錐形束CT掃描分析調(diào)強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 長春 130041)

調(diào)強放射治療(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更好的結(jié)合起來，每個放療單位都需要根據(jù)實際情況將腫瘤臨床靶區(qū)(CTV)外擴一個合適的邊界(margin)成為計劃靶區(qū)(PTV)。本文量化分析接受調(diào)強放療(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(美國瓦里安公司);KV級 Varian機載的影像系統(tǒng)(On-board Imager，OBI);Varian Eclipse三維適形計劃系統(tǒng)(TPS);16排螺旋CT掃描機(飛利浦公司);人體真空墊;熱塑成型固定和醫(yī)用的有機玻璃板等。

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的枕托及身體固定裝置，制作成個體化定位裝置。將患者固定于CT定位機下定位，并用直徑約為2 mm的鉛點在前面及兩側(cè)做等中心體表標記，根據(jù)激光燈標記基準線，然后用16排螺旋CT掃描機以3 mm的層厚掃描，獲取增強(碘海醇)掃描圖像，并將增強掃描CT圖像傳輸?shù)絍arian Eclipse三維適形計劃系統(tǒng)(TPS)。

1.3.2 靶區(qū)確認及放療計劃設(shè)計 靶區(qū)由主治醫(yī)師勾畫，經(jīng)放射線科教授及主治醫(yī)師共同確認后再由物理師設(shè)計調(diào)強放療計劃。調(diào)強放療計劃最終由物理師及主治醫(yī)師共同評價、確定。

1.3.3 校位 在CT模擬機下根據(jù)患者定位時的基準線固定(盆腔腫瘤患者要求膀胱充盈度與定位時相當)，按調(diào)強放療計劃移床，標記鉛點，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，以校位線對準激光燈，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平掃圖像進行匹配。

1.3.5 圖像匹配 圖像配準方法為自動加手動，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)，配準后將 CBCT圖像與定位CT圖像進行對比，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)配準不滿意時，根據(jù)實際腫瘤情況進行手動匹配，直至軟組織結(jié)構(gòu)獲得最佳重疊。圖像配準符合要求后，系統(tǒng)自動計算出X軸、Y軸、Z軸三個方向的平移差值，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，以后每周進行1次CBCT掃描。

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法 將數(shù)據(jù)錄入SPSS13.0軟件進行分析，計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，標準差代表隨機擺位誤差〔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)，計算不同部位腫瘤在左右(X)、前后(Y)、頭腳(Z)3個方向上的擺位誤差。頭頸部腫瘤X、Y、Z三個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)的進步，放療設(shè)備發(fā)展以及計算機技術(shù)的廣泛應(yīng)用，放射治療技術(shù)迅速發(fā)展和進步，使放射治療進入一個全新的階段，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)每一個輻射野分割成多個細小的子照射野，利用動態(tài)MLC或多葉光柵，按照靶區(qū)對劑量的需要，調(diào)整每一個射野輸出劑量率，使整個靶區(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劃能否準確實施。治療時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個方向的旋轉(zhuǎn)誤差。但根據(jù)文獻報道，旋轉(zhuǎn)誤差對靶區(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)誤差和隨機誤差兩個方面。系統(tǒng)誤差主要與機器設(shè)備如CT定位機、直線加速器、激光燈等的精度和不同技師的擺位主觀標準不同有關(guān)。隨機誤差具有隨機性，主要與患者及擺位有關(guān)，如患者器官移動(膀胱充盈度、呼吸活動度)、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，并能夠及時糾正，避免靶區(qū)的漏照及正常組織受照過量。放療時首次治療前的擺位至關(guān)重要，它是之后每次治療時擺位的基準，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個方向首次擺位誤差均＜2 mm;盆腔腫瘤3個方向上首次擺位誤差均＜5 mm，明顯優(yōu)于其他文獻報道的結(jié)果〔4，5〕。首次擺位誤差反映了本單位的體位固定技術(shù)準確可靠，放療設(shè)備的系統(tǒng)誤差及技師擺位的隨機誤差均達到高精度治療要求的標準。

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，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號報道〔6〕認為PTV包括CTV本身、照射中患者器官運動和由于日常擺位、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、器官形狀及器官運動、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外擴邊界的方法有多種，每個放療醫(yī)療機構(gòu)的原則各不相同。我院放療科推薦頭頸部腫瘤外擴邊界為3個方向上均為3 mm，盆腔腫瘤外擴邊界為X、Y方向上為6 mm，Z方向上為7 mm。當然在實際工作中，外擴邊界的數(shù)值并不是不變的，臨床醫(yī)師可根據(jù)每一個腫瘤患者的實際情況，適當調(diào)節(jié)外擴邊界數(shù)值。

綜上所述，在調(diào)強放射治療中，首次CBCT掃描不僅反映出放射治療的精確水平，同時也為外擴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。

1 Bassiri AG，Guillerminault C.Clinical features and evaluation of obstructive sleep apnea hypopnea syndrome.In:Kriger MH，Roth T，Dement WC，eds.Principles and practice of sleep medicine〔M〕.Philadelphia:Saunders，2000;869-78.

2 Fu W，Yang Y，Li X，et al.Dosimetrie effects of patient rotational setup errors on prostate IMRT treatments〔J〕.Phys Med Biol，2006;51(20):5321-31.

3 葉森林，黃 桃，宋延波.基于CBCT掃描分析頭頸部腫瘤放療擺位誤差〔J〕.研究論著，2009;24(6):18-20.

4 翟振宇，沈君妹，何 俠，等.鼻咽癌調(diào)強放療中的擺位誤差〔J〕.腫瘤學(xué)雜志，2006;12(4):269-71.

5 王多明，秦永輝，侯友翔，等.宮頸癌在圖像引導(dǎo)調(diào)強放療中擺位誤差的分析〔J〕.新疆醫(yī)科大學(xué)學(xué)報，2012;35(3):288-93.

6 ICRC.Reports 62 ICRU publication〔M〕.Bethessda:ICRU，1999:1097-120.