利用MVCT圖像引導(dǎo)技術(shù)分析肝臟惡性腫瘤放療不同體位固定方式的擺位誤差

丁偉杰， 曾昭沖， 孫　菁， 陳一興

復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院放療科， 上?！?00032

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·短篇論著·

利用MVCT圖像引導(dǎo)技術(shù)分析肝臟惡性腫瘤放療不同體位固定方式的擺位誤差

丁偉杰， 曾昭沖， 孫菁， 陳一興

復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院放療科， 上海200032

[摘要]目的： 在螺旋斷層放療中，應(yīng)用兆伏級(jí)高能X線計(jì)算機(jī)體層攝影(MVCT)圖像引導(dǎo)技術(shù)，分析肝臟惡性腫瘤放療中患者兩種不同體位固定方式的擺位誤差。方法： 收集2015年3月至10月進(jìn)行螺旋斷層放射治療的40例肝臟惡性腫瘤患者的擺位數(shù)據(jù)，將其分為體模組和體架組。每次治療前進(jìn)行MVCT掃描，獲得相應(yīng)的線性擺位誤差和旋轉(zhuǎn)擺位誤差。對(duì)兩組擺位數(shù)據(jù)進(jìn)行均值方程t檢驗(yàn)。根據(jù)外擴(kuò)公式M=2.5Σ+0.7δ，計(jì)算PTV外擴(kuò)邊界值。結(jié)果： 兩組X軸、Z軸上的的擺位差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=22.02、2.56，P=0.04、0.01)，Pitch 、Yaw上的擺位差異亦有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=22.16、2.26，P=0.03、0.02)。體模組PTV外擴(kuò)邊界值為8.29、9.87、7.72 mm；體架組PTV外擴(kuò)邊界值為4.81、5.27、4.57 mm。結(jié)論： 螺旋斷層放療中，MVCT圖像引導(dǎo)技術(shù)可以很好地提高肝臟惡性腫瘤患者的放療精度；體架固定能夠更好地固定肝臟惡性腫瘤患者，在治療時(shí)，其產(chǎn)生的擺位誤差明顯小于體模固定，且能縮小PTV邊界。

[關(guān)鍵詞]肝臟惡性腫瘤；兆伏級(jí)高能X線計(jì)算機(jī)體層攝影；擺位誤差；外放邊界

在中國(guó)，每年因肝臟惡性腫瘤而死亡的患者大約有50萬，新發(fā)和死亡的肝臟惡性腫瘤患者占全球的50%以上[1]。由于肝臟惡性腫瘤早期癥狀不典型，大多數(shù)患者對(duì)自己的病情不重視，導(dǎo)致就診時(shí)已屬中晚期，錯(cuò)過最佳手術(shù)時(shí)間，手術(shù)切除率也降至20%[2]。手術(shù)、化療、放療是治療肝臟惡性腫瘤的三大利器，其中，在放射治療中，設(shè)備更是治療的關(guān)鍵。螺旋斷層放射治療(helical tomotherapy，HT)系統(tǒng)是世界上唯一采用螺旋CT掃描治療癌癥的放射治療設(shè)備。HT系統(tǒng)通過對(duì)患者進(jìn)行兆伏級(jí)高能X線計(jì)算機(jī)體層攝影(MVCT)掃描，自動(dòng)調(diào)整擺位誤差，降低腫瘤周圍正常組織的放射劑量，提高治療精度。在放療時(shí)，計(jì)劃靶區(qū)體積(PTV)的外擴(kuò)范圍也是降低擺位誤差、提高治療精度的有效方法之一。本研究通過比較肝臟惡性腫瘤患者斷層放療過程中兩種不同固定方式產(chǎn)生的擺位誤差，為肝臟螺旋斷層放療體位固定方式的選擇提供參考。

1資料與方法

1.1一般資料選擇我院2015年3月至10月接受螺旋斷層放療的肝臟惡性腫瘤患者40例。將其分為兩組，每組20例。體模組，男性18例，女性2例；年齡38～82歲，平均(56.95±8.61)歲。體架組，男性17例，女性3例；年齡40～83歲，平均(55.15±9.19)歲。

