IGRT對(duì)肺部惡性腫瘤精確放療時(shí)擺位誤差及擺位外擴(kuò)邊界值的影響

郭峰，鐘輝，祁志軍，吳勇，何文菊

棗陽(yáng)市第一人民醫(yī)院腫瘤醫(yī)學(xué)部放療室，湖北 棗陽(yáng)441200

肺癌屬于臨床常見的胸部惡性腫瘤，多數(shù)患者就診時(shí)已處于晚期，因此臨床主要采取放療作為重要的治療手段，放療的基本目標(biāo)是提高放療增益比，最大限度地將放射線劑量集中在病變區(qū)域，殺死腫瘤細(xì)胞，同時(shí)減少對(duì)周圍正常組織和器官不必要的照射，減少不良反應(yīng)的發(fā)生[1]。近年來(lái)隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，圖像引導(dǎo)放療（image-guided radio therapy，IGRT）在臨床上廣泛應(yīng)用，它是通過(guò)減少患者在治療過(guò)程中擺放體位出現(xiàn)的誤差，并在放療時(shí)實(shí)行錐形束CT掃描，獲得容積圖像和治療計(jì)劃三維重建圖像，然后實(shí)行三維方向的比較，獲得擺位誤差，從而更好地限定腫瘤靶區(qū)，提高照射劑量的準(zhǔn)確性[2]。本研究探討了IGRT對(duì)肺部惡性腫瘤精確放療時(shí)擺位誤差及擺位外擴(kuò)邊界值（MPTV）的影響，以期為臨床治療提供指導(dǎo)和依據(jù)，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

回顧性分析2017年1月至2017年10月于棗陽(yáng)市第一人民醫(yī)院接受IGRT的44例肺部惡性腫瘤患者的臨床資料。納入標(biāo)準(zhǔn)：①經(jīng)病理組織學(xué)確診；②初治患者。排除標(biāo)準(zhǔn)：①入院前接受過(guò)放化療者；②合并其他原發(fā)性惡性腫瘤者。44例患者中，男26例，女18例；年齡36～71歲，平均（56.28±9.29）歲；左肺病變18例，右肺病變22例，縱膈病變4例；肺鱗癌20例，肺腺癌16例，小細(xì)胞肺癌8例；病灶直徑1.0～8.2 cm，平均（3.42±1.14）cm。

1.2 治療方法

患者取仰臥位，雙手上舉交叉，使用熱塑體模進(jìn)行固定，采用Philips大孔徑CT掃描定位機(jī)以5 mm層間距掃描，自聲門下直至上腹部，將圖像傳送至放射治療計(jì)劃系統(tǒng)進(jìn)行靶區(qū)和危及器官的勾畫。治療前將CT圖像傳送至醫(yī)學(xué)影像工作站進(jìn)行擺位準(zhǔn)確性的驗(yàn)證，每周采集患者的錐形束CT圖像，采用自動(dòng)骨性配準(zhǔn)和自動(dòng)灰度配準(zhǔn)進(jìn)行微調(diào)，對(duì)不同配準(zhǔn)方式進(jìn)行分析，采用Elekta Synergy直線加速器及XVI3D影像系統(tǒng)獲取左右（x）、頭腳（y）、前后（y）方向的擺位誤差。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 19.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，校正前后的擺位誤差經(jīng)自然對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換為近似正態(tài)分布后行t檢驗(yàn)，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。根據(jù)Stroom等[3]的定義：系統(tǒng)誤差以擺位誤差的平均值表示，隨機(jī)誤差以擺位誤差的標(biāo)準(zhǔn)差表示。總體擺位系統(tǒng)誤差為每位患者的系統(tǒng)誤差均值μ，系統(tǒng)誤差的標(biāo)準(zhǔn)差記為Σ，隨機(jī)誤差的標(biāo)準(zhǔn)差記為δ（所有個(gè)體化患者隨機(jī)誤差平方均值的平方根）。擺位外擴(kuò)邊界值（MPTV）=2.5 Σ+0.7 δ。

