CBCT在食管癌調(diào)強放療中的擺位誤差分析

郭媛媛+楊桂姣

[摘要] 目的 探討食管癌調(diào)強放射治療（intensity modulated radiation therapy，IMRT）在擺位中行錐形束斷層掃描（cone beam computed tomography，CBCT）的重要性。 方法 應(yīng)用瓦里安Trilogy加速器對15例食管癌患者進行調(diào)強放射治療，每位患者前5次治療前均行1次CBCT掃描及后續(xù)療程中每周做1次CBCT掃描，然后與計劃CT圖像配準(zhǔn)得到等中心三個方向的位移誤差。 結(jié)果 ①15例患者共獲取140幅圖像。三個方向的位移誤差分別為垂直方向（1.330±0.307）mm、頭腳方向（2.670±0.739）mm、左右方向（1.730±0.434）mm。②患者糾正后垂直方向、頭腳方向、左右方向擺位誤差均低于糾正前，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P < 0.05）?；颊咧委熀蟠怪狈较?、頭腳方向、左右方向擺位誤差與糾正后比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P > 0.05）。 結(jié)論 食管癌調(diào)強放療中行CBCT掃描具有重要作用。食管癌調(diào)強放射治療中，重復(fù)擺位存在一定誤差，只有分析誤差產(chǎn)生原因，采取有效措施減少誤差，才能使靶區(qū)及周圍正常組織器官的劑量分布更準(zhǔn)確，為臨床放療提供質(zhì)量保證。

[關(guān)鍵詞] 食管癌；錐形束斷層掃描；調(diào)強放療；擺位誤差

[中圖分類號] R730.4 [文獻標(biāo)識碼] A [文章編號] 1673-9701（2014）17-0029-03

Error analysis of intensity modulated radiation therapy in esophageal cancer by CBCT

GUO Yuanyuan YANG Guijiao

Human Anatomy Teaching and Research Section of Shanxi Medical University， Taiyuan 030001，China

[Abstract] Objective To investigate the importance of CBCT scan in setup of IMRT for esophageal cancer. Methods Fifteen patients with esophageal cancer were enrolled into the study of IMRT with Varian Trilogy linear accelerator who were scanned by cone beam CT before the first radiotherapy and afterward once a week. The acquired images of CBCT were co-registered with planning CT and displacement errors of three directions were obtained. Results ①A total of 140 images were received in 15 patients. The displacement errors in three directions were vertical direction（1.330±0.307） mm， head-foot direction （2.670±0.739） mm， left-right direction（1.730±0.434） mm. ②The displacement errors of vertical direction， head-foot direction and left-right direction after the correction were all lower than those before the correction， the differences were statistically significant （P<0.05）. The displacement errors of vertical direction， head-foot direction and left-right direction after the treatment compared with those after the correction， the difference was not statistically significant（P>0.05）. Conclusion CBCT scan plays an important role in IMRT for esophageal cancer and the re-setup errors always occur in radiotherapy of esophageal cancer， only analyzing the causes of errors and taking effective measures to reduce errors can make the does distribution of target and normal tissues around the organs more accurate and provide quality assurance for clinical radiotherapy.

[Key words] Esophageal cancer； Cone beam computed tomography； Intensity-modulated radiation therapy； Setup errors

調(diào)強放療計劃設(shè)計依據(jù)的患者圖像是一組相對靜止的圖像，而放療是以分次照射方式進行的，放療過程中存在一些不確定因素：如放療分次間腫瘤本身出現(xiàn)容積變化、每次放療中患者的擺位誤差、食管位置受到呼吸運動和心臟搏動的影響等均將導(dǎo)致食管腫瘤的位移，影響實際照射時的劑量分布。為此，將放射治療機與影像設(shè)備結(jié)合在一起，在分次治療擺位時采集有關(guān)的圖像信息，確定治療靶區(qū)和重要結(jié)構(gòu)的位置及其形態(tài)變化，必要時進行位置和劑量分布的校正，稱為圖像引導(dǎo)放射治療（image guide radiation therapy，IGRT）。在常規(guī)加速器上增加CBCT的方法來實現(xiàn)IGRT技術(shù)，能更好地限定腫瘤靶區(qū)，在減少并最終消除放療的不確定因素中起重要作用[1]。

瓦里安Trilogy加速器是在同一平臺上綜合高分辨率KV級X射線影像技術(shù)的新一代加速器，其CBCT模式是利用其專用的150 KV球管在其旋轉(zhuǎn)時取得高解析度的透視圖像，通過控制軟件對影像器和治療床位置進行實時遙控，使腫瘤位置可以在放療前自動位移到正確位置，實現(xiàn)圖像引導(dǎo)放射治療。本文研究在食管癌調(diào)強放療中，采集患者CBCT圖像并與治療計劃CT圖像進行匹配及位置對比，統(tǒng)計三個方向的位移誤差數(shù)據(jù)，分析原因及解決方式。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

