CT治療計劃系統與電子射野影像裝置在頭頸部腫瘤首次放療擺位中的聯合應用

王艷霞，蔣社偉，張勝

［焦作煤業（集團）有限責任公司中央醫院 放療科，河南 焦作 454000］

隨著放療技術的快速發展，精確放療已成為常規放療。在治療計劃的執行階段，射野位置和患者擺位都會存在誤差，甚至出現一些嚴重的錯誤，因此位置驗證是非常必要的[1]。圖像適時引導是現代腫瘤精確放射治療的最新技術之一，有效降低了靶區移位、變形、擺位的誤差，但在一些基層放療單位還不能普及最新圖像引導技術。本文通過CT治療計劃系統（CT-treatment planning system, CT-TPS）與電子射野影像裝置（electronic portal imaging device, EPID）在頭頸部腫瘤首次放療擺位中的誤差對比分析，討論兩種方法在位置驗證中的精確性，進一步做好基層放療單位的質量保證和質量控制。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

選取2015年5月-2016年12月接受放射治療的頭頸部腫瘤患者37例，男28例，女9例；年齡25～79歲，中位年齡65歲。患者一般情況較好，患者簽署知情同意書。所有患者卡氏行為狀態評分（Karnofsky Performance Status, KPS）評分均≥70分，其中鼻咽癌11 例，腦膠質瘤13例，腦轉移瘤6例，甲狀腺癌4例，舌癌3例。

1.2 方法

1.2.1 體位固定 熱塑膜固定技術的應用能夠減少擺位誤差[2]，首先將頭頸肩熱塑膜置入68℃恒溫水箱中6 min，患者平躺于頭頸肩固定底板，依據患者情況選擇合適頭枕，雙手置于體部兩側，將經恒溫水箱浸泡過的頭頸肩熱塑膜完全敷貼于患者體表，根據患者體表輪廓塑型，15 min后完成體位固定，并標記患者信息。

1.2.2 CT模擬定位 采用飛利浦64排容積CT增強掃描模擬定位，在激光定位系統下，采用三點定位法，在距離腫瘤較近且呼吸動度較小的部位標記Mark點，貼鉛標。掃描范圍上界至顱頂，下界至主動脈窗，平靜呼吸下曝光，螺距1，掃描層厚3 mm。掃描的序列圖像通過DICOM3.0傳至醫科達Monaco5.11治療計劃系統。

1.2.3 計劃設計 醫生在Focal工作站勾畫靶區并由上級醫師審核。物理師采用Monaco5.11計劃系統制作固定野動態調強治療計劃，計劃審核后做劑量驗證（要求通過率＞95%），并將計劃傳輸至醫科達precise加速器，參考圖像0°、90°數字重建影像（digital reconstruction radiograph, DRR）傳輸至EPID（蘇州雷泰IVS）工作站。

1.2.4 首次擺位驗證 同一患者采用CT-TPS和EPID兩種方法進行首次擺位驗證。

1.2.4.1 CT-TPS 計劃設計完成后，TPS生成的坐標數據傳至CT模擬定位機配置的三維移動激光定位系統。患者在模擬CT機上擺位，以Mark點為原點，根據TPS生成的坐標數據將激光線自動移至射野等中心，標記治療點并貼鉛標，二次掃描CT（掃描條件同前）。圖像傳至Monaco-TPS，與計劃CT進行圖像融合。Monaco-TPS圖像融合采用互信息算法，3種融合方式：自動融合（automatic fusion, AF）、感興趣體積融合（volume of interest, VOI）、點對點融合（point registration,PR），本次研究采用自動和感興趣體積相結合，提高配準的精度。圖像融合后，利用Monaco-TPS軟件工具，將治療中心跳轉至計劃射野中心，通過復核計劃射野中心十字線與二次CT治療中心鉛標的重合度，獲取患者X（左右）、Y（頭腳）及Z（前后）3個方向上的線性誤差，見圖1。

1.2.4.2 EPID 患者在加速器上擺位，以Mark點為原點，同樣根據TPS生成的坐標數據將激光線移至射野等中心，標記治療點。啟動EPID圖像采集板，單曝光采集0°、90°MV級圖像，將獲取0°、90°標記有射野中心的MV級圖像與TPS重建的標記有射野中心的0°、90°DRR片進行配準，主要采用頭頸部顯著骨性標記進行手動配準，如鼻中隔、眼眶、下頜、椎體及棘突等。利用軟件工具，通過手動配準自動計算出患者X、Y及Z 3個方向上的線性誤差，見圖2。

1.3 統計學方法

采用IBM SPSS Statistics 22.0軟件，對CT-TPS與EPID在首次治療擺位中兩組誤差進行配對樣本t檢驗。P＜0.05為差異有統計學意義。

圖1 CT-TPS圖像配準示例

圖2 EPID圖像配準示例

2 結果

在頭頸部腫瘤首次放療擺位中，采用CT-TPS與EPID兩種方法獲取患者X、Y及Z 3個方向上的線性誤差，通過回顧性對比分析，兩種方法的誤差雖稍有差別，但差異無統計學意義（P＞0.05），差異無統計學意義，見表1。

表1 CT-TPS和EPID擺位誤差對比（±s, cm）

表1 CT-TPS和EPID擺位誤差對比（±s, cm）

方向 例數 CT-TPS EPID t值 P值X 37 0.101±0.101 0.088±0.111 0.360 0.722 Y 37 0.158±0.122 0.129±0.131 1.159 0.264 Z 37 0.063±0.051 0.087±0.100 -0.819 0.425

