機(jī)載影像系統(tǒng)分析體部腫瘤放療擺位誤差的臨床觀察

梁永君，井小會，劉玉剛，郭運(yùn)杰，楊麗麗，孔海燕

(平頂山市第一人民醫(yī)院腫瘤科，河南平頂山467000)

機(jī)載影像系統(tǒng)分析體部腫瘤放療擺位誤差的臨床觀察

梁永君，井小會，劉玉剛，郭運(yùn)杰，楊麗麗，孔海燕

(平頂山市第一人民醫(yī)院腫瘤科，河南平頂山467000)

目的 通過直線加速器機(jī)載影像系統(tǒng)分析體部腫瘤放療期間產(chǎn)生的擺位誤差，測量臨床靶體積(CTV)到計(jì)劃靶體積(PTV)邊界的大小。方法 應(yīng)用直線加速器治療55例體部腫瘤。放療前獲取錐形束CT(CBCT)圖像，將該圖像與計(jì)劃CT圖像相匹配，計(jì)算平移和旋轉(zhuǎn)誤差。結(jié)果 胸部腫瘤平移誤差在左右(x)方向、頭腳(y)方向、前后(z)方向分別為 ( －0．309 8 ±3．706 7)mm、(0．500 1 ±5．958 7)mm、(0．161 0±4．512 6)mm;腹部腫瘤分別為( －0．392 7 ±2．601 2)mm、(0．872 1 ±5．600 1)mm、(0．110 3 ±3．297 8)mm;旋轉(zhuǎn)誤差在胸部和腹部腫瘤分別為(0．218 3 ±1．502 8)°、( －0．198 9±1．596 6)°。結(jié)論 CTV 到 PTV胸部腫瘤外放邊界值在x方向、y方向、z方向分別為7 mm、11 mm、8 mm為宜;腹部腫瘤分別為5 mm、10 mm、6 mm為宜，可以包括90%的擺位誤差。

擺位誤差;機(jī)載影像系統(tǒng);錐形束CT

腫瘤放療過程中一些不確定因素可影響其精確度，擺位誤差是其中之一，其可影響腫瘤照射劑量的分布，造成腫瘤照射劑量不足，甚至脫靶，導(dǎo)致治療后復(fù)發(fā)。圖像引導(dǎo)放療(image guided radiation therapy，IGRT)是一項(xiàng)新的放療技術(shù)，該技術(shù)將機(jī)載影像系統(tǒng)和直線加速器相結(jié)合。旨在減少放療時(shí)的擺位誤差，校正治療時(shí)腫瘤和正常組織運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的誤差，改進(jìn)靶區(qū)劑量分布。我們應(yīng)用的機(jī)載影像系統(tǒng)是三維圖像引導(dǎo)設(shè)備千伏級錐形束CT(CBCT)，用其獲取55例體部腫瘤患者分次間擺位誤差數(shù)據(jù)，為體部腫瘤的臨床精確治療提供依據(jù)。

1 材料與方法

1．1 材料 選擇2009年12月至2011年6月在我科調(diào)強(qiáng)放療體部腫瘤患者55例，所有病例均經(jīng)細(xì)胞學(xué)或病理學(xué)確診;年齡28～75歲，平均年齡61歲;其中男性31例，女性24例。胸部腫瘤43例:肺腺癌19例，肺鱗癌16例，肺腺鱗癌1例，肺轉(zhuǎn)移癌7例;腹部腫瘤12例:宮頸癌7例，腹腔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移癌5例。ECOG分級:1～3級。放療前行血常規(guī)、肝腎功能、心電圖等檢查正常，無放療禁忌。

1．2 方法

1．2．1 定位 CT模擬定位機(jī)定位，真空體模固定，根據(jù)患者頭型、頸部長短等從A、B、C、D、E等5種型號的塑料頭枕中選用合適的頭枕，讓患者仰臥于定位床上，使患者處于舒適自然的體位。每0．5 cm掃描1次，掃描范圍包括靶區(qū)及靶區(qū)上下5 cm。

1．2．2 擺位誤差檢測 整個(gè)治療過程中每周治療前對患者的擺位進(jìn)行檢測，檢測時(shí)激光線、源皮距與皮膚體模標(biāo)記相符合。CBCT在不同機(jī)架角度掃描獲取一系列圖像，重建成三維容積圖像，將CBCT圖像與計(jì)劃CT所生成的三維圖像進(jìn)行配準(zhǔn)，利用獲得的配準(zhǔn)差值分析擺位誤差的大小及其在不同周次間的差異。

