CT治療計(jì)劃系統(tǒng)與電子射野影像裝置在頭頸部腫瘤首次放療擺位中的聯(lián)合應(yīng)用

王艷霞，蔣社偉，張勝

［焦作煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司中央醫(yī)院 放療科，河南 焦作 454000］

隨著放療技術(shù)的快速發(fā)展，精確放療已成為常規(guī)放療。在治療計(jì)劃的執(zhí)行階段，射野位置和患者擺位都會存在誤差，甚至出現(xiàn)一些嚴(yán)重的錯誤，因此位置驗(yàn)證是非常必要的[1]。圖像適時(shí)引導(dǎo)是現(xiàn)代腫瘤精確放射治療的最新技術(shù)之一，有效降低了靶區(qū)移位、變形、擺位的誤差，但在一些基層放療單位還不能普及最新圖像引導(dǎo)技術(shù)。本文通過CT治療計(jì)劃系統(tǒng)（CT-treatment planning system, CT-TPS）與電子射野影像裝置（electronic portal imaging device, EPID）在頭頸部腫瘤首次放療擺位中的誤差對比分析，討論兩種方法在位置驗(yàn)證中的精確性，進(jìn)一步做好基層放療單位的質(zhì)量保證和質(zhì)量控制。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

選取2015年5月-2016年12月接受放射治療的頭頸部腫瘤患者37例，男28例，女9例；年齡25～79歲，中位年齡65歲?；颊咭话闱闆r較好，患者簽署知情同意書。所有患者卡氏行為狀態(tài)評分（Karnofsky Performance Status, KPS）評分均≥70分，其中鼻咽癌11 例，腦膠質(zhì)瘤13例，腦轉(zhuǎn)移瘤6例，甲狀腺癌4例，舌癌3例。

1.2 方法

1.2.1 體位固定 熱塑膜固定技術(shù)的應(yīng)用能夠減少擺位誤差[2]，首先將頭頸肩熱塑膜置入68℃恒溫水箱中6 min，患者平躺于頭頸肩固定底板，依據(jù)患者情況選擇合適頭枕，雙手置于體部兩側(cè)，將經(jīng)恒溫水箱浸泡過的頭頸肩熱塑膜完全敷貼于患者體表，根據(jù)患者體表輪廓塑型，15 min后完成體位固定，并標(biāo)記患者信息。

1.2.2 CT模擬定位 采用飛利浦64排容積CT增強(qiáng)掃描模擬定位，在激光定位系統(tǒng)下，采用三點(diǎn)定位法，在距離腫瘤較近且呼吸動度較小的部位標(biāo)記Mark點(diǎn)，貼鉛標(biāo)。掃描范圍上界至顱頂，下界至主動脈窗，平靜呼吸下曝光，螺距1，掃描層厚3 mm。掃描的序列圖像通過DICOM3.0傳至醫(yī)科達(dá)Monaco5.11治療計(jì)劃系統(tǒng)。

1.2.3 計(jì)劃設(shè)計(jì) 醫(yī)生在Focal工作站勾畫靶區(qū)并由上級醫(yī)師審核。物理師采用Monaco5.11計(jì)劃系統(tǒng)制作固定野動態(tài)調(diào)強(qiáng)治療計(jì)劃，計(jì)劃審核后做劑量驗(yàn)證（要求通過率＞95%），并將計(jì)劃傳輸至醫(yī)科達(dá)precise加速器，參考圖像0°、90°數(shù)字重建影像（digital reconstruction radiograph, DRR）傳輸至EPID（蘇州雷泰IVS）工作站。

1.2.4 首次擺位驗(yàn)證 同一患者采用CT-TPS和EPID兩種方法進(jìn)行首次擺位驗(yàn)證。

1.2.4.1 CT-TPS 計(jì)劃設(shè)計(jì)完成后，TPS生成的坐標(biāo)數(shù)據(jù)傳至CT模擬定位機(jī)配置的三維移動激光定位系統(tǒng)?；颊咴谀MCT機(jī)上擺位，以Mark點(diǎn)為原點(diǎn)，根據(jù)TPS生成的坐標(biāo)數(shù)據(jù)將激光線自動移至射野等中心，標(biāo)記治療點(diǎn)并貼鉛標(biāo)，二次掃描CT（掃描條件同前）。圖像傳至Monaco-TPS，與計(jì)劃CT進(jìn)行圖像融合。Monaco-TPS圖像融合采用互信息算法，3種融合方式：自動融合（automatic fusion, AF）、感興趣體積融合（volume of interest, VOI）、點(diǎn)對點(diǎn)融合（point registration,PR），本次研究采用自動和感興趣體積相結(jié)合，提高配準(zhǔn)的精度。圖像融合后，利用Monaco-TPS軟件工具，將治療中心跳轉(zhuǎn)至計(jì)劃射野中心，通過復(fù)核計(jì)劃射野中心十字線與二次CT治療中心鉛標(biāo)的重合度，獲取患者X（左右）、Y（頭腳）及Z（前后）3個方向上的線性誤差，見圖1。

