反光補償膜對Catalyst監測乳腺癌術后放療擺位的影響*

孫夢帆，彭海燕，何 陽，羅煥麗，毛開金，成 宇，梁寶中，冉雪琪，譚 霞，李 師，靳 富

(重慶大學附屬腫瘤醫院腫瘤放射治療中心 400030)

乳腺切除術后放療是目前乳腺癌術后的一種常規輔助治療，可降低局部區域復發率，提高患者術后生存率[1-2]。圖像引導放療通過影像可校正當前擺位與目標位置的誤差，使輻射劑量更加安全、精準地覆蓋治療區域，達到更好的臨床療效[3-4]。錐形束CT(cone-beam CT，CBCT)是當下應用最廣的圖像引導技術，但會增加額外輻射，且耗時較長[5-6]。Catalyst作為一種新的表面光學成像系統，以不同色光反饋在患者體表的信息指導放療技師準確擺位，無輻射、成像快且可實時監控患者治療中的位置變化，可輔助乳腺癌術后放療擺位[7-9]。在乳腺癌根治術后放療中常需使用一定厚度組織補償膜置于患側體膜表面，以提高胸壁受照劑量并降低危及器官受量[10]。由于目前使用的常規補償膜造成Catalyst HD表面光學影像缺失，影響擺位準確性。因此，本研究基于常規補償膜改制出一種反光補償膜，并探究了其在Catalyst HD中輔助乳腺癌根治術后放療擺位的應用前景，現報道如下。

1 材料與方法

1.1 制模與定位

采用無乳腺組件仿真人體模型(The Alderson Radiation Therapy phantom)，仰臥位熱塑體膜固定，飛利浦大孔徑CT(Philips公司，型號Ohio44143)定位掃描，掃描范圍為舌骨至腰二椎體下緣，掃描層厚為5 mm。患側體膜表面覆蓋規格為30 cm×30 cm，厚度1 cm的常規補償膜(Civco公司，型號Super-Flex Bolus with Film)，并由資深腫瘤放療醫師勾畫補償膜覆蓋區域。將圖像傳送到Varian Eclipse三維治療計劃系統，由物理師制訂放療計劃。

1.2 反光補償膜絕對劑量標定及影像配準與數據采集

在常規補償膜表面貼一層白色醫用紗布，厚度約0.25 mm，見圖1A、B。應用固體水模和指形電離室(靈敏體積0.6 cm3，型號PTW300313)，固定源皮距SSD=100 cm，射野大小為10 cm×10 cm，選用6 MV光子能量，跳數100 MU，于水下5 cm處進行反光補償膜的絕對劑量標定。利用治療室內激光燈和熱塑體膜上的標記對仿真人體模型進行擺位，再基于醫師勾畫區域分別覆蓋常規補償膜、反光補償膜及無補償膜；隨后采用瓦里安機載CBCT影像系統驗證擺位，曝光條件80 kV、25 mA、8 ms，影像匹配均采用骨性配準，要求腹背(AP)、頭腳(SI)和左右(LR)3個方向的誤差均≤5 mm，擺位誤差糾正后用Catalyst HD分別獲取常規補償膜、反光補償膜和無補償膜時的影像作為3種模式下各自的參考影像，見圖1E～F。

分別對AP、SI、LR方向進行單、雙、三方向手動移床，單方向和雙方向移床均為-5～5 mm，步長均為1 mm，三方向移床為-5～5 mm，步長為2 mm，使用Catalyst HD采集并記錄不使用補償膜、使用常規補償膜和反光補償膜3種情形下的擺位誤差。圖1C為另一種由Gray公司生產的常規補償膜，將比較其與Civco公司常規補償膜在Catalyst HD的光學影像是否相同。

1.3 統計學處理

2 結 果

2.1 補償膜的絕對劑量驗證

常規補償膜和反光補償膜條件下平均絕對劑量分別為(0.880±0.000)、(0.879±0.003)，二者絕對劑量比較差異無統計學意義(P>0.05)。

2.2 3種情況下Catalyst擺位誤差的相關性

單方向移床時Catalyst擺位誤差與真實誤差無補償膜在LR方向相關性最高(r=0.978),使用反光補償膜在SI、AP方向相關性最高(r=0.961、0.989)，使用常規補償膜在3個方向相關性均最低。雙方向移床時使用反光補償膜Catalyst擺位誤差與真實誤差在LR、SI、AP方向相關性均最高(r=0.988、0.974、0.994)。三方向移床時無補償膜Catalyst擺位誤差與真實誤差在LR、SI、AP方向相關性最好(r=0.987、0.977、0.995)，使用反光補償膜在LR、SI、AP方向相關性較高(r=0.983、0.975、0.991)，使用常規補償膜在3個方向相關性均最低，見表1。

表1 3種情況下Catalyst擺位誤差與真實誤差的相關性(r)

2.3 3種情況下Catalyst擺位誤差的差異性

單方向移床時使用反光補償膜在AP、SI方向Catalyst擺位誤差和真實誤差比較，差異均無統計學意義(P>0.05)，使用常規補償膜在LR、SI方向比較，差異均無統計學意義(P>0.05)；雙方向移床時使用常規補償膜在AP方向比較，差異均無統計學意義(P>0.05)；三方向移床時使用反光補償膜和使用常規補償膜在LR、SI、AP方向比較，差異均有統計學意義(P<0.05)；與常規補償膜比較，使用反光補償膜時Catalyst擺位誤差整體趨勢與擬合線更加貼近，見圖2～6。

