錐形束CT掃描分析調(diào)強(qiáng)放射治療中的擺位誤差

戚 濤 王紅勇 彭曉光 王鐵君 (吉林大學(xué)第二醫(yī)院放療科，吉林 長(zhǎng)春 130041)

調(diào)強(qiáng)放射治療(IMRT)技術(shù)是在三維適形放射治療的基礎(chǔ)上發(fā)展的一種更加精確的放射治療技術(shù)，對(duì)治療位置的精確性要求更大。擺位誤差是影響治療精度的重要因素之一，可使腫瘤靶區(qū)得不到足夠的劑量，產(chǎn)生局部復(fù)發(fā)，并使正常組織受到過量的輻射劑量，導(dǎo)致并發(fā)癥的增加。為了避免在治療過程中遺漏靶區(qū)及盡量減少周圍正常組織受照劑量，使腫瘤治療與正常組織保護(hù)更好的結(jié)合起來，每個(gè)放療單位都需要根據(jù)實(shí)際情況將腫瘤臨床靶區(qū)(CTV)外擴(kuò)一個(gè)合適的邊界(margin)成為計(jì)劃靶區(qū)(PTV)。本文量化分析接受調(diào)強(qiáng)放療(IMRT)的腫瘤患者首次治療前錐形束CT(CBCT)掃描的擺位誤差數(shù)據(jù)，確定CTV到PTV外擴(kuò)邊界的大小，為臨床精確治療提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 臨床資料 在我院放療科2012年2～5月間應(yīng)用Vrian IX-4702加速器接受調(diào)強(qiáng)放療的腫瘤患者121例，其中頭頸部腫瘤57例(男42例，女15例，年齡23～73歲，中位年齡58歲)，盆腔腫瘤64例(男3例，女61例，年齡38～76歲，中位年齡56.5歲)。

1.2 儀器設(shè)備 Varian IX-4702直線加速器(美國(guó)瓦里安公司);KV級(jí) Varian機(jī)載的影像系統(tǒng)(On-board Imager，OBI);Varian Eclipse三維適形計(jì)劃系統(tǒng)(TPS);16排螺旋CT掃描機(jī)(飛利浦公司);人體真空墊;熱塑成型固定和醫(yī)用的有機(jī)玻璃板等。

1.3 方法

1.3.1 CT模擬定位 頭頸部腫瘤患者選用單純頭罩、頭肩頸熱塑面罩，盆腔腫瘤患者選用人體真空墊。根據(jù)患者的舒適度采用不同型號(hào)的枕托及身體固定裝置，制作成個(gè)體化定位裝置。將患者固定于CT定位機(jī)下定位，并用直徑約為2 mm的鉛點(diǎn)在前面及兩側(cè)做等中心體表標(biāo)記，根據(jù)激光燈標(biāo)記基準(zhǔn)線，然后用16排螺旋CT掃描機(jī)以3 mm的層厚掃描，獲取增強(qiáng)(碘海醇)掃描圖像，并將增強(qiáng)掃描CT圖像傳輸?shù)絍arian Eclipse三維適形計(jì)劃系統(tǒng)(TPS)。

1.3.2 靶區(qū)確認(rèn)及放療計(jì)劃設(shè)計(jì) 靶區(qū)由主治醫(yī)師勾畫，經(jīng)放射線科教授及主治醫(yī)師共同確認(rèn)后再由物理師設(shè)計(jì)調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃。調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃最終由物理師及主治醫(yī)師共同評(píng)價(jià)、確定。

1.3.3 校位 在CT模擬機(jī)下根據(jù)患者定位時(shí)的基準(zhǔn)線固定(盆腔腫瘤患者要求膀胱充盈度與定位時(shí)相當(dāng))，按調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃移床，標(biāo)記鉛點(diǎn)，以1 mm的層厚掃描，獲取掃描圖像，與校位圖骨性匹配，確定移床，標(biāo)記校位線。