選取2013年1～9月應(yīng)用瓦里安Trilogy加速器行調(diào)強放療（IMRT）治療食管癌患者15例，共獲取140幅圖像及誤差數(shù)值。

1.2 體位固定及定位CT掃描

所有患者在CT模擬定位機下定位時均采用仰臥位，雙手互握肘部交叉至額頭，患者體位應(yīng)舒適易重復(fù)擺位，采用熱塑定位膜固定于碳素纖維板上。以在患者熱塑膜上前正中線及左右體側(cè)標(biāo)記與激光重合的“+”字線上放置直徑約2 mm的鉛珠作為參考坐標(biāo)系的體表標(biāo)記，待模具冷卻定型后行CT掃描。通過網(wǎng)絡(luò)將CT定位圖像傳輸至調(diào)強治療計劃系統(tǒng)中，進行靶區(qū)勾畫和治療計劃設(shè)計，再將計劃CT圖像傳送至服務(wù)器，作為圖像匹配的參考圖像。

1.3 CBCT圖像采集

按治療計劃的等中心標(biāo)記擺位，通過CBCT掃描獲取一系列連續(xù)的二維圖像并重建成三維CT圖像，所有患者前5次治療前均行1次CBCT掃描及后續(xù)療程中每周行1次CBCT掃描。

1.4圖像匹配及擺位誤差糾正

使用Varian公司的機載影像（on board imager，OBI）系統(tǒng)配準(zhǔn)軟件，在獲取的CBCT圖像中匹配框設(shè)定包括腫瘤靶區(qū)及其附近骨結(jié)構(gòu)，首先是自動骨性匹配，然后再參照明顯的骨性標(biāo)志進行手動微調(diào)，直至與計劃CT圖像在矢狀位、冠狀位及橫斷位上獲得骨性標(biāo)志及靶區(qū)腫瘤的最佳重疊[2]。圖像配準(zhǔn)完成后自動得到治療床在三維方向上的擺位誤差配準(zhǔn)差值，即CBCT腫瘤等中心和計劃CT腫瘤等中心相應(yīng)的垂直（couch vertical）、頭腳（couch longitudinal）、左右（couch lateral）方向上的誤差。設(shè)定擺位平移誤差的糾正閾值為2 mm，如果三維方向上均≤2 mm則直接治療；如果任一方向上>2 mm且≤10 mm則移床校正使之與治療計劃靶區(qū)重合后為患者治療；如任一方向>10 mm則重新擺位后再次行CBCT掃描。

1.5數(shù)據(jù)的獲取

記錄患者擺位誤差數(shù)值，數(shù)據(jù)用Microsoft Excel軟件建立數(shù)據(jù)庫。擺位誤差來源于分次治療擺位過程中的系統(tǒng)誤差和隨機誤差，系統(tǒng)誤差用所有分次擺位誤差的平均值表示[3]，隨機誤差用所有分次擺位誤差的標(biāo)準(zhǔn)差表示[4]。

1.6 統(tǒng)計學(xué)方法

采用統(tǒng)計學(xué)軟件SPSS 15.0對數(shù)據(jù)進行分析，計量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（x±s）表示，兩獨立樣本的計量資料采用t檢驗。以P < 0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 擺位誤差情況分析

15例食管癌患者共獲取140幅圖像，統(tǒng)計分析140幅三個方向的擺位誤差數(shù)值。當(dāng)統(tǒng)計值為0時，視為擺位準(zhǔn)確。數(shù)據(jù)結(jié)果以均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示（原始床值有“±”之分，“±”只表示其值的矢量方向，故在數(shù)據(jù)統(tǒng)計計算時，取其絕對值）。三個方向的位移誤差分別為垂直方向（1.330±0.307）mm、頭腳方向（2.670±0.739）mm、左右方向（1.730±0.434）mm，誤差范圍0～5 mm。見表1。結(jié)果表明：不同患者存在不同擺位誤差，分次間也存在擺位誤差。統(tǒng)計表明，食管癌患者三個方向擺位平均誤差均<3 mm，行CBCT能將誤差控制在2 mm內(nèi)，達到精確放療要求。

2.2 擺位誤差糾正情況

見表1、2?；颊呒m正后垂直方向、頭腳方向、左右方向擺位誤差均低于糾正前，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P < 0.05）。患者治療后垂直方向、頭腳方向、左右方向擺位誤差與糾正后比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P > 0.05）。

表1 15例食管癌擺位誤差糾正前后誤差差異的比較（x±s，mm）

表2 15例食管癌患者糾正后與治療后擺位誤差差異的比較（x±s，mm）

3 討論

越精確的放射治療對照射野和體位的準(zhǔn)確性要求越高，調(diào)強放療中擺位誤差是影響療效最關(guān)鍵的因素。分析誤差及產(chǎn)生原因，降低誤差對劑量學(xué)的影響對調(diào)強放療實施有很大意義。