1．2．3 擺位誤差分析及調(diào)整 使用Varian公司的機(jī)載影像系統(tǒng)(on-board imager，OBI)圖像配準(zhǔn)軟件。胸部腫瘤采用軟組織自動(dòng)匹配。腹部腫瘤采用骨性或軟組織匹配。以照射野中心點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，設(shè)水平側(cè)野照射時(shí)患者左右方向?yàn)閤軸，頭腳方向?yàn)閥軸，體部前后方向?yàn)?z軸，旋轉(zhuǎn)位移為 r。每周治療前獲取的CBCT圖像，與計(jì)劃CT中相應(yīng)的三維體積進(jìn)行匹配，OBI系統(tǒng)圖像分析軟件自動(dòng)顯示誤差結(jié)果。為了避免測量過程中不同觀察者對測量所帶來的差異，測量時(shí)由2人同時(shí)觀察每一幅圖像，確定其誤差的大小。照射野與標(biāo)準(zhǔn)參考圖位置一致為擺位正確(0移位)，移位≤5 mm為擺位偏差，可以執(zhí)行放療，擺位誤差＞5 mm，需分析原因，以等中心點(diǎn)作為參考點(diǎn)移動(dòng)治療床糾正誤差，再次驗(yàn)證合格后進(jìn)行治療。

1．2．4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 采用SPSS 13．0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。根據(jù)文獻(xiàn)［1]推薦方法，用均值表示系統(tǒng)誤差，標(biāo)準(zhǔn)差表示隨機(jī)誤差。

2 結(jié)果

2．1 全組擺位誤差 全組患者在每周放療前CBCT拍攝255次圖像(胸部腫瘤196次，腹部腫瘤59次)，并將此圖像與計(jì)劃CT圖像進(jìn)行匹配，有152次在x、y、z軸方向上平移誤差小于5 mm，其中胸部腫瘤115次，腹部腫瘤37次;有211次旋轉(zhuǎn)誤差小于2°，其中胸部腫瘤165次，腹部腫瘤45次。

2．2 胸部腫瘤擺位誤差分布 43例患者共進(jìn)行196次CBCT圖像匹配，4個(gè)方向均值、中位數(shù)和眾數(shù)差別很小，說明數(shù)據(jù)呈正態(tài)分布。見表1。

2．3 腹部腫瘤擺位誤差分布 12例患者共進(jìn)行59次匹配，4個(gè)方向均值、中位數(shù)和眾數(shù)差別很小，說明數(shù)據(jù)呈正態(tài)分布。見表2。

3 討論

適形調(diào)強(qiáng)放療提高了放療的定位精度、擺位精度和照射精度，使靶區(qū)的照射劑量最大、靶區(qū)外周圍正常組織受照射劑量最小、靶區(qū)的劑量分布最均勻。其臨床結(jié)果是:明顯提高腫瘤的局控率，并減少放療毒副反應(yīng)。但放療過程中的一些不確定因素影響腫瘤實(shí)際照射劑量的分布包括擺位誤差，即使是固定較好的頭頸部腫瘤也不能完全避免;腫瘤和周圍正常組織的移位;有可能在影像診斷和計(jì)劃階段及實(shí)際治療階段出現(xiàn)錯(cuò)誤資料傳送，其中擺位誤差是設(shè)定邊界的最主要因素［2－3]。

表1 胸部腫瘤x、y、z方向平移擺位誤差結(jié)果(mm)和旋轉(zhuǎn)擺位誤差結(jié)果(°)

表2 腹部腫瘤x、y、z平移擺位誤差結(jié)果(mm)和旋轉(zhuǎn)擺位誤差結(jié)果(°)

通常將擺位誤差分為系統(tǒng)誤差Σ、隨機(jī)誤差σ。系統(tǒng)誤差與設(shè)備有關(guān)，如不可靠的擺位設(shè)備、CT定位機(jī)、放療機(jī)，以及不同材料造成緩沖能力的不一致等。該誤差可以通過經(jīng)常性地校準(zhǔn)設(shè)備、降低CT掃描層厚、層距等來降低。隨機(jī)誤差與患者及擺位有關(guān)，主要包括:器官運(yùn)動(dòng)、變形，患者的運(yùn)動(dòng)、體形的變異，體表劃痕的寬度和技術(shù)員的因素。IGRT是近年發(fā)展起來的用于進(jìn)行射野定位驗(yàn)證以減少照射誤差的新技術(shù)，使用IGRT進(jìn)行驗(yàn)證并校正是減少擺位誤差的最好辦法。

OBI系統(tǒng)在每周治療前通過對照射野影像與模擬定位片或治療計(jì)劃系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)字重建影像進(jìn)行比較，清楚顯示照射區(qū)內(nèi)腫瘤靶區(qū)、周圍正常組織的三維結(jié)構(gòu)圖像，驗(yàn)證患者治療時(shí)照射野位置的準(zhǔn)確性，并能精確計(jì)算出每次等中心的三維方向上的實(shí)際誤差值，對有效提高治療精度有重要價(jià)值［4－6]。擺位誤差不僅表現(xiàn)為三維方向的平移，還表現(xiàn)為靶區(qū)的旋轉(zhuǎn)。