1.3.4 CBCT圖像的獲取 將定位CT圖像及患者的治療中心信息傳輸至Varian IX-4702直線加速器進(jìn)行治療。由物理師、主治醫(yī)師、技師共同首次擺位，以校位線對(duì)準(zhǔn)激光燈，查看源皮距(SSD)及照射野。治療前采用IGRT技術(shù)，使用CBCT系統(tǒng)360°掃描獲取重建的容積CT參考圖像，并與定位CT平掃圖像進(jìn)行匹配。

1.3.5 圖像匹配 圖像配準(zhǔn)方法為自動(dòng)加手動(dòng)，所有病例圖像匹配均先采用骨性匹配(頭頸部如梨骨、翼突、莖突、枕骨和頸椎，盆腔如真骨盆)，配準(zhǔn)后將 CBCT圖像與定位CT圖像進(jìn)行對(duì)比，主觀判斷模板上的解剖結(jié)構(gòu)在水平、冠狀和矢狀面上與驗(yàn)證CBCT影像上相應(yīng)的解剖結(jié)構(gòu)是否獲得最佳重疊(圖1);如果發(fā)現(xiàn)靶區(qū)配準(zhǔn)不滿意時(shí)，根據(jù)實(shí)際腫瘤情況進(jìn)行手動(dòng)匹配，直至軟組織結(jié)構(gòu)獲得最佳重疊。圖像配準(zhǔn)符合要求后，系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算出X軸、Y軸、Z軸三個(gè)方向的平移差值，保存治療方案后開始治療。每位患者首次治療前均行CBCT掃描，以后每周進(jìn)行1次CBCT掃描。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 將數(shù)據(jù)錄入SPSS13.0軟件進(jìn)行分析，計(jì)算不同部位腫瘤的首次擺位誤差，平均值代表治療過程中的系統(tǒng)擺位誤差，標(biāo)準(zhǔn)差代表隨機(jī)擺位誤差〔1〕。

2 結(jié)果

記錄121例患者首次治療前CBCT掃描的平移差值數(shù)據(jù)，計(jì)算不同部位腫瘤在左右(X)、前后(Y)、頭腳(Z)3個(gè)方向上的擺位誤差。頭頸部腫瘤X、Y、Z三個(gè)方向上的首次擺位誤差分別為:(0.046±0.183)cm、(0.052±0.153)cm、(0.021±0.163)cm;3個(gè)方向上≤3 mm的概率分別為:94.74%、94.74%、98.25%，≤4 mm的概率均為98.25%。盆腔腫瘤X、Y、Z三個(gè)方向上的首次擺位誤差分別為:(－0.040±0.300)cm、(0.183±0.291)cm、(－0.078±0.376)cm;3個(gè)方向上≤6 mm的概率分別為:98.44%、98.44%、90.63%，≤5 mm的概率分別為93.75%、89.06%、90.63%。

圖1 CBCT掃描圖像與定位CT圖像三個(gè)方向上匹配

3 討論

近年來，隨著影像學(xué)、物理學(xué)、影像診斷技術(shù)的進(jìn)步，放療設(shè)備發(fā)展以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，放射治療技術(shù)迅速發(fā)展和進(jìn)步，使放射治療進(jìn)入一個(gè)全新的階段，被稱為精確放射治療階段。IMRT技術(shù)是一種精確的放射治療技術(shù)，它是在三維適形放射治療的基礎(chǔ)上，將靶區(qū)每一個(gè)輻射野分割成多個(gè)細(xì)小的子照射野，利用動(dòng)態(tài)MLC或多葉光柵，按照靶區(qū)對(duì)劑量的需要，調(diào)整每一個(gè)射野輸出劑量率，使整個(gè)靶區(qū)體積內(nèi)劑量分布均勻。該技術(shù)能夠最大限度減少正常組織受照體積及劑量，同時(shí)可在每次照射中提高腫瘤內(nèi)的劑量，明顯提高了放射生物學(xué)效益，增加腫瘤的局部控制率。

