜;腹部腫瘤分別為5 mm、10 mm、6 mm為宜，可以包括90%的擺位誤差。

擺位誤差;機載影像系統;錐形束CT

腫瘤放療過程中一些不確定因素可影響其精確度，擺位誤差是其中之一，其可影響腫瘤照射劑量的分布，造成腫瘤照射劑量不足，甚至脫靶，導致治療后復發。圖像引導放療(image guided radiation therapy，IGRT)是一項新的放療技術，該技術將機載影像系統和直線加速器相結合。旨在減少放療時的擺位誤差，校正治療時腫瘤和正常組織運動產生的誤差，改進靶區劑量分布。我們應用的機載影像系統是三維圖像引導設備千伏級錐形束CT(CBCT)，用其獲取55例體部腫瘤患者分次間擺位誤差數據，為體部腫瘤的臨床精確治療提供依據。

1 材料與方法

1．1 材料 選擇2009年12月至2011年6月在我科調強放療體部腫瘤患者55例，所有病例均經細胞學或病理學確診;年齡28～75歲，平均年齡61歲;其中男性31例，女性24例。胸部腫瘤43例:肺腺癌19例，肺鱗癌16例，肺腺鱗癌1例，肺轉移癌7例;腹部腫瘤12例:宮頸癌7例，腹腔淋巴結轉移癌5例。ECOG分級:1～3級。放療前行血常規、肝腎功能、心電圖等檢查正常，無放療禁忌。

1．2 方法

1．2．1 定位 CT模擬定位機定位，真空體模固定，根據患者頭型、頸部長短等從A、B、C、D、E等5種型號的塑料頭枕中選用合適的頭枕，讓患者仰臥于定位床上，使患者處于舒適自然的體位。每0．5 cm掃描1次，掃描范圍包括靶區及靶區上下5 cm。

1．2．2 擺位誤差檢測 整個治療過程中每周治療前對患者的擺位進行檢測，檢測時激光線、源皮距與皮膚體模標記相符合。CBCT在不同機架角度掃描獲取一系列圖像，重建成三維容積圖像，將CBCT圖像與計劃CT所生成的三維圖像進行配準，利用獲得的配準差值分析擺位誤差的大小及其在不同周次間的差異。

1．2．3 擺位誤差分析及調整 使用Varian公司的機載影像系統(on-board imager，OBI)圖像配準軟件。胸部腫瘤采用軟組織自動匹配。腹部腫瘤采用骨性或軟組織匹配。以照射野中心點為坐標原點，設水平側野照射時患者左右方向為x軸，頭腳方向為y軸，體部前后方向為 z軸，旋轉位移為 r。每周治療前獲取的CBCT圖像，與計劃CT中相應的三維體積進行匹配，OBI系統圖像分析軟件自動顯示誤差結果。為了避免測量過程中不同觀察者對測量所帶來的差異，測量時由2人同時觀察每一幅圖像，確定其誤差的大小。照射野與標準參考圖位置一致為擺位正確(0移位)，移位≤5 mm為擺位偏差，可以執行放療，擺位誤差＞5 mm，需分析原因，以等中心點作為參考點移動治療床糾正誤差，再次驗證合格后進行治療。

1．2．4 統計學處理 采用SPSS 13．0軟件進行統計分析。根據文獻［1]推薦方法，用均值表示系統誤差，標準差表示隨機誤差。

2 結果

2．1 全組擺位誤差 全組患者在每周放療前CBCT拍攝255次圖像(胸部腫瘤196次，腹部腫瘤59次)，并將此圖像與計劃CT圖像進行匹配，有152次在x、y、z軸方向上平移誤差小于5 mm，其中胸部腫瘤115次，腹部腫瘤37次;有211次旋轉誤差小于2°，其中胸部腫瘤165次，腹部腫瘤45次。

2．2 胸部腫瘤擺位誤差分布 43例患者共進行196次CBCT圖像匹配，4個方向均值、中位數和眾數差別很小，說明數據呈正態分布。見表1。

2．3 腹部腫瘤擺位誤差分布 12例患者共進行59次匹配，4個方向均值、中位數和眾數差別很小，說明數據呈正態分布。見表2。

3 討論

適形調強放療提高了放療的定位精度、擺位精度和照射精度，使靶區的照射劑量最大、靶區外周圍正常組織受照射劑量最小、靶區的劑量分布最均勻。其臨床結果是:明顯提高腫瘤的局控率，并減少放療毒副反應。但放療過程中的一些不確定因素影響腫瘤實際照射劑量的分布包括擺位誤差，即使是固定較好的頭頸部腫瘤也不能完全避免;腫瘤和周圍正常組織的移位;有可能在影像診斷和計劃階段及實際治療階段出現錯誤資料傳送，其中擺位誤差是設定邊界的最主要因素［2－3]。

表1 胸部腫瘤x、y、z方向平移擺位誤差結果(mm)和旋轉擺位誤差結果(°)

表2 腹部腫瘤x、y、z平移擺位誤差結果(mm)和旋轉擺位誤差結果(°)

通常將擺位誤差分為系統誤差Σ、隨機誤差σ。系統誤差與設備有關，如不可靠的擺位設備、CT定位機、放療機，以及不同材料造成緩沖能力的不一致等。該誤差可以通過經常性地校準設備、降低CT掃描層厚、層距等來降低。隨機誤差與患者及擺位有關，主要包括:器官運動、變形，患者的運動、體形的變異，體表劃痕的寬度和技術員的因素。IGRT是近年發展起來的用于進行射野定位驗證以減少照射誤差的新技術，使用IGRT進行驗證并校正是減少擺位誤差的最好辦法。