1.2體位固定及圖像采集采用德國(guó)西門子大孔徑CT模擬定位機(jī)、螺旋斷層放射治療機(jī)及配套的TOMO計(jì)劃制作系統(tǒng)。患者采用真空負(fù)壓袋或體架進(jìn)行體位固定，并于CT掃描前在計(jì)劃治療范圍內(nèi)的皮膚上標(biāo)記3個(gè)十字參考中心點(diǎn)。利用大孔徑CT對(duì)患者進(jìn)行常規(guī)或增強(qiáng)掃描，得到患者腹部定位圖像，用DICOM 3.0接口將圖像傳送到TOMO系統(tǒng)。

1.3治療計(jì)劃的設(shè)計(jì)與擺位誤差的記錄先由放療醫(yī)師勾畫正常組織范圍和靶區(qū)，再由物理師優(yōu)化放療計(jì)劃。根據(jù)優(yōu)化的治療計(jì)劃，完成HT?；颊咧委熐鞍碈T定位擺位，然后進(jìn)行MVCT掃描，掃描能量為3.5 MV。掃描后，用TOMO自帶的匹配軟件將MVCT圖像與CT定位圖像融合，并對(duì)融合圖象進(jìn)行自動(dòng)與手動(dòng)調(diào)節(jié)，分別記錄左右(X軸)、前后(Y軸)、上下(Z軸)方向上的線性擺位誤差和傾斜(Pitch)、旋轉(zhuǎn)(Roll)、偏離(Yaw)的旋轉(zhuǎn)擺位誤差值。調(diào)整完畢后進(jìn)行治療。

系統(tǒng)誤差:

隨機(jī)誤差:

2結(jié)果

40例患者共進(jìn)行745次MVCT掃描。體模組進(jìn)行405次，平均每例患者20.25次。體架組進(jìn)行340次，平均每例患者17次。體模組與體架組的線性擺位誤差和旋轉(zhuǎn)擺位誤差見表1。體模組與體架組的線性PTV外擴(kuò)值見表2。

表1　兩組患者M(jìn)VCT線性與旋轉(zhuǎn)擺位誤差　　n=20

表2　兩組患者線性擺位誤差值的PTV外擴(kuò)邊界值　n=20

3討論

目前認(rèn)為，手術(shù)切除是肝癌治療的唯一方式。但是，肝癌患者早期診斷難度較大，發(fā)現(xiàn)時(shí)病情已是中晚期。對(duì)于晚期肝癌，應(yīng)采用手術(shù)、化療、放療聯(lián)合治療方式。HT是用6 MV的X射線機(jī)進(jìn)行螺旋調(diào)強(qiáng)放射治療，利用3.5 MV的X射線對(duì)患者體位進(jìn)行MVCT圖像引導(dǎo)[5]。本研究應(yīng)用螺旋斷層放療的MVCT技術(shù)，比較體模固定與體架固定在肝臟惡性腫瘤放療過程中產(chǎn)生的擺位誤差。

本研究中，在線性擺位誤差方面，體架固定患者與體模固定患者在X軸和Z軸方向上的擺位誤差不同，Y軸方向上擺位誤差相似。分析原因，可能主要為體架固定減少了患者與治療床板間在X軸方向上的移動(dòng)度，其中腹部加壓又使Z軸上的移動(dòng)范圍減??；而Y軸方向上，體膜和體架均不能很好地固定患者，因此兩組差異不明顯。這表明，肝臟惡性腫瘤患者在TOMO治療時(shí)產(chǎn)生的Y軸擺位誤差與采用體?；蝮w架無關(guān)。TOMO治療過程中，可采用MVCT掃描糾正擺位誤差。由此說明，采用合適的體位固定方式配合MVCT掃描可以明顯提高放療時(shí)的擺位精度，這與黃娜等[6]、屈超等[7]的結(jié)論一致。此外，患者的呼吸也會(huì)對(duì)放療擺位誤差產(chǎn)生影響，主要與患者對(duì)治療設(shè)備與治療過程不了解而造成的情緒緊張與呼吸不平穩(wěn)有關(guān)，與張秀甫等[8]的結(jié)論一致。

本研究中，在旋轉(zhuǎn)擺位誤差方面，體模組的Pitch和Yaw兩個(gè)方向上的旋轉(zhuǎn)誤差明顯大于體架組，與劉利彬等[9]的研究結(jié)果相同。主要原因可能為：(1)患者皮膚松弛，造成體表定位線出現(xiàn)偏差；(2)患者在躺入體模時(shí)背部沒有與體模充分貼合而造成空隙；(3)患者動(dòng)作遲緩，不能完全配合擺位；(4)患者肺功能減退，呼吸不平穩(wěn)。