2 結(jié)果

2.1 擺位誤差結(jié)果

44例患者共獲得845次IGRT數(shù)據(jù)，校正后x、y、z軸上的平均擺位誤差分別為（-0.02±0.20）、（0.04±0.21）、（-0.01±0.11）cm，均低于校正前，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。校正前與校正后旋轉(zhuǎn)x、y、z軸上的平均擺位誤差比較，差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。（表1）

2.2 校正前后的MPTV值

校正后x、y、z軸上的MPTV值分別較校正前減少2.80、7.16、4.78 mm。（表2）

3 討論

肺癌是世界范圍內(nèi)常見的惡性腫瘤之一，發(fā)病率和病死率在發(fā)達(dá)國(guó)家男性惡性腫瘤中居首位，多數(shù)患者在確診時(shí)已處于疾病晚期，失去了手術(shù)治療機(jī)會(huì)，因此放療已成為晚期肺癌患者的首選治療方法[3]。隨著臨床技術(shù)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)二維放療已逐漸被三維適形調(diào)強(qiáng)放療取代，三維適形調(diào)強(qiáng)放療可以提升靶區(qū)的照射劑量，同時(shí)降低正常組織的照射劑量，并改善患者的局部控制率和生存率。放療計(jì)劃的制定主要是根據(jù)治療前的CT定位掃描圖像，而此時(shí)的圖像僅代表腫瘤一瞬間的位置，無(wú)法代表整個(gè)治療過(guò)程中的腫瘤位置，因此誤差無(wú)法避免[4-5]。目前臨床上常見的誤差分為3種：分次間的靶區(qū)變形與移位、分次內(nèi)的擺位誤差以及同一分次中的靶區(qū)運(yùn)動(dòng)[6]。為了使所有病變均可以包含在照射野范圍，臨床通過(guò)大樣本病例研究給予腫瘤靶區(qū)一個(gè)較大的外放邊界，這就造成了過(guò)多正常組織受到不必要的照射，因此放療劑量的提升受到限制，即使靶區(qū)外擴(kuò)范圍足夠大，但是放療過(guò)程中靶體積改變和移位均會(huì)增加靶體積漏照的可能性[7]。近年來(lái)調(diào)強(qiáng)放療技術(shù)取得了長(zhǎng)足發(fā)展，根據(jù)靶區(qū)需要的照射劑量反向設(shè)計(jì)放療計(jì)劃，劑量曲線極為陡峭，特別是在周圍有重要器官時(shí)，但是由于各種誤差、器官變形以及運(yùn)動(dòng)造成腫瘤靶區(qū)與危險(xiǎn)器官偏離照射野，會(huì)導(dǎo)致腫瘤靶區(qū)欠劑量照射及重要器官超劑量照射[8-9]。

