應用電子射野影像裝置對直腸癌患者放療擺位誤差分析

沈琪亮 張強克 凌昕

應用電子射野影像裝置對直腸癌患者放療擺位誤差分析

沈琪亮 張強克 凌昕

直腸癌單純手術治療5年生存率僅50%左右，失敗的主要原因是局部復發[1]。術前或術后的放射治療對提高局部控制率、降低復發率有重要意義。三維適形放射治療（3D-CRT）利用CT圖像重建的腫瘤三維立體結構，在不同方向設置一系列不同的照射野，并采用與病灶形狀一致的適形擋鉛，使得高劑量區的分布形狀在三維方向（前后、左右、上下方向）上與靶區形狀一致，同時也降低了病灶周圍正常組織的受照射劑量。因此，3DCRT在直腸癌治療中的應用也比較廣泛，但是從臨床靶區（CTV）到計劃靶區（PTV）需要外放多少距離，目前國內的文獻報道中還未達成共識[2-3]。本文通過測量直腸癌3D-CRT的擺位誤差，計算出符合本院直腸癌患者3D-CRT的CTV外擴數據，以減少在擺位過程中造成的系統誤差和隨機誤差。

1 資料和方法

1.1 一般資料 隨機選取17例直腸癌患者，其中男12例，女5例，年齡38～57歲；術前放療6例，術后放療11例；Elekta直線加速器（瑞典醫科達公司生產），電子射野影像裝置（EPID），iView-GT射野影像驗證系統，中空有機玻璃板，自制直腸癌放療專用泡沫墊板，熱塑固定體膜，激光線燈等。

1.2 數字重建圖像獲取 17例直腸癌患者均使用中空有機玻璃板加自制泡沫墊板和熱塑固定體膜固定體位，先用CT模擬定位掃描，層厚、層距均選擇為5mm，而后將掃描的CT圖像通過局域網傳輸到三維治療計劃系統。醫師根據CT顯示的腫瘤影像邊界勾畫大體腫瘤區（GTV）及周圍的一些毗鄰器官組織結構，設計3D-CRT計劃。同時，通過三維治療計劃系統將CT圖像重建成數字重建射野圖像（DRR），取得正位（機架角度0°）和側位（機架角度90°）DRR圖像并通過局域網絡傳輸到加速器電子射野影像系統中作參考圖像。

1.3 電子射野影像獲取 將17例患者用直線加速器進行治療，均采用3D-CRT技術。每周在相對固定的時間段，拍攝電子射野圖像（EPI）1～2次。每次于治療前拍攝等中心處的EPI正位片（機架角度0°）和側位片（機架角度90°）各1張。照射野面積為20cm×20cm，照射能量為6MV，機器跳數（machine monitor unit）2～4MU。

1.4 擺位誤差數據測量 拍攝完電子射野圖像后，以DRR為參考圖像，由醫師先勾畫出DRR的邊框，再分別在DRR與EPI中勾畫出相同的解剖標記點（正位一般以恥骨聯合上緣、恥骨聯合以及小骨盆的兩側界線等骨性解剖標志作為標記點；側位多以骶尾骨、坐骨大切跡等骨性解剖標志作為標記點）。然后在電子射野影像系統（EPID）下，先進行DRR圖的外框與EPI外框的重合，再進行解剖結構配準。最后，由加速器自帶的iView-GT射野影像驗證系統計算得出每次在X軸（左右）、Y軸（頭腳）、Z軸（前后）的誤差值。

1.5 擺位誤差的統計分析 擺位誤差來源于每次治療擺位過程中的系統誤差和隨機誤差[4]。系統誤差是指患者在治療之前由模擬定位系統的掃描誤差、機械誤差，加速器的機械誤差、激光燈的誤差等引起的誤差。這些誤差對于患者來講，在整個治療過程中是相對恒定的，但不同患者之間的系統誤差隨著體型的不同而有所區別，用Σ表示系統誤差標準差。隨機誤差是患者每次治療時體位重復性的差異，具有隨機性，且每次擺位的誤差值不確定，用δ表示隨機誤差的標準差。

1.6 CTV到PTV外擴邊界的計算 在治療計劃中，CTV所接受的吸收劑量是通過PTV來描述的。根據van-Herk等[5]提出的CTV至PTV外放公式MPTV=2.5Σ+0.7δ分別計算出X軸、Y軸和Z軸的擴邊外放MPTV值。

2 結果

17例患者在放療過程中共獲取180張EPI，分別與對應患者3D-CRT放療計劃中的DRR放療各周圖像比較，計算EPI與DRR圖像在X軸、Y軸、Z軸的擺位誤差值。經過統計分析，其結果可以得出擺位誤差發生的概率在5mm以內的占大多數，5～10mm的擺位誤差發生在Y軸（頭腳方向），＞10mm以上擺位誤差沒有發現，見圖1及表1。擺位誤差的系統誤差、隨機誤差、擺位擴邊估計值（MPTV值），見表2。