本研究結(jié)果顯示，使用OBI測量體部腫瘤常規(guī)放療的擺位誤差具有較好的臨床應(yīng)用價(jià)值。胸部腫瘤患者每周治療前測量的196組數(shù)據(jù)中，所有誤差數(shù)據(jù)均呈正態(tài)分布，在 x、y、z、r方向的最大誤差分別為 8．9 mm、14．8 mm、14．0 mm、3．8°，x、y、z方向 ＞5 mm 的誤差所占百分比分別為 11．00%、34．77%和 20．01%。＞2°的旋轉(zhuǎn)誤差所占百分比為15．12%。腹部腫瘤患者測量共59組數(shù)據(jù)中，在x、y、z、r方向的最大誤差分別為5．7 mm、14．9 mm、5．8 mm、3．9°，x、y、z方向 ＞5 mm的平移誤差所占百分比分別為6．56%、24．84%和8．31%，＞2°的旋轉(zhuǎn)誤差所占百分比為23．63%。以上數(shù)據(jù)表明，在體部腫瘤放療擺位時(shí)，每周治療前CBCT對發(fā)現(xiàn)較大的擺位誤差并及時(shí)糾正有重要的臨床意義。我們對誤差＞5 mm的患者在CBCT下進(jìn)行了實(shí)時(shí)擺位誤差糾正。使用機(jī)載影像系統(tǒng)，在治療時(shí)采集有關(guān)的影像資料，確定治療靶區(qū)和重要結(jié)構(gòu)的位置、運(yùn)動(dòng)，并在必要時(shí)進(jìn)行位置和劑量分布的校正，既能直接客觀地反映整個(gè)放射治療過程的擺位情況，指導(dǎo)正確擺位，又能及時(shí)糾正明顯的擺位誤差，方便準(zhǔn)確，提高了擺位的精度。

實(shí)際工作中，體部腫瘤放療時(shí)產(chǎn)生的擺位誤差是不可避免的，我們認(rèn)為可以通過以下幾種方式減小擺位誤差:1)采用呼吸限制的方法來減少呼吸運(yùn)動(dòng)的影響;2)加用呼吸壓束帶或腹部加壓以減少膈肌運(yùn)動(dòng);3)使用上肢固定裝置，腹盆部腫瘤可使用腿部固定裝置;4)治療時(shí)，盡量使胃腸道、膀胱的充盈程度和定位時(shí)相似;5)患者每周稱體質(zhì)量，如有體質(zhì)量下降或增加應(yīng)重新CT定位，重新設(shè)計(jì)治療計(jì)劃;6)肥胖患者的擺位誤差往往大于正常人，若條件允許，每天擺位時(shí)行CBCT并及時(shí)糾正。

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Clinical Observation of the Setup Errors by on Board Imager in Body Tumors Treated with Radiotherapy

Liang Yongjun，Jing Xiaohui，Liu Yugang，Guo Yunjie，Yang Lili，Kong Haiyan
(Department of Oncology，the First People’s Hospital of Pingdingshan，Pingdingshan 467000，China)

Objective To analyze the setup errors by a linear accelerator on board imager in body tumors treated with radiotherapy，measuring the clinical target volume(CTV)to planning target volume(PTV)the size of the border．Methods The application of linear accelerators to treat 55 patients with body tumors．Radiotherapy for cone-beam CT(CBCT)images，the images and planning CT images to match，to calculate the translational and rotational errors．Results Chest tumor translation error on left-right(x)，head-feet(y)，before-after(z)direction were( －0．309 8 ±3．706 7)mm，(0．500 1 ±5．958 7)mm，(0．161 0 ±4．512 6)mm，respectively;abdominal tumors were( －0．392 7 ±2．601 2)mm，(0．872 1 ±5．600 1)mm，(0．110 3 ±3．297 8)mm，respectively．Rotation errors in the chest and abdominal tumors were(0．218 3 ±1．502 8)°，( －0．198 9 ±1．596 6)°，respectively．Conclusion For the chest tumor，the appropriate CTV to PTV putting boundary value in the x direction，y direction and z direction are 7 mm，11 mm，8 mm，respectively;abdominal tumors，5 mm，10 mm，6 mm，respectively;it can include the setup errors of 90%．

setup error;on board imager system;cone beam CT

R730．55

A

1673－5412(2012)04－0335－04

2012－02－11)

梁永君(1970－)，男，碩士，主治醫(yī)師，主要從事腫瘤放化療研究。E-mail:liangyj700608@163．com