利用MVCT圖像引導技術分析肝臟惡性腫瘤放療不同體位固定方式的擺位誤差

丁偉杰， 曾昭沖， 孫　菁， 陳一興

復旦大學附屬中山醫院放療科， 上海　200032

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·短篇論著·

利用MVCT圖像引導技術分析肝臟惡性腫瘤放療不同體位固定方式的擺位誤差

丁偉杰， 曾昭沖， 孫菁， 陳一興

復旦大學附屬中山醫院放療科， 上海200032

[摘要]目的： 在螺旋斷層放療中，應用兆伏級高能X線計算機體層攝影(MVCT)圖像引導技術，分析肝臟惡性腫瘤放療中患者兩種不同體位固定方式的擺位誤差。方法： 收集2015年3月至10月進行螺旋斷層放射治療的40例肝臟惡性腫瘤患者的擺位數據，將其分為體模組和體架組。每次治療前進行MVCT掃描，獲得相應的線性擺位誤差和旋轉擺位誤差。對兩組擺位數據進行均值方程t檢驗。根據外擴公式M=2.5Σ+0.7δ，計算PTV外擴邊界值。結果： 兩組X軸、Z軸上的的擺位差異有統計學意義(t=22.02、2.56，P=0.04、0.01)，Pitch 、Yaw上的擺位差異亦有統計學意義(t=22.16、2.26，P=0.03、0.02)。體模組PTV外擴邊界值為8.29、9.87、7.72 mm；體架組PTV外擴邊界值為4.81、5.27、4.57 mm。結論： 螺旋斷層放療中，MVCT圖像引導技術可以很好地提高肝臟惡性腫瘤患者的放療精度；體架固定能夠更好地固定肝臟惡性腫瘤患者，在治療時，其產生的擺位誤差明顯小于體模固定，且能縮小PTV邊界。

[關鍵詞]肝臟惡性腫瘤；兆伏級高能X線計算機體層攝影；擺位誤差；外放邊界

在中國，每年因肝臟惡性腫瘤而死亡的患者大約有50萬，新發和死亡的肝臟惡性腫瘤患者占全球的50%以上[1]。由于肝臟惡性腫瘤早期癥狀不典型，大多數患者對自己的病情不重視，導致就診時已屬中晚期，錯過最佳手術時間，手術切除率也降至20%[2]。手術、化療、放療是治療肝臟惡性腫瘤的三大利器，其中，在放射治療中，設備更是治療的關鍵。螺旋斷層放射治療(helical tomotherapy，HT)系統是世界上唯一采用螺旋CT掃描治療癌癥的放射治療設備。HT系統通過對患者進行兆伏級高能X線計算機體層攝影(MVCT)掃描，自動調整擺位誤差，降低腫瘤周圍正常組織的放射劑量，提高治療精度。在放療時，計劃靶區體積(PTV)的外擴范圍也是降低擺位誤差、提高治療精度的有效方法之一。本研究通過比較肝臟惡性腫瘤患者斷層放療過程中兩種不同固定方式產生的擺位誤差，為肝臟螺旋斷層放療體位固定方式的選擇提供參考。

1資料與方法

1.1一般資料選擇我院2015年3月至10月接受螺旋斷層放療的肝臟惡性腫瘤患者40例。將其分為兩組，每組20例。體模組，男性18例，女性2例；年齡38～82歲，平均(56.95±8.61)歲。體架組，男性17例，女性3例；年齡40～83歲，平均(55.15±9.19)歲。

1.2體位固定及圖像采集采用德國西門子大孔徑CT模擬定位機、螺旋斷層放射治療機及配套的TOMO計劃制作系統。患者采用真空負壓袋或體架進行體位固定，并于CT掃描前在計劃治療范圍內的皮膚上標記3個十字參考中心點。利用大孔徑CT對患者進行常規或增強掃描，得到患者腹部定位圖像，用DICOM 3.0接口將圖像傳送到TOMO系統。