圖1 擺位誤差曲線（mm）

表1 17例直腸癌患者擺位誤差發生的概率

表2 擺位誤差和擺位擴邊的估計值（mm）

3 討論

EPID最初的設計目的，就是用來校正和驗證患者的擺位誤差。使用EIPD能夠對擺位誤差進行離線和在線的分析。其中在離線時，可對患者的擺位誤差在不同次放療進行對比、校正[6]。

3D-CRT作為目前直腸癌放射治療的主要手段之一，使保肛手術成為可能，提高了患者的生活質量。在整個放射治療過程中，每次治療時患者的擺位位置都會有所變化，導致擺位的不精確性，不僅可能造成靶區漏照，而且可能使高劑量區移到危險器官的區域內，造成嚴重并發癥或后遺癥[7-8]。因此，降低治療過程中的擺位誤差是精確放療成敗的關鍵。

在計劃的制定和實施過程中，影響擺位誤差的因素很多，主要包括系統誤差和隨機誤差。系統誤差包括激光燈的誤差、治療床的偏轉、源距離指示燈的偏向以及模擬機、加速器等治療機出現的誤差。隨機誤差包括體位固定裝置的性能、患者配合度、膀胱的充盈度、胃內容物的多少以及呼吸和器官的運動等。它們都可以造成靶區的不確定性，使腫瘤的治療劑量過低或正常組織受到的劑量過高，影響療效。

筆者經過對17例患者的擺位誤差進行簡單分析，發現導致直腸癌擺位的隨機誤差主要有以下幾個方面：（1）在擺位時，由于患者身體軸線的扭曲，引起皮膚牽拉、軟組織擠壓，造成射野與體內相應的解剖結構不吻合；（2）定位與治療時膀胱的充盈程度不一致；（3）治療過程中，患者因體重下降、消瘦，導致體罩固定寬松等。針對上述問題，必須做好以下幾點：（1）在擺位時，囑患者取俯臥位，身體表面的標志點、線及骨性標志必須與患者體膜相對應；（2）統一膀胱的充盈程度；（3）治療過程中如果患者因體重下降導致體膜明顯變松，放療醫師則應該重新定位，并制定新的治療計劃。另外，工作人員的責任心、技術熟練程度也對擺位誤差有較大的影響。因此，在執行精確放療時，必須從自己單位的實際情況出發，以達到和保證精確放療的正確實施。

[1] 谷銑之,殷蔚伯,劉泰福.腫瘤放射治療學[M].北京:北京醫科大學中國協和醫科大學聯合出版社,1993:598-602．

[2] 郭筱瑩,章真,王文超,等.電子射野影像裝置對盆腔腫瘤放療擺位誤差的測定[J].中華放射腫瘤學雜志,2007,16(1):52-54．

[3] 劉躍平,劉新帆,李曄雄,等.盆腔腫瘤三維適形放療擺位重復性研究[J].中華放射腫瘤學雜志,2006,15(4):313-316.

[4] Hurkmans C W,Remeijer P,Lebesque J V,et al.Set-up verification using portal imaging;review of current clinical practice[J].Radiother Oncol,2001,58(2):105-120．

[5] van-Herk M,Remeijer P,Lebesque J V.Inclusion of geometric uncertainties in treatment plan evaluation[J].Int J Radiat Oncol Biol Phys,2002,52(5):1407-1422．

[6] Andrea F,Alessandra M,Elisa P,et al.EPID cine acquisition mode for in vivo dosimetry in dynamic arc radiation therapy[J]. Nuclear Instruments&Methods in Physics Research Section B, Beam Interactions with Materials and Atoms,2008,266(4):658-666.

[7] Stroom J C,De Boer H C,Huizenga H,et al.Inclusion of geometrical uncertainties in radiotherapy treatment planning by means of coverage probability[J].Int J Radiat Oncol Biol Phys,1999,43(4): 905-919．

[8] Stroom J C,Heijmen B J.Geometrical uncertainties.Radiotherapy planning margins and the ICRU-62 report[J].Radiat Oncol,2002, 64(1):75-83．

2012-11-14）

（本文編輯：田云鵬）

310022 杭州，浙江省腫瘤醫院放射物理室

沈琪亮，E-mail：shugen68@sina.com