光學表面監測系統在體部脈沖式低劑量率放射治療中的應用價值分析

薛冰 周業春 李亮

（徐州醫科大學附屬醫院放療科 江蘇 徐州 221000）

在對復發的腫瘤進行治療的過程中，脈沖式低劑量率放射治療有著顯著的療效[1,2]，但是其也有一些需要注意的問題，尤其是治療時間過長的問題，長時間保持體位的固定不動對患者的身體控制能力要求較高，即使患者能堅持下來，但是其無意識不自主的一些細微移動也是很難避免的，而對于這些微小的位移放療技師是很難從外部的監控視頻系統中察覺，這就會不可避免的導致放療的精確性下降，從而影響放療的療效并且增加正常組織的受照劑量。而瓦里安直線加速器安配備的光學表面監測系統則能夠很好的解決這個問題。2017 年11 月，本中心新引進的美國瓦里安公司Vital-beam 直線加速器配備了光學表面監測系統（Optical Surface Monitoring System，OSMS）。為了更好地使用該系統，本中心開展了OSMS 在體部脈沖式低劑量率放療的應用研究，探討該系統對脈沖式低劑量率放療質控有無提高作用以及對常規脈沖式低劑量率放射治療方式有無改進。

1.資料與方法

1.1 一般資料

1.1.1 患者資料 隨機選取從2018 年1 月—2019 年12 月兩年間在我科接受脈沖式低劑量率放射治療的患者30 例，其中女性10 例，男性20 例，年齡為48 ～80 歲。

1.1.2 設備介紹 OSMS 是基于光學原理的腫瘤運動管理新興技術，用于獲取病人在放療前及放療中身體表面圖像。該系統在治療床周圍天花板上安裝了3 臺攝像機，共計6 個攝像頭，投影裝置向病人投照紅光斑，投影裝置兩邊的2 個圖像傳感器獲得病人及其身上的光斑圖像。利用光學成像技術和上萬個幾何結點重建出感興趣區附近的3D 體表圖像，體表每個點都有相對于治療等中心點的位置數據，通過實時獲取治療中的體表圖像并與CT 模擬生成的參考體表圖像進行比較，從而獲得實時位置誤差信息。此系統不需要身體表面標記點，并且成像過程不產生輻射。

1.1.3 設備校準 OSMS 以加速器坐標為標準進行校準，被校準到直線加速器坐標，系統每月由物理師進行月檢，而每日則由治療師進行日檢，從而保證攝像頭正確校準到治療等中心，校準時使用的是一塊專用的白色帶點陣校準板面。

1.1.4 體位固定方式 考慮到病人的舒適型以及OSMS 監測系統需要暴露感興趣區，本實驗采用orfit 一體板加真空墊的固定方式，將真空墊放在一體板上，病人根據病情仰臥或俯臥于真空墊上，然后一邊抽真空一邊塑形。因為一體板上加裝了專門用于真空墊固定的方框型配適器，所以在真空墊塑形成功后其背部會有一個和一體板配適器相對應的方型凹槽，每次治療擺位時只需將真空墊放在一體板上確保凹槽與配適器相吻合即可，從而能夠更好的保證擺位的重復性以及減少擺位的時間。

1.2 方法

1.2.1 分組 將所有患者隨機分為兩個組，A 組使用OSMS全程監控，治療師在各治療野之間不進入機房查看，若OSMS 提示患者位移超過閥值（根據部位不同，閥值也有所變化，大概是3 ～5mm）則治療師需要進入機房查看并重新擺位。B 組使用視頻監控系統肉眼監控患者，治療師在各治療野之間不進入機房查看，若發現患者有位移則治療師需要進入機房查看并重新擺位。