1.3治療計劃的設計與擺位誤差的記錄先由放療醫師勾畫正常組織范圍和靶區，再由物理師優化放療計劃。根據優化的治療計劃，完成HT。患者治療前按CT定位擺位，然后進行MVCT掃描，掃描能量為3.5 MV。掃描后，用TOMO自帶的匹配軟件將MVCT圖像與CT定位圖像融合，并對融合圖象進行自動與手動調節，分別記錄左右(X軸)、前后(Y軸)、上下(Z軸)方向上的線性擺位誤差和傾斜(Pitch)、旋轉(Roll)、偏離(Yaw)的旋轉擺位誤差值。調整完畢后進行治療。

系統誤差:

隨機誤差:

2結果

40例患者共進行745次MVCT掃描。體模組進行405次，平均每例患者20.25次。體架組進行340次，平均每例患者17次。體模組與體架組的線性擺位誤差和旋轉擺位誤差見表1。體模組與體架組的線性PTV外擴值見表2。

表1　兩組患者MVCT線性與旋轉擺位誤差　　n=20

表2　兩組患者線性擺位誤差值的PTV外擴邊界值　n=20

3討論

目前認為，手術切除是肝癌治療的唯一方式。但是，肝癌患者早期診斷難度較大，發現時病情已是中晚期。對于晚期肝癌，應采用手術、化療、放療聯合治療方式。HT是用6 MV的X射線機進行螺旋調強放射治療，利用3.5 MV的X射線對患者體位進行MVCT圖像引導[5]。本研究應用螺旋斷層放療的MVCT技術，比較體模固定與體架固定在肝臟惡性腫瘤放療過程中產生的擺位誤差。

本研究中，在線性擺位誤差方面，體架固定患者與體模固定患者在X軸和Z軸方向上的擺位誤差不同，Y軸方向上擺位誤差相似。分析原因，可能主要為體架固定減少了患者與治療床板間在X軸方向上的移動度，其中腹部加壓又使Z軸上的移動范圍減小；而Y軸方向上，體膜和體架均不能很好地固定患者，因此兩組差異不明顯。這表明，肝臟惡性腫瘤患者在TOMO治療時產生的Y軸擺位誤差與采用體模或體架無關。TOMO治療過程中，可采用MVCT掃描糾正擺位誤差。由此說明，采用合適的體位固定方式配合MVCT掃描可以明顯提高放療時的擺位精度，這與黃娜等[6]、屈超等[7]的結論一致。此外，患者的呼吸也會對放療擺位誤差產生影響，主要與患者對治療設備與治療過程不了解而造成的情緒緊張與呼吸不平穩有關，與張秀甫等[8]的結論一致。

本研究中，在旋轉擺位誤差方面，體模組的Pitch和Yaw兩個方向上的旋轉誤差明顯大于體架組，與劉利彬等[9]的研究結果相同。主要原因可能為：(1)患者皮膚松弛，造成體表定位線出現偏差；(2)患者在躺入體模時背部沒有與體模充分貼合而造成空隙；(3)患者動作遲緩，不能完全配合擺位；(4)患者肺功能減退，呼吸不平穩。

在放射治療中，擺位誤差是影響PTV外擴邊界的主要因素。本研究中，體架組PTV外擴邊界值較體模組在 X軸、Y軸、Z 軸上分別減少3.48 mm、4.60 mm、3.15 mm。這與朱娟等[10]分析得出的在X軸、Y軸、Z 軸上的PTV外擴邊界值相似，分別為3.24 mm、3.59 mm、3.02 mm；也與高吉福等[11]胸腹部腫瘤調強放療中在X軸、Y軸、Z 軸上的PTV外擴邊界相似，分別為3.06 mm、4.30 mm、5.76 mm。上述結果說明體架結合真空墊固定可以有效縮小PTV邊界，縮短臨床靶區(CTV)與PTV的間距，降低危及器官的放射受量，從而減少放療并發癥。除擺位誤差外，PTV外擴邊界的影響因素還包括圖像掃描質量、體內臟器活動幅度、空腔臟器充盈程度等。因此，PTV外擴邊界的控制還有待進一步研究。