在放射治療中，擺位誤差是影響PTV外擴(kuò)邊界的主要因素。本研究中，體架組PTV外擴(kuò)邊界值較體模組在 X軸、Y軸、Z 軸上分別減少3.48 mm、4.60 mm、3.15 mm。這與朱娟等[10]分析得出的在X軸、Y軸、Z 軸上的PTV外擴(kuò)邊界值相似，分別為3.24 mm、3.59 mm、3.02 mm；也與高吉福等[11]胸腹部腫瘤調(diào)強(qiáng)放療中在X軸、Y軸、Z 軸上的PTV外擴(kuò)邊界相似，分別為3.06 mm、4.30 mm、5.76 mm。上述結(jié)果說明體架結(jié)合真空墊固定可以有效縮小PTV邊界，縮短臨床靶區(qū)(CTV)與PTV的間距，降低危及器官的放射受量，從而減少放療并發(fā)癥。除擺位誤差外，PTV外擴(kuò)邊界的影響因素還包括圖像掃描質(zhì)量、體內(nèi)臟器活動(dòng)幅度、空腔臟器充盈程度等。因此，PTV外擴(kuò)邊界的控制還有待進(jìn)一步研究。

綜上所述，螺旋斷層放射治療中，碳纖維體部固定架結(jié)合真空墊能更好地固定患者，有效減少三維線性和旋轉(zhuǎn)擺位誤差，縮小PTV外擴(kuò)邊界，從而減少正常組織放射受量，并提高放療范圍的精度。

參考文獻(xiàn)

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[8]張秀甫，劉永琴，郭瑞嵩. 不同部位腫瘤患者在立體定向放射治療中擺位誤差分析及控制方法[J]. 中國(guó)實(shí)用醫(yī)刊, 2015, 42(9):98-100.

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[10]朱娟，董洪敏，王文玲，等. 應(yīng)用錐形束CT研究椎骨轉(zhuǎn)移瘤的放療擺位誤差及PTV外擴(kuò)邊距[J]. 中華放射醫(yī)學(xué)與防護(hù)雜志, 2015, 35(10):764-766.

[11]高吉福，汪智勇. 胸腹部腫瘤調(diào)強(qiáng)放療首次擺位誤差的分析[J]. 醫(yī)療裝備, 2016, 29(6):41-42.

[本文編輯]李子卓， 姬靜芳

[收稿日期]2016-04-07[接受日期]2016-05-10

[作者簡(jiǎn)介]丁偉杰，技師. E-mail: eisonhower01@163.com

[中圖分類號(hào)]R 815.2

[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A

Analysis of positioning deviation of different body position fixing methods for hepatic carcinoma patients with radiotherapy by MVCT

DING Wei-jie, ZENG Zhao-chong, SUN Jing, CHEN Yi-xing

Department of Radiotherapy, Zhongshan Hospital, Fudan University, Shanghai200032, China

[Abstract]Objective： To analyze the positioning deviation of two different body position fixing methods for hepatic carcinoma patients by meta-voltage computed tomography (MVCT).Methods： The positioning data of 40 hepatic carcinoma patients treated by helical tomotherapy during March to October, 2015 in our Department of Radiotherapy were collected and divided into two groups: users of carbon fiber fixator with vacuum pad (Group C) and users of the vacuum bag (Group V). MVCT scan was performed before each treatment, and the amount of both linear and rotary positioning deviation was obtained. The two sets of data were compared through mean functional t-test. Finally, PTV extended boundary was calculated according to the extension formula M=2.5Σ+0.7δ. Results： From deviation direction of linear positioning, the differences of X-axis and Z-axis on two sets of data had statistical significance (t=22.02, 2.56; P=0.04,0.01; P<0.05). From deviation direction of rotary positioning, the differences of Pitch and Yaw on two sets of data also had statistical significance (t=22.16, 2.26; P=0.03, 0.02; P<0.05). PTV extended boundary of Group V were 8.29 mm, 9.87 mm and 7.72 mm. PTV extended boundary of Group C were 4.81 mm, 5.27 mm and 4.57 mm. Conclusions： In helical tomotherapy, MVCT image guidance technology could enhance the accuracy of radiotherapy for hepatic carcinoma patients. Compared with vacuum bag, carbon fiber fixator could fix the patients better, which could reduce positioning deviation and PTV boundary.

[Key Words]hepatic carcinoma; MVCT; positioning deviation; extended boundary