1.2.4.2 EPID 患者在加速器上擺位，以Mark點(diǎn)為原點(diǎn)，同樣根據(jù)TPS生成的坐標(biāo)數(shù)據(jù)將激光線移至射野等中心，標(biāo)記治療點(diǎn)。啟動EPID圖像采集板，單曝光采集0°、90°MV級圖像，將獲取0°、90°標(biāo)記有射野中心的MV級圖像與TPS重建的標(biāo)記有射野中心的0°、90°DRR片進(jìn)行配準(zhǔn)，主要采用頭頸部顯著骨性標(biāo)記進(jìn)行手動配準(zhǔn)，如鼻中隔、眼眶、下頜、椎體及棘突等。利用軟件工具，通過手動配準(zhǔn)自動計(jì)算出患者X、Y及Z 3個方向上的線性誤差，見圖2。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用IBM SPSS Statistics 22.0軟件，對CT-TPS與EPID在首次治療擺位中兩組誤差進(jìn)行配對樣本t檢驗(yàn)。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

圖1 CT-TPS圖像配準(zhǔn)示例

圖2 EPID圖像配準(zhǔn)示例

2 結(jié)果

在頭頸部腫瘤首次放療擺位中，采用CT-TPS與EPID兩種方法獲取患者X、Y及Z 3個方向上的線性誤差，通過回顧性對比分析，兩種方法的誤差雖稍有差別，但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，見表1。

表1 CT-TPS和EPID擺位誤差對比（±s, cm）

表1 CT-TPS和EPID擺位誤差對比（±s, cm）

方向 例數(shù) CT-TPS EPID t值 P值X 37 0.101±0.101 0.088±0.111 0.360 0.722 Y 37 0.158±0.122 0.129±0.131 1.159 0.264 Z 37 0.063±0.051 0.087±0.100 -0.819 0.425

3 討論

放射治療技術(shù)的發(fā)展，靶區(qū)適形度越來越高，劑量跌落更快，位置輕微偏差導(dǎo)致放療劑量產(chǎn)生較大差異[3]。開展三維精確放射治療前，必須進(jìn)行位置驗(yàn)證，一些基層放療單位還不能普及最新圖像引導(dǎo)技術(shù)，比如：錐形束CT（cone beam CT,CBCT）、在軌CT（CT-on-rail）、呼吸門控和靶區(qū)追蹤等。EPID作為一種常用的二維放療圖像引導(dǎo)技術(shù)，具有省時(shí)、價(jià)格相對合理及簡便等特點(diǎn)[4]。對于不具備EPID的基層放療單位，可以有效利用TPS的圖像融合模塊，通過二次掃描CT進(jìn)行位置驗(yàn)證，確定計(jì)劃射野中心和治療射野中心的復(fù)合度，此方法報(bào)導(dǎo)較少。

頭頸肩熱塑膜固定技術(shù)可提高頭頸胸部擺位精度，減少正常組織受照，提高患者生存質(zhì)量[5]，準(zhǔn)確度、重復(fù)性較好，且頭頸部骨性標(biāo)志較多，受呼吸運(yùn)動影響較小，因此選取的頭頸部腫瘤患者均采用該固定方式，以便更準(zhǔn)確獲取研究數(shù)據(jù)。首次放療前的位置驗(yàn)證尤其重要，是精確放射治療擺位的基準(zhǔn)[6]，對37例頭頸部腫瘤患者首次放療擺位采用CT-TPS與EPID兩種方法進(jìn)行位置驗(yàn)證，獲取患者兩組X、Y及Z 3個方向上的誤差值，進(jìn)行配對樣本t檢驗(yàn)對比分析，兩種方法雖稍有差別，但3個方向的誤差差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，各個方向的誤差均小于0.2 cm，符合臨床要求。龍騰飛等[7]研究三維的配準(zhǔn)比二維的配準(zhǔn)，更能直觀地反映出配準(zhǔn)誤差，更容易被臨床醫(yī)生所接受，這是基于在CT室（in room CT）的研究。CT-onrail是滑軌CT和直線加速器同一機(jī)房，共用治療床的圖像引導(dǎo)系統(tǒng)[8-9]、CBCT是加速器自帶的KV級CT，CT-TPS做位置驗(yàn)證基于模擬定位CT和TPS相結(jié)合，與前者相比有一定劣勢，但屬于三維的圖像配準(zhǔn)，與醫(yī)科達(dá)Monaco-TPS聯(lián)合應(yīng)用，能夠精確反應(yīng)出誤差，Monaco-TPS圖像融合采用互信息算法，3 種融合方式：AF、VOF、PR，3種方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，需聯(lián)合應(yīng)用，提高圖像配準(zhǔn)精度，誤差數(shù)值可精確到0.01 cm。EPID采集的MV級圖像圖像分辨力低，軟組織圖像較DRR相對豐富，TPS重建的DRR圖像主要對骨組織成像，是屬性不同圖像配準(zhǔn)，誤差數(shù)值可精確到0.1 cm，增加了誤差評估難度，優(yōu)勢是可以在線驗(yàn)證、省時(shí)省力，目前EPID在放療設(shè)備質(zhì)控、劑量驗(yàn)證方向的應(yīng)用研究較多[10-14]，前景廣闊。