3 討論

放射治療技術的發展，靶區適形度越來越高，劑量跌落更快，位置輕微偏差導致放療劑量產生較大差異[3]。開展三維精確放射治療前，必須進行位置驗證，一些基層放療單位還不能普及最新圖像引導技術，比如：錐形束CT（cone beam CT,CBCT）、在軌CT（CT-on-rail）、呼吸門控和靶區追蹤等。EPID作為一種常用的二維放療圖像引導技術，具有省時、價格相對合理及簡便等特點[4]。對于不具備EPID的基層放療單位，可以有效利用TPS的圖像融合模塊，通過二次掃描CT進行位置驗證，確定計劃射野中心和治療射野中心的復合度，此方法報導較少。

頭頸肩熱塑膜固定技術可提高頭頸胸部擺位精度，減少正常組織受照，提高患者生存質量[5]，準確度、重復性較好，且頭頸部骨性標志較多，受呼吸運動影響較小，因此選取的頭頸部腫瘤患者均采用該固定方式，以便更準確獲取研究數據。首次放療前的位置驗證尤其重要，是精確放射治療擺位的基準[6]，對37例頭頸部腫瘤患者首次放療擺位采用CT-TPS與EPID兩種方法進行位置驗證，獲取患者兩組X、Y及Z 3個方向上的誤差值，進行配對樣本t檢驗對比分析，兩種方法雖稍有差別，但3個方向的誤差差異均無統計學意義，各個方向的誤差均小于0.2 cm，符合臨床要求。龍騰飛等[7]研究三維的配準比二維的配準，更能直觀地反映出配準誤差，更容易被臨床醫生所接受，這是基于在CT室（in room CT）的研究。CT-onrail是滑軌CT和直線加速器同一機房，共用治療床的圖像引導系統[8-9]、CBCT是加速器自帶的KV級CT，CT-TPS做位置驗證基于模擬定位CT和TPS相結合，與前者相比有一定劣勢，但屬于三維的圖像配準，與醫科達Monaco-TPS聯合應用，能夠精確反應出誤差，Monaco-TPS圖像融合采用互信息算法，3 種融合方式：AF、VOF、PR，3種方式各有優缺點，需聯合應用，提高圖像配準精度，誤差數值可精確到0.01 cm。EPID采集的MV級圖像圖像分辨力低，軟組織圖像較DRR相對豐富，TPS重建的DRR圖像主要對骨組織成像，是屬性不同圖像配準，誤差數值可精確到0.1 cm，增加了誤差評估難度，優勢是可以在線驗證、省時省力，目前EPID在放療設備質控、劑量驗證方向的應用研究較多[10-14]，前景廣闊。

綜上所述，通過對37例頭頸部腫瘤首次放療位置驗證的研究，CT-TPS與EPID兩種位置驗證方法均能準確提供誤差數值，兩者差異無統計學意義，滿足臨床要求，對于基層放療單位，兩種方法可以聯合使用，也可單獨使用，CT-TPS位置驗證在EPID出現故障時可以替代EPID。

[1]胡逸民. 腫瘤放射物理學[M]. 北京： 原子能出版社, 1999： 463.

[2]吳冰, 付爽. 熱塑體膜固定技術在胸腹部腫瘤放療中的應用 [J]. 中國醫療設備 , 2008, 23(12)： 87-88.

[3]申紅峰, 王小深, 歐光明, 等. 基于圖像引導下頭頸部腫瘤放射治療患者擺位誤差的相關性分析[J]. 中國醫學裝備, 2016,13(10)： 22-23.

[4]程光惠, 武寧, 韓東海, 等. 不同體位固定技術在胸腹部腫瘤放射治療中的應用比較[J]. 中國腫瘤, 2010, 19(10)： 702-704

[5]李金凱, 李彩虹, 王沛沛, 等. 頸胸部腫瘤應用頭頸肩體熱塑膜放療的擺位誤差[J]. 江蘇醫藥, 2013, 39(4)： 443-445.

[6]鄧鵬, 龐學利, 張艷玲, 等. 錐形束CT對頸部腫瘤調強放療擺位誤差的探討[J]. 臨床腫瘤學雜志, 2009, 14(8)： 743-745.

[7]龍騰飛, 王凡, 孔令玲, 等. In room CT與電子射野影像系統在頭頸部腫瘤圖像引導放射治療中配準的對比研究[J]. 安徽醫藥 , 2016, 20(2)： 279-282.

[8]周夢熙, 王凡, 董東, 等. CT-on-rail圖像引導技術在肺癌放療中的應用[J]. 安徽醫科大學學報, 2016, 51(10)： 1477-1480.

[9]夏幫傳, 徐子海, 廖福錫. 基于CT-on-rai系統開展的圖像引導自適應放療研究進展[J]. 中國醫療設備, 2013, 28(1)： 62-65.

[10]Sun B, Goddu SM, Yaddanapudi S, et al. Daily QA of linear accelerators using only EPID and OBI[J]. Med Phys, 2015, 42(10)：5584-5594.

[11]孫彥澤, 談友恒, 文萬信. 非晶硅電子射野影像系統用于加速器照射野劑量學特性的研究[J]. 中華放射醫學與防護雜志,2012, 32(4)： 395-397

[12]Gambirasio A, Colleoni P, Bianchi C, et al. Long period accuracy and reproducibility of MLC leaves position acquired in a daily QA program using EPID images[J]. Phys Med, 2016, 32(1)： 25-25.

[13]Yaddanapudi S, Cai B, Sun B, et al. Using an electronic portal imaging device (EPID) for correlating linac photon beam energies[J].Med Phys, 2015, 42(6)： 3517-3520.

[14]陳利軍, 谷曉華, 楊留勤, 等. 基于放射治療圖像引導對放療設備進行質控檢查[J]. 中國醫療設備, 2017, 32(1)： 75-77.