OBI系統在每周治療前通過對照射野影像與模擬定位片或治療計劃系統產生的數字重建影像進行比較，清楚顯示照射區內腫瘤靶區、周圍正常組織的三維結構圖像，驗證患者治療時照射野位置的準確性，并能精確計算出每次等中心的三維方向上的實際誤差值，對有效提高治療精度有重要價值［4－6]。擺位誤差不僅表現為三維方向的平移，還表現為靶區的旋轉。

本研究結果顯示，使用OBI測量體部腫瘤常規放療的擺位誤差具有較好的臨床應用價值。胸部腫瘤患者每周治療前測量的196組數據中，所有誤差數據均呈正態分布，在 x、y、z、r方向的最大誤差分別為 8．9 mm、14．8 mm、14．0 mm、3．8°，x、y、z方向 ＞5 mm 的誤差所占百分比分別為 11．00%、34．77%和 20．01%。＞2°的旋轉誤差所占百分比為15．12%。腹部腫瘤患者測量共59組數據中，在x、y、z、r方向的最大誤差分別為5．7 mm、14．9 mm、5．8 mm、3．9°，x、y、z方向 ＞5 mm的平移誤差所占百分比分別為6．56%、24．84%和8．31%，＞2°的旋轉誤差所占百分比為23．63%。以上數據表明，在體部腫瘤放療擺位時，每周治療前CBCT對發現較大的擺位誤差并及時糾正有重要的臨床意義。我們對誤差＞5 mm的患者在CBCT下進行了實時擺位誤差糾正。使用機載影像系統，在治療時采集有關的影像資料，確定治療靶區和重要結構的位置、運動，并在必要時進行位置和劑量分布的校正，既能直接客觀地反映整個放射治療過程的擺位情況，指導正確擺位，又能及時糾正明顯的擺位誤差，方便準確，提高了擺位的精度。

實際工作中，體部腫瘤放療時產生的擺位誤差是不可避免的，我們認為可以通過以下幾種方式減小擺位誤差:1)采用呼吸限制的方法來減少呼吸運動的影響;2)加用呼吸壓束帶或腹部加壓以減少膈肌運動;3)使用上肢固定裝置，腹盆部腫瘤可使用腿部固定裝置;4)治療時，盡量使胃腸道、膀胱的充盈程度和定位時相似;5)患者每周稱體質量，如有體質量下降或增加應重新CT定位，重新設計治療計劃;6)肥胖患者的擺位誤差往往大于正常人，若條件允許，每天擺位時行CBCT并及時糾正。

［1]Gilhuijs KG，van de Ven PJ，van Herk M．Automatic three-dimensional inspection of patient setup in radiation therapy using portal images，simulator images，and computed tomography data［J]．Med Phys，1996，23(3):389 －399．

［2]Jin JY，Ajlouni M，Chen Q，et al．A technique of using gated-CT images to determine internal target volume(ITV)for fractionated stereotactic lung radiotherapy［J]．Radiother Oncol，2006，78(2):177－184．

［3]Yan D，Lockman D，Martinez A，et al．Computed tomography guided management of interfractional patient variation［J]．Semin Radiat Oncol，2005，15(3):168 －179．

［4]Mackie TR，Kapatoes J，Ruchala K，et al．Image guidance for precise conformal radiotherapy［J]．Int J Radiat Oncol Biol Phys，2003，56(1):89 －105．

［5]Brock KK，Dawson LA，Sharpe MB，et al．Feasibility of a novel deformable image registration technique to facilitate classification，targeting，and monitoring of tumor and normal tissue［J]．Int J Radiat Oncol Biol Phys，2006，64(4):1245 －1254．

［6]Létourneau D，Wong JW，Oldham M，et al．Cone-beam-CT guided radiation therapy:technical implementation［J]．Radiother Oncol，2005，75(3):279 －286．

Clinical Observation of the Setup Errors by on Board Imager in Body Tumors Treated with Radiotherapy

Liang Yongjun，Jing Xiaohui，Liu Yugang，Guo Yunjie，Yang Lili，Kong Haiyan
(Department of Oncology，the First People’s Hospital of Pingdingshan，Pingdingshan 467000，China)

Objective To analyze the setup errors by a linear accelerator on board imager in body tumors treated with radiotherapy，measuring the clinical target volume(CTV)to planning target volume(PTV)the size of the border．Methods The application of linear accelerators to treat 55 patients with body tumors．Radiotherapy for cone-beam CT(CBCT)images，the images and planning CT images to match，to calculate the translational and rotational errors．Results Chest tumor translation error on left-right(x)，head-feet(y)，before-after(z)direction were( －0．309 8 ±3．706 7)mm，(0．500 1 ±5．958 7)mm，(0．161 0 ±4．512 6)mm，respectively;abdominal tumors were( －0．392 7 ±2．601 2)mm，(0．872 1 ±5．600 1)mm，(0．110 3 ±3．297 8)mm，respectively．Rotation errors in the chest and abdominal tumors were(0．218 3 ±1．502 8)°，( －0．198 9 ±1．596 6)°，respectively．Conclusion For the chest tumor，the appropriate CTV to PTV putting boundary value in the x direction，y direction and z direction are 7 mm，11 mm，8 mm，respectively;abdominal tumors，5 mm，10 mm，6 mm，respectively;it can include the setup errors of 90%．

setup error;on board imager system;cone beam CT

R730．55

A

1673－5412(2012)04－0335－04

2012－02－11)

梁永君(1970－)，男，碩士，主治醫師，主要從事腫瘤放化療研究。E-mail:liangyj700608@163．com