綜上所述，螺旋斷層放射治療中，碳纖維體部固定架結合真空墊能更好地固定患者，有效減少三維線性和旋轉擺位誤差，縮小PTV外擴邊界，從而減少正常組織放射受量，并提高放療范圍的精度。

參考文獻

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[3]Remeijer P, Geerlof E, Ploeger L,et al.3-D portal image analysis in clinical practice: Anevaluation of 2-D and 3-D analysis techniques as applied to 30 prostate cancer patients[J].Int J Radiat Oncol Biol Phys, 2000,46(5):1281-1290.

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

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[7]屈超，梁廣立，劉桂芝，等. 應用錐形束CT評價各部位腫瘤調強放療的擺位誤差[J]. 實用醫學雜志, 2015,31(9):1488-1492.

[8]張秀甫，劉永琴，郭瑞嵩. 不同部位腫瘤患者在立體定向放射治療中擺位誤差分析及控制方法[J]. 中國實用醫刊, 2015, 42(9):98-100.

[9]劉利彬，吳君心，瞿宜艷，等. 應用CBCT研究胸腹部腫瘤IMRT兩種體位固定技術的擺位誤差[J]. 中華放射腫瘤學雜志, 2014, 23(1):48-52.

[10]朱娟，董洪敏，王文玲，等. 應用錐形束CT研究椎骨轉移瘤的放療擺位誤差及PTV外擴邊距[J]. 中華放射醫學與防護雜志, 2015, 35(10):764-766.

[11]高吉福，汪智勇. 胸腹部腫瘤調強放療首次擺位誤差的分析[J]. 醫療裝備, 2016, 29(6):41-42.

[本文編輯]李子卓， 姬靜芳

[收稿日期]2016-04-07[接受日期]2016-05-10

[作者簡介]丁偉杰，技師. E-mail: eisonhower01@163.com

[中圖分類號]R 815.2

[文獻標志碼]A

Analysis of positioning deviation of different body position fixing methods for hepatic carcinoma patients with radiotherapy by MVCT

DING Wei-jie, ZENG Zhao-chong, SUN Jing, CHEN Yi-xing

Department of Radiotherapy, Zhongshan Hospital, Fudan University, Shanghai200032, China

[Abstract]Objective： To analyze the positioning deviation of two different body position fixing methods for hepatic carcinoma patients by meta-voltage computed tomography (MVCT).Methods： The positioning data of 40 hepatic carcinoma patients treated by helical tomotherapy during March to October, 2015 in our Department of Radiotherapy were collected and divided into two groups: users of carbon fiber fixator with vacuum pad (Group C) and users of the vacuum bag (Group V). MVCT scan was performed before each treatment, and the amount of both linear and rotary positioning deviation was obtained. The two sets of data were compared through mean functional t-test. Finally, PTV extended boundary was calculated according to the extension formula M=2.5Σ+0.7δ. Results： From deviation direction of linear positioning, the differences of X-axis and Z-axis on two sets of data had statistical significance (t=22.02, 2.56; P=0.04,0.01; P<0.05). From deviation direction of rotary positioning, the differences of Pitch and Yaw on two sets of data also had statistical significance (t=22.16, 2.26; P=0.03, 0.02; P<0.05). PTV extended boundary of Group V were 8.29 mm, 9.87 mm and 7.72 mm. PTV extended boundary of Group C were 4.81 mm, 5.27 mm and 4.57 mm. Conclusions： In helical tomotherapy, MVCT image guidance technology could enhance the accuracy of radiotherapy for hepatic carcinoma patients. Compared with vacuum bag, carbon fiber fixator could fix the patients better, which could reduce positioning deviation and PTV boundary.

[Key Words]hepatic carcinoma; MVCT; positioning deviation; extended boundary