1.2.2 位置驗證與配準 位置驗證利用機載影像系統進行千伏級錐形束CT（kilo-voltage cone beam computed tomography,KV-CBCT）掃描從而獲取數據，而配準的方式為灰度平移誤差配準（GreyT）。首先按照體表標記點進行常規擺位，然后進行CBCT 掃描獲得放療區域三維圖像并對其進行重建，將重建后的三維圖像（如圖2 所示）與計劃CT 圖像（如圖1 所示）進行配準（如圖3 所示），獲得兩圖像間在X 軸（左右方向）、Y 軸（頭腳方向）、Z 軸（腹背方向）三個空間方向上的誤差值并通過治療床的自動移動來校正誤差值。最后在治療結束后再次進行CBCT 的位置驗證，獲得配準后X、Y、Z 三個空間方向上的誤差值并記錄。所有患者均采用治療的前5 次每天治療前、后各一次CBCT 驗證體位，在治療療程的第6 次開始才用每周一次治療前、后各一次CBCT 驗證體位。

圖1 計劃CT 圖像

圖2 KV-CBCT 圖像

圖3 圖像配準

1.3 統計學方法

采用SPSS20.0 統計學軟件進行數據分析，計量資料采用（±s）來表示，組間比較采用t 檢驗，以P ＜0.05 為差異有統計學意義。

2.結果

2.1 兩組治療后各個方向的位置誤差

A 組患者共15 例，共進行110 次治療前、后的CBCT 掃描，B 組患者共15 例，共進行110 次的治療前、后的CBCT 掃描，見表1。

表1 兩組治療后的體位誤差（±s，mm)）

表1 兩組治療后的體位誤差（±s，mm)）

組別nXYZ A 組152.359±1.7989 2.704±2.0078 2.497±1.9354 B 組153.087±2.5462 2.994±2.2683 2.596±1.8042 P-0.0150.0090.666

A 組與B 組在X 軸方向和Y 軸方向的差異有統計學意義，在Z 軸方向的差異無統計學意義，但是在X 軸、Y 軸、Z 軸三個方向上A 組數據均比B 組小，

3.討論

當癌癥患者的惡性腫瘤復發時，所要面對的問題往往比原發癌治療時的問題要棘手的多，患者身體可能無法進行再次手術，而化療藥物產生耐藥性的概率也會大大增加，并且若是再次進行放療則可能會出現劑量超量及周圍正常組織受損較重的問題[3]。通過近幾年的研究發現，脈沖式低劑量率放射治療對治療復發腫瘤有著顯著的效果，其不僅延長了患者的生存時間，還提高了患者的生存質量。在放射生物學領域，對低劑量率效應的研究已經有很多年了，發現當用小于0.5Gy 的劑量對腫瘤進行照射時，腫瘤細胞會對放射線發生超敏反應[4,5]。黎杰等則通過對復發胰腺癌和前列腺癌再放療的研究不光證實了脈沖式低劑量率放射治療的可行性，還表明了其在胰腺癌和前列腺癌放療中療效的優越性[6]。因脈沖式低劑量率放療一般每次治療需照射5～8 個野，而每2 個射野照射時間間隔一般為3 ～5min，所以每一次治療的時間大約在20 ～30min 左右，這就需要患者在較長的時間里一直保持固定的姿勢不動，而治療師為了確保治療和等待過程中病人沒有位置的細微移動 ，則需要用到OSMS系統。因為OSMS 系統是無輻射對患者沒有傷害，且對患者的運動監控具有較高的的精確性和穩定性[7-9]。

在使用OSMS 系統后，其在X 軸、Y 軸、Z 軸三個方向上的體位誤差相對于未使用OSMS 系統有了顯著的減小，這說明即使病人在相對較長的治療和等待時間里，也能夠保證體位的準確性。即使病人在整個療程期間有極細微的移動也能夠被系統監測并反饋給放療技師，大大提高了整個治療期間位置的準確性。而且還避免了為了防止肉眼監測的誤差，放療技師需要在每個子野間隙重復進入機房校對和擺位，從而減輕了放療技師的工作強度和職業照射劑量。但本研究在對體位誤差進行分析時只分析了X 軸、Y 軸和Z 軸三個方向上的距離誤差，而沒有包含旋轉、自旋和俯仰三個方向上的角度誤差，而后者也是影響體位的重要因素，需要在后續的實驗中進一步完善實驗內容。

綜上所述，在使用光學表面監測系統后，對病人在治療期間的位移得到了有效的監測和糾正，大大提高了整個治療期間位置的準確性，值得臨床應用。