綜上所述，通過對37例頭頸部腫瘤首次放療位置驗(yàn)證的研究，CT-TPS與EPID兩種位置驗(yàn)證方法均能準(zhǔn)確提供誤差數(shù)值，兩者差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，滿足臨床要求，對于基層放療單位，兩種方法可以聯(lián)合使用，也可單獨(dú)使用，CT-TPS位置驗(yàn)證在EPID出現(xiàn)故障時(shí)可以替代EPID。

[1]胡逸民. 腫瘤放射物理學(xué)[M]. 北京： 原子能出版社, 1999： 463.

[2]吳冰, 付爽. 熱塑體膜固定技術(shù)在胸腹部腫瘤放療中的應(yīng)用 [J]. 中國醫(yī)療設(shè)備 , 2008, 23(12)： 87-88.

[3]申紅峰, 王小深, 歐光明, 等. 基于圖像引導(dǎo)下頭頸部腫瘤放射治療患者擺位誤差的相關(guān)性分析[J]. 中國醫(yī)學(xué)裝備, 2016,13(10)： 22-23.

[4]程光惠, 武寧, 韓東海, 等. 不同體位固定技術(shù)在胸腹部腫瘤放射治療中的應(yīng)用比較[J]. 中國腫瘤, 2010, 19(10)： 702-704

[5]李金凱, 李彩虹, 王沛沛, 等. 頸胸部腫瘤應(yīng)用頭頸肩體熱塑膜放療的擺位誤差[J]. 江蘇醫(yī)藥, 2013, 39(4)： 443-445.

[6]鄧鵬, 龐學(xué)利, 張艷玲, 等. 錐形束CT對頸部腫瘤調(diào)強(qiáng)放療擺位誤差的探討[J]. 臨床腫瘤學(xué)雜志, 2009, 14(8)： 743-745.

[7]龍騰飛, 王凡, 孔令玲, 等. In room CT與電子射野影像系統(tǒng)在頭頸部腫瘤圖像引導(dǎo)放射治療中配準(zhǔn)的對比研究[J]. 安徽醫(yī)藥 , 2016, 20(2)： 279-282.

[8]周夢熙, 王凡, 董東, 等. CT-on-rail圖像引導(dǎo)技術(shù)在肺癌放療中的應(yīng)用[J]. 安徽醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào), 2016, 51(10)： 1477-1480.

[9]夏幫傳, 徐子海, 廖福錫. 基于CT-on-rai系統(tǒng)開展的圖像引導(dǎo)自適應(yīng)放療研究進(jìn)展[J]. 中國醫(yī)療設(shè)備, 2013, 28(1)： 62-65.

[10]Sun B, Goddu SM, Yaddanapudi S, et al. Daily QA of linear accelerators using only EPID and OBI[J]. Med Phys, 2015, 42(10)：5584-5594.

[11]孫彥澤, 談友恒, 文萬信. 非晶硅電子射野影像系統(tǒng)用于加速器照射野劑量學(xué)特性的研究[J]. 中華放射醫(yī)學(xué)與防護(hù)雜志,2012, 32(4)： 395-397

[12]Gambirasio A, Colleoni P, Bianchi C, et al. Long period accuracy and reproducibility of MLC leaves position acquired in a daily QA program using EPID images[J]. Phys Med, 2016, 32(1)： 25-25.

[13]Yaddanapudi S, Cai B, Sun B, et al. Using an electronic portal imaging device (EPID) for correlating linac photon beam energies[J].Med Phys, 2015, 42(6)： 3517-3520.

[14]陳利軍, 谷曉華, 楊留勤, 等. 基于放射治療圖像引導(dǎo)對放療設(shè)備進(jìn)行質(zhì)控檢查[J]. 中國醫(yī)療設(shè)備, 2017, 32(1)： 75-77.