IGRT對肺部惡性腫瘤精確放療時擺位誤差及擺位外擴邊界值的影響

郭峰，鐘輝，祁志軍，吳勇，何文菊

棗陽市第一人民醫(yī)院腫瘤醫(yī)學(xué)部放療室，湖北 棗陽441200

肺癌屬于臨床常見的胸部惡性腫瘤，多數(shù)患者就診時已處于晚期，因此臨床主要采取放療作為重要的治療手段，放療的基本目標(biāo)是提高放療增益比，最大限度地將放射線劑量集中在病變區(qū)域，殺死腫瘤細胞，同時減少對周圍正常組織和器官不必要的照射，減少不良反應(yīng)的發(fā)生[1]。近年來隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，圖像引導(dǎo)放療（image-guided radio therapy，IGRT）在臨床上廣泛應(yīng)用，它是通過減少患者在治療過程中擺放體位出現(xiàn)的誤差，并在放療時實行錐形束CT掃描，獲得容積圖像和治療計劃三維重建圖像，然后實行三維方向的比較，獲得擺位誤差，從而更好地限定腫瘤靶區(qū)，提高照射劑量的準(zhǔn)確性[2]。本研究探討了IGRT對肺部惡性腫瘤精確放療時擺位誤差及擺位外擴邊界值（MPTV）的影響，以期為臨床治療提供指導(dǎo)和依據(jù)，現(xiàn)報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

回顧性分析2017年1月至2017年10月于棗陽市第一人民醫(yī)院接受IGRT的44例肺部惡性腫瘤患者的臨床資料。納入標(biāo)準(zhǔn)：①經(jīng)病理組織學(xué)確診；②初治患者。排除標(biāo)準(zhǔn)：①入院前接受過放化療者；②合并其他原發(fā)性惡性腫瘤者。44例患者中，男26例，女18例；年齡36～71歲，平均（56.28±9.29）歲；左肺病變18例，右肺病變22例，縱膈病變4例；肺鱗癌20例，肺腺癌16例，小細胞肺癌8例；病灶直徑1.0～8.2 cm，平均（3.42±1.14）cm。

1.2 治療方法

患者取仰臥位，雙手上舉交叉，使用熱塑體模進行固定，采用Philips大孔徑CT掃描定位機以5 mm層間距掃描，自聲門下直至上腹部，將圖像傳送至放射治療計劃系統(tǒng)進行靶區(qū)和危及器官的勾畫。治療前將CT圖像傳送至醫(yī)學(xué)影像工作站進行擺位準(zhǔn)確性的驗證，每周采集患者的錐形束CT圖像，采用自動骨性配準(zhǔn)和自動灰度配準(zhǔn)進行微調(diào)，對不同配準(zhǔn)方式進行分析，采用Elekta Synergy直線加速器及XVI3D影像系統(tǒng)獲取左右（x）、頭腳（y）、前后（y）方向的擺位誤差。

1.3 統(tǒng)計學(xué)方法

采用SPSS 19.0軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，校正前后的擺位誤差經(jīng)自然對數(shù)轉(zhuǎn)換為近似正態(tài)分布后行t檢驗，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。根據(jù)Stroom等[3]的定義：系統(tǒng)誤差以擺位誤差的平均值表示，隨機誤差以擺位誤差的標(biāo)準(zhǔn)差表示。總體擺位系統(tǒng)誤差為每位患者的系統(tǒng)誤差均值μ，系統(tǒng)誤差的標(biāo)準(zhǔn)差記為Σ，隨機誤差的標(biāo)準(zhǔn)差記為δ（所有個體化患者隨機誤差平方均值的平方根）。擺位外擴邊界值（MPTV）=2.5 Σ+0.7 δ。

2 結(jié)果

2.1 擺位誤差結(jié)果

44例患者共獲得845次IGRT數(shù)據(jù)，校正后x、y、z軸上的平均擺位誤差分別為（-0.02±0.20）、（0.04±0.21）、（-0.01±0.11）cm，均低于校正前，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。校正前與校正后旋轉(zhuǎn)x、y、z軸上的平均擺位誤差比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。（表1）

2.2 校正前后的MPTV值

校正后x、y、z軸上的MPTV值分別較校正前減少2.80、7.16、4.78 mm。（表2）

3 討論

肺癌是世界范圍內(nèi)常見的惡性腫瘤之一，發(fā)病率和病死率在發(fā)達國家男性惡性腫瘤中居首位，多數(shù)患者在確診時已處于疾病晚期，失去了手術(shù)治療機會，因此放療已成為晚期肺癌患者的首選治療方法[3]。隨著臨床技術(shù)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)二維放療已逐漸被三維適形調(diào)強放療取代，三維適形調(diào)強放療可以提升靶區(qū)的照射劑量，同時降低正常組織的照射劑量，并改善患者的局部控制率和生存率。放療計劃的制定主要是根據(jù)治療前的CT定位掃描圖像，而此時的圖像僅代表腫瘤一瞬間的位置，無法代表整個治療過程中的腫瘤位置，因此誤差無法避免[4-5]。目前臨床上常見的誤差分為3種：分次間的靶區(qū)變形與移位、分次內(nèi)的擺位誤差以及同一分次中的靶區(qū)運動[6]。為了使所有病變均可以包含在照射野范圍，臨床通過大樣本病例研究給予腫瘤靶區(qū)一個較大的外放邊界，這就造成了過多正常組織受到不必要的照射，因此放療劑量的提升受到限制，即使靶區(qū)外擴范圍足夠大，但是放療過程中靶體積改變和移位均會增加靶體積漏照的可能性[7]。近年來調(diào)強放療技術(shù)取得了長足發(fā)展，根據(jù)靶區(qū)需要的照射劑量反向設(shè)計放療計劃，劑量曲線極為陡峭，特別是在周圍有重要器官時，但是由于各種誤差、器官變形以及運動造成腫瘤靶區(qū)與危險器官偏離照射野，會導(dǎo)致腫瘤靶區(qū)欠劑量照射及重要器官超劑量照射[8-9]。