3.1 擺位步驟

每次擺位時，調(diào)節(jié)床左右為零，使定位板的縱向中軸線與矢狀位激光燈及患者身體中軸線重合，使定位板兩側(cè)的零刻度線與左右墻激光燈及患者身體兩側(cè)的擺位標(biāo)記線重合?；颊呱眢w正中矢狀面應(yīng)垂直床面，并調(diào)整患者身體的左右兩側(cè)在同一個水平面[5]，避免影響左右及背腹方向的位置。人體要躺直，避免引起左右方向偏差。罩膜時，使膜上的各種凹凸與體部骨性結(jié)構(gòu)凹凸吻合，使膜上下界與患者體表標(biāo)記的上下緣界線吻合，兩側(cè)同時卡緊扣膜。

3.2 擺位誤差分析

①呼吸運動造成胸廓運動會帶動腫瘤的移位，擺位時向給患者講明過程，使其放松，囑咐患者保持平靜呼吸，盡量減少呼吸運動帶來的誤差。②餐后時間的影響，胸腹部受進食影響較大，因此體模制作及每次放療時間都應(yīng)在餐后2～3 h進行，避免體模的松緊程度不一致[6]。③肥胖者皮下脂肪的厚度與張力會影響皮膚的位置和皮膚的移動，年老患者皮膚松弛易牽拉也會有些影響，應(yīng)盡量與定位時一致。④在治療的過程中，患者體重變化、腫瘤退縮等會影響背腹方向上的誤差，在制作體模時，膜應(yīng)緊貼患者的體表，盡可能避免體表與各種膜之間產(chǎn)生間隙，減少患者不自主移動的空間和幾率[7]。放療期間，體模松緊程度發(fā)生明顯變化時，應(yīng)及時給予重新制作。⑤患者體表標(biāo)記線是否清晰準(zhǔn)確、粗細一致、筆直，也是影響擺位誤差的一個因素。描畫淡化的標(biāo)記線時，應(yīng)盡量在CT模擬定位機下，與定位位置一致時描畫。⑥首次放療擺位后，計算機網(wǎng)絡(luò)將自動記錄下治療床的三維位置參數(shù)，作為以后放療擺位床值的參考標(biāo)準(zhǔn)，因此，醫(yī)生、物理師、技師應(yīng)同時參與患者的CT模擬定位掃描、靶區(qū)等中心復(fù)位和首次放療擺位全過程，首次放療前的擺位位置驗證至關(guān)重要[8]。

不同的配準(zhǔn)人員對同一CBCT圖像的配準(zhǔn)有差別，不同匹配方式、匹配標(biāo)記點和匹配框的選擇等各種因素均會影響配準(zhǔn)結(jié)果[9-10]。

機器的精度也是實施精確放療的重要保證，機器維修人員要定期檢修機器設(shè)備，確保機器等中心、治療床、激光燈的精度符合質(zhì)量保證（Quality Assurance，QA）要求[11-14]。

綜上所述，調(diào)強放療擺位誤差受各種因素影響，但通過使用IGRT可以對患者的治療位置實時修正，明顯減少患者分次間的擺位誤差， 提高放療的精確性，保證治療的質(zhì)量。

[參考文獻]

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（收稿日期：2013-12-20）

不同的配準(zhǔn)人員對同一CBCT圖像的配準(zhǔn)有差別，不同匹配方式、匹配標(biāo)記點和匹配框的選擇等各種因素均會影響配準(zhǔn)結(jié)果[9-10]。

機器的精度也是實施精確放療的重要保證，機器維修人員要定期檢修機器設(shè)備，確保機器等中心、治療床、激光燈的精度符合質(zhì)量保證（Quality Assurance，QA）要求[11-14]。

綜上所述，調(diào)強放療擺位誤差受各種因素影響，但通過使用IGRT可以對患者的治療位置實時修正，明顯減少患者分次間的擺位誤差， 提高放療的精確性，保證治療的質(zhì)量。

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（收稿日期：2013-12-20）

不同的配準(zhǔn)人員對同一CBCT圖像的配準(zhǔn)有差別，不同匹配方式、匹配標(biāo)記點和匹配框的選擇等各種因素均會影響配準(zhǔn)結(jié)果[9-10]。

機器的精度也是實施精確放療的重要保證，機器維修人員要定期檢修機器設(shè)備，確保機器等中心、治療床、激光燈的精度符合質(zhì)量保證（Quality Assurance，QA）要求[11-14]。

綜上所述，調(diào)強放療擺位誤差受各種因素影響，但通過使用IGRT可以對患者的治療位置實時修正，明顯減少患者分次間的擺位誤差， 提高放療的精確性，保證治療的質(zhì)量。

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（收稿日期：2013-12-20）