放療的目的是在減少對(duì)正常組織損傷的情況下盡可能地殺傷腫瘤細(xì)胞，但是機(jī)器和人為因素以及重復(fù)擺位等都會(huì)造成誤差。一方面由于胸廓位置的呼吸運(yùn)動(dòng)幅度較大，心臟和大血管搏動(dòng)極為明顯，因此擺位過(guò)程中患者出現(xiàn)波動(dòng)呼吸時(shí)會(huì)造成誤差，部分患者由于進(jìn)食和體形變化會(huì)導(dǎo)致固體膜對(duì)皮膚的擠壓與牽引，容易造成患者不自覺旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致與定位時(shí)的狀態(tài)不一致[10]；另一方面由于不同操作人員和匹配方式等均會(huì)影響配準(zhǔn)效果，部分患者由于精神緊張會(huì)出現(xiàn)定位過(guò)程中肌肉僵硬，無(wú)法有效配合[11]。此外，體重降低及胸部輪廓改變也會(huì)導(dǎo)致誤差發(fā)生，尤其是放療2～3周時(shí)生理水腫期的到來(lái)會(huì)造成患者進(jìn)食困難，體重降低會(huì)導(dǎo)致肺癌患者胸部輪廓發(fā)生變化，影響擺位的精確度[12]。IGRT是將影像設(shè)備與放射治療機(jī)相結(jié)合，獲取患者治療前與擺位后的影像學(xué)信息，將所獲得的即時(shí)圖像與原計(jì)劃的圖像相匹配，分析兩者之間的差異，測(cè)量?jī)山M圖像之間的擺位誤差，予以在線校正，并引導(dǎo)本次治療及后續(xù)治療[13-14]。IGRT利用錐形束CT重量輕、體積小、架構(gòu)開放的優(yōu)勢(shì)直接整合到醫(yī)用直線加速器上，錐形束CT是通過(guò)采集患者周圍不同角度的投射圖像重建而成，在治療過(guò)程中提供3個(gè)旋轉(zhuǎn)和3個(gè)平移共6個(gè)自由度的擺位誤差數(shù)據(jù)，獲取患者的容積斷層圖像，利用變形匹配技術(shù)實(shí)時(shí)觀察腫瘤及周圍組織器官的形狀變化，進(jìn)行在線校正并確保精確度[15]。IGRT可以通過(guò)在線校正、離線校正和屏氣與呼吸門控技術(shù)實(shí)現(xiàn)誤差校正。在線校正是指在單次治療過(guò)程中，患者擺位后采集X線或CT圖像，通過(guò)與計(jì)劃CT圖像或計(jì)劃CT圖像生成的數(shù)字重建放射影像（digitally reconstructured radiograph，DRR）進(jìn)行對(duì)比，確定擺位誤差或射野位置誤差后進(jìn)行修正，然后再采集圖像重復(fù)上述過(guò)程，直至誤差在允許范圍后實(shí)施照射。離線校正即自適應(yīng)放療，是使用圖像數(shù)據(jù)、劑量以及其他信號(hào)作為反饋進(jìn)而對(duì)治療計(jì)劃進(jìn)行修正，在最初數(shù)次治療過(guò)程中觀察患者器官或劑量的變化，根據(jù)變化情況改進(jìn)放療計(jì)劃。屏氣可使受呼吸運(yùn)動(dòng)影響的靶區(qū)暫時(shí)停止運(yùn)動(dòng)，如果在吸氣末屏氣，可顯著增大肺體積，減少肺受照體積。呼吸門控技術(shù)是指在治療過(guò)程中，采用某種方法監(jiān)測(cè)患者呼吸，在特定呼吸時(shí)相觸發(fā)射線束照射。在線校正和自適應(yīng)放療技術(shù)可處理擺位誤差和分次間的靶區(qū)移位；屏氣技術(shù)可使靶區(qū)暫時(shí)停止運(yùn)動(dòng)；呼吸門控技術(shù)可保證射線照射時(shí)靶區(qū)只在一個(gè)小范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)。本研究結(jié)果顯示，44例患者共獲得845次IGRT數(shù)據(jù)，校正后x、y、z軸上的平均擺位誤差分別為（-0.02±0.20）、（0.04±0.21）、（-0.01±0.11）cm，均低于校正前，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）；校正后x、y、z軸上的MPTV值分別較校正前減少2.80、7.16、4.78 mm。本研究的優(yōu)勢(shì)在于證實(shí)了IGRT可以減小肺癌放療中存在的擺位誤差，對(duì)于臨床提升放療的精確性具有一定幫助，但本研究屬于回顧性分析，未能開展隨機(jī)對(duì)照研究，也未能對(duì)患者進(jìn)行遠(yuǎn)期隨訪，對(duì)于IGRT技術(shù)在改善患者遠(yuǎn)期生存效果方面未能進(jìn)行觀察，因此還需要進(jìn)一步開展多中心、大樣本量的隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)進(jìn)一步深入分析論證。

表1 校正前后擺位誤差的比較（±s）

表1 校正前后擺位誤差的比較（±s）

時(shí)間校正前校正后t值x軸（cm）0.08±0.38-0.02±0.20 5.354 y軸（cm）0.44±0.73 0.04±0.21 12.224 z軸（cm）-0.26±0.33-0.01±0.11-19.167旋轉(zhuǎn)x軸（°）0.19±2.10 0.10±1.48 1.024旋轉(zhuǎn)y軸（°）0.11±2.24-0.09±2.21 1.811旋轉(zhuǎn)z軸（°）0.51±1.41 0.44±1.10 1.120 P值 ＜0.05＜0.05＜0.05＞0.05＞0.05＞0.05

表2 校正前后的MPTV值（mm）

綜上所述，IGRT可明顯減小肺部惡性腫瘤患者放療時(shí)的擺位誤差，縮小MPTV，提高放療的精確性。

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