放療的目的是在減少對正常組織損傷的情況下盡可能地殺傷腫瘤細胞，但是機器和人為因素以及重復(fù)擺位等都會造成誤差。一方面由于胸廓位置的呼吸運動幅度較大，心臟和大血管搏動極為明顯，因此擺位過程中患者出現(xiàn)波動呼吸時會造成誤差，部分患者由于進食和體形變化會導(dǎo)致固體膜對皮膚的擠壓與牽引，容易造成患者不自覺旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致與定位時的狀態(tài)不一致[10]；另一方面由于不同操作人員和匹配方式等均會影響配準(zhǔn)效果，部分患者由于精神緊張會出現(xiàn)定位過程中肌肉僵硬，無法有效配合[11]。此外，體重降低及胸部輪廓改變也會導(dǎo)致誤差發(fā)生，尤其是放療2～3周時生理水腫期的到來會造成患者進食困難，體重降低會導(dǎo)致肺癌患者胸部輪廓發(fā)生變化，影響擺位的精確度[12]。IGRT是將影像設(shè)備與放射治療機相結(jié)合，獲取患者治療前與擺位后的影像學(xué)信息，將所獲得的即時圖像與原計劃的圖像相匹配，分析兩者之間的差異，測量兩組圖像之間的擺位誤差，予以在線校正，并引導(dǎo)本次治療及后續(xù)治療[13-14]。IGRT利用錐形束CT重量輕、體積小、架構(gòu)開放的優(yōu)勢直接整合到醫(yī)用直線加速器上，錐形束CT是通過采集患者周圍不同角度的投射圖像重建而成，在治療過程中提供3個旋轉(zhuǎn)和3個平移共6個自由度的擺位誤差數(shù)據(jù)，獲取患者的容積斷層圖像，利用變形匹配技術(shù)實時觀察腫瘤及周圍組織器官的形狀變化，進行在線校正并確保精確度[15]。IGRT可以通過在線校正、離線校正和屏氣與呼吸門控技術(shù)實現(xiàn)誤差校正。在線校正是指在單次治療過程中，患者擺位后采集X線或CT圖像，通過與計劃CT圖像或計劃CT圖像生成的數(shù)字重建放射影像（digitally reconstructured radiograph，DRR）進行對比，確定擺位誤差或射野位置誤差后進行修正，然后再采集圖像重復(fù)上述過程，直至誤差在允許范圍后實施照射。離線校正即自適應(yīng)放療，是使用圖像數(shù)據(jù)、劑量以及其他信號作為反饋進而對治療計劃進行修正，在最初數(shù)次治療過程中觀察患者器官或劑量的變化，根據(jù)變化情況改進放療計劃。屏氣可使受呼吸運動影響的靶區(qū)暫時停止運動，如果在吸氣末屏氣，可顯著增大肺體積，減少肺受照體積。呼吸門控技術(shù)是指在治療過程中，采用某種方法監(jiān)測患者呼吸，在特定呼吸時相觸發(fā)射線束照射。在線校正和自適應(yīng)放療技術(shù)可處理擺位誤差和分次間的靶區(qū)移位；屏氣技術(shù)可使靶區(qū)暫時停止運動；呼吸門控技術(shù)可保證射線照射時靶區(qū)只在一個小范圍內(nèi)運動。本研究結(jié)果顯示，44例患者共獲得845次IGRT數(shù)據(jù)，校正后x、y、z軸上的平均擺位誤差分別為（-0.02±0.20）、（0.04±0.21）、（-0.01±0.11）cm，均低于校正前，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）；校正后x、y、z軸上的MPTV值分別較校正前減少2.80、7.16、4.78 mm。本研究的優(yōu)勢在于證實了IGRT可以減小肺癌放療中存在的擺位誤差，對于臨床提升放療的精確性具有一定幫助，但本研究屬于回顧性分析，未能開展隨機對照研究，也未能對患者進行遠期隨訪，對于IGRT技術(shù)在改善患者遠期生存效果方面未能進行觀察，因此還需要進一步開展多中心、大樣本量的隨機對照試驗進一步深入分析論證。

表1 校正前后擺位誤差的比較（±s）

表1 校正前后擺位誤差的比較（±s）

時間校正前校正后t值x軸（cm）0.08±0.38-0.02±0.20 5.354 y軸（cm）0.44±0.73 0.04±0.21 12.224 z軸（cm）-0.26±0.33-0.01±0.11-19.167旋轉(zhuǎn)x軸（°）0.19±2.10 0.10±1.48 1.024旋轉(zhuǎn)y軸（°）0.11±2.24-0.09±2.21 1.811旋轉(zhuǎn)z軸（°）0.51±1.41 0.44±1.10 1.120 P值 ＜0.05＜0.05＜0.05＞0.05＞0.05＞0.05

表2 校正前后的MPTV值（mm）

綜上所述，IGRT可明顯減小肺部惡性腫瘤患者放療時的擺位誤差，縮小MPTV，提高放療的精確性。

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