A：常規補償膜；B：反光補償膜；C：Gray補償膜；D:使用常規補償膜；E:使用反光補償膜；E:不使用補償膜。圖1 不同補償膜和3類Catalyst參考圖像

紅色圓圈：使用常規補償膜的Catalyst擺位誤差；藍色三角形：使用反光補償膜的Catalyst擺位誤差；虛線：真實誤差與Catalyst擺位誤差相等的擬合線；*：P<0.05，與真實誤差比較。圖2 單方向移床時各方向Catalyst擺位誤差與真實誤差的散點圖

紅色圓圈：使用常規補償膜的Catalyst擺位誤差；藍色三角形：使用反光補償膜的Catalyst擺位誤差；虛線：真實誤差與Catalyst擺位誤差相等的擬合線；a：P<0.05，與真實誤差比較。圖3 雙方向移床時各方向Catalyst擺位誤差與真實誤差的散點圖

紅色圓圈：使用常規補償膜的Catalyst擺位誤差；藍色三角形：使用反光補償膜的Catalyst擺位誤差；虛線：真實誤差與Catalyst擺位誤差相等的擬合線；*：P<0.05，與真實誤差比較。圖4 三方向移床時LR方向Catalyst擺位誤差與真實誤差的散點圖

3 討 論

CBCT影像驗證作為圖像引導放療中糾正擺位誤差的“金標準”廣泛用于臨床[11]。Catalyst基于表面光學追蹤能實時監測與配準影像，可用于乳腺癌患者放療擺位[12-13]。此前HAMMING等[14]基于深吸氣屏氣乳腺癌患者比較了表面光學引導放療(SGRT)擺位和CBCT影像驗證擺位，結果顯示，SGRT表面擺位誤差與CBCT骨性擺位誤差具有良好的相關性，并能將擺位誤差控制在5 mm以內。羅煥麗等[15]則對比了Catalyst擺位與KV-KV位置驗證在乳腺癌患者放療擺位中的應用，結果顯示，二者在LR、SI方向顯著相關，且患者年齡、體重指數均對Catalyst擺位誤差具有不同程度的影響。

對乳腺癌根治術后放療需在患側體膜表面加蓋一層組織補償膜，增加皮膚劑量[16]。本研究使用的常規補償膜造成表面光學影像缺失，為明確產生此現象的原因，首先使用全新拆封的補償膜(30 cm×30 cm，厚度1 cm)和長時間使用后顏色改變的同品牌、同規格補償膜進行Catalyst HD監測的乳腺癌根治術后放療擺位，結果顯示，2種不同顏色的補償膜均會造成表面光學影像缺失。隨后比較了該品牌同一塊補償膜在有、無表面塑封膜的情況下進行乳腺癌根治術后Catalyst監測擺位，結果顯示，均出現影像缺失。此外，本研究納入Gray公司生產的補償膜，與同規格Civco公司常規補償膜進行比較，結果顯示，Civco公司的常規補償膜會造成表面光學影像缺失，而Gray公司的補償膜則能被Catalyst HD采集到表面影像。

針對上述實驗結果，本研究在Civco公司常規補償膜表面添加一層醫用白色紗布，改制成反光補償膜，增加Catalyst采集的患者體表信息量，以提高擺位準確性。結果顯示，改制反光補償膜不影響常規補償膜的絕對劑量,差異無統計學意義(P>0.05)，因此，可用于乳腺癌根治術后放療。此外，BATIN等[17]發現，乳腺癌術后放療擺位中感興趣區的選擇會影響Catalyst擺位準確性。而本研究3種不同情況下Catalyst感興趣區范圍均保持一致：上至患側鎖骨上緣，下至肋弓上緣，內側為胸骨體健側邊緣，外側為患側體表最遠端，故排除興趣區不同對Catalyst擺位的影響。

本研究結果顯示，使用反光補償膜在單、雙、三方向移床時在LR、SI、AP方向的相關性均高于常規補償膜。主要由于反光補償膜能獲取更完整的體表信息，擺位更精準。單方向移床時二者在SI方向比較，差異均無統計學意義(P>0.05)；三方向移床時二者在LR、AP、SI方向比較，差異有統計學意義(P<0.05)。雙方向移床時使用常規補償膜在AP方向比較，差異均無統計學意義(P>0.05)；在3種移床方式下相較于使用常規補償膜，使用反光補償膜Catalyst擺位誤差更接近真實誤差。

本研究雖然采集了大量數據研究反光補償膜對Catalyst HD監測乳腺癌根治術后放療擺位的影響，但仍存在以下不足，應用Catalyst(單攝像頭)監測乳腺癌根治術后放療擺位與Catalyst HD(三攝像頭)的一致性尚有待有進一步研究。此外，反光補償膜下不同表面光學設備監測的乳腺癌根治術后放療擺位準確性也需進一步驗證。而使用改制的反光補償膜和Gray公司的補償膜對Catalyst HD監測的乳腺癌根治術后放療擺位準確性的比較，將進行后續實驗。

綜上所述，對Catalyst HD引導的乳腺癌根治術后模體放療擺位，反光補償膜較常規補償膜能捕捉更全面的感興趣區位置影像，提高擺位精度；然而用于臨床在各方向的相關性還需繼續研究。