精確放療成功與否在于放療計(jì)劃能否準(zhǔn)確實(shí)施。治療時(shí)的擺位誤差是目前影響放療精確度的一大重要因素，它不僅包括身體左右、前后、頭腳方向的誤差，還包括3個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)誤差。但根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，旋轉(zhuǎn)誤差對(duì)靶區(qū)劑量的改變很小，可以忽略〔2〕，因此本文不包括旋轉(zhuǎn)誤差。擺位誤差包括系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差兩個(gè)方面。系統(tǒng)誤差主要與機(jī)器設(shè)備如CT定位機(jī)、直線加速器、激光燈等的精度和不同技師的擺位主觀標(biāo)準(zhǔn)不同有關(guān)。隨機(jī)誤差具有隨機(jī)性，主要與患者及擺位有關(guān)，如患者器官移動(dòng)(膀胱充盈度、呼吸活動(dòng)度)、腫瘤的退縮、體位改變、體型改變、校位線不清及技師的操作誤差有關(guān)系，雖然不能完全消除，但通過努力可將其減小〔3〕。近年來出現(xiàn)的影像引導(dǎo)放療(IGRT)技術(shù)為解決擺位誤差提供了有效的手段，其自帶的CBCT掃描系統(tǒng)是靶區(qū)驗(yàn)證的一種重要手段，應(yīng)用CBCT掃描可以于治療前發(fā)現(xiàn)靶區(qū)誤差范圍，并能夠及時(shí)糾正，避免靶區(qū)的漏照及正常組織受照過量。放療時(shí)首次治療前的擺位至關(guān)重要，它是之后每次治療時(shí)擺位的基準(zhǔn)，因此首次治療的擺位誤差反映了擺位的技術(shù)水平，影響調(diào)強(qiáng)放療的療效。本文結(jié)果首次擺位精度極高，頭頸部腫瘤3個(gè)方向首次擺位誤差均＜2 mm;盆腔腫瘤3個(gè)方向上首次擺位誤差均＜5 mm，明顯優(yōu)于其他文獻(xiàn)報(bào)道的結(jié)果〔4，5〕。首次擺位誤差反映了本單位的體位固定技術(shù)準(zhǔn)確可靠，放療設(shè)備的系統(tǒng)誤差及技師擺位的隨機(jī)誤差均達(dá)到高精度治療要求的標(biāo)準(zhǔn)。

擺位誤差使腫瘤靶區(qū)得不到足夠的受照劑量，引起局部復(fù)發(fā)，影響治療療效;同時(shí)，正常組織受到過量的照射劑量，導(dǎo)致并發(fā)癥的增加。為了使臨床靶區(qū)得到全部照射，ICRU62號(hào)報(bào)道〔6〕認(rèn)為PTV包括CTV本身、照射中患者器官運(yùn)動(dòng)和由于日常擺位、治療中靶位置及靶體積變化等因素引起的擴(kuò)大照射的組織范圍，以確保CTV得到規(guī)定的照射劑量;PTV的設(shè)定需要考慮CTV、器官形狀及器官運(yùn)動(dòng)、危及器官和靶區(qū)關(guān)系、放療方式及指控情況。關(guān)于腫瘤CTV到PTV外擴(kuò)邊界的方法有多種，每個(gè)放療醫(yī)療機(jī)構(gòu)的原則各不相同。我院放療科推薦頭頸部腫瘤外擴(kuò)邊界為3個(gè)方向上均為3 mm，盆腔腫瘤外擴(kuò)邊界為X、Y方向上為6 mm，Z方向上為7 mm。當(dāng)然在實(shí)際工作中，外擴(kuò)邊界的數(shù)值并不是不變的，臨床醫(yī)師可根據(jù)每一個(gè)腫瘤患者的實(shí)際情況，適當(dāng)調(diào)節(jié)外擴(kuò)邊界數(shù)值。

綜上所述，在調(diào)強(qiáng)放射治療中，首次CBCT掃描不僅反映出放射治療的精確水平，同時(shí)也為外擴(kuò)邊界的大小提供了依據(jù)，為臨床精確治療提供了技術(shù)保障。

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