腹部腫瘤調(diào)強(qiáng)放射治療擺位中基于錐形束CT的誤差

方亞玲，汪志（通信作者），唐虹，孫欣，楊欣

安徽醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院放療科 （安徽合肥 230022）

21世紀(jì)，放射治療進(jìn)入精確定位、精確計劃、精確放射治療的“三精”時代，保證體位的精確性和重復(fù)性是放射治療質(zhì)量控制的重要內(nèi)容[1]。其中擺位誤差是妨礙放射治療精度提高的一個重要因素，如果擺位誤差過大可能引起部分靶區(qū)脫靶而周圍危及器官受到照射劑量過高的影響，導(dǎo)致腫瘤局部控制率下降甚至引起嚴(yán)重放射性損傷。腹部腫瘤由于受胃腸道蠕動、膀胱充盈程度、皮下脂肪等各種因素的影響，導(dǎo)致擺位誤差較其他部位更大，所以誤差測量及校正對于提高腹部腫瘤放射治療的精度尤為重要。目前，圖像引導(dǎo)放射治療（image guided radiation therapy，IGRT）為解決腹部腫瘤擺位誤差大的問題提供了有效手段，我院于2018年12月引進(jìn)美國瓦里安VitalBeam直線加速器，通過機(jī)載影像系統(tǒng)錐形束CT（cone beam CT，CBCT）獲得圖像與CT定位圖像進(jìn)行匹配，得到擺位誤差，從而指導(dǎo)外放邊界?，F(xiàn)報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2018年12月至2019年5月于安徽醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院應(yīng)用瓦里安VitalBeam直線加速器治療的腹部腫瘤患者19例，男7例，女12例；直腸癌6例，前列腺癌1例，宮頸癌10例，子宮內(nèi)膜癌2例。

1.2 體位固定和CT掃描

患者平躺于固定體板上，根據(jù)其體型選擇不同的頭枕，雙上肢交叉抱肘置于額前，牢記交叉時左右手臂的位置及順序，保證每次治療都是相對一致的位置，此外，保證雙側(cè)皮膚每次牽拉程度一致且位置對稱，然后用熱塑膜將患者腹部固定于體板上。在瓦里安 Acuity 模擬機(jī)下，依據(jù)CT或MRI片，找出腫瘤中心大致對應(yīng)的體表部位，以激光定位燈為準(zhǔn)，用記號筆分別于患者熱塑膜左側(cè)、中心、右側(cè)做“十”字形參考點。CT掃描：使用美國GE公司Optima 540螺旋CT，以定位時的固定裝置和體位，由第1腰椎至坐骨結(jié)節(jié)下5 cm進(jìn)行螺旋掃描，并以5 mm層厚重建圖像，將重建圖像通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)酵呃锇补綞clipse13.6計劃系統(tǒng)。

1.3 靶區(qū)勾畫與調(diào)強(qiáng)計劃制定

臨床醫(yī)師根據(jù)影像資料勾畫靶區(qū)和危及器官，并給出處方劑量；物理師根據(jù)要求設(shè)計出調(diào)強(qiáng)計劃，經(jīng)醫(yī)師一起確認(rèn)后，治療計劃與CT圖像通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)傳輸至瓦里安VitalBeam直線加速器。

1.4 CBCT圖像獲取及在線配準(zhǔn)

瓦里安VitalBeam直線加速器附有kV級CBCT，CBCT安裝于加速器機(jī)架上，與治療射線束垂直并共等中心，由X線球管和對側(cè)的非晶硅探測板組成。當(dāng)技師輔助患者完成擺位后機(jī)架旋轉(zhuǎn)360°進(jìn)行掃描獲取三維CT圖像，OBI系統(tǒng)利用上述圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行重建，得到冠狀面、矢狀面和橫斷面的CT圖像，然后與計劃CT圖像進(jìn)行配準(zhǔn)[配準(zhǔn)是在自動配準(zhǔn)的基礎(chǔ)上根據(jù)臨床實際進(jìn)行手動修正]，最后得到X（左右）、Y（頭腳）、Z（前后）3個方向的平移誤差。

1.5 數(shù)據(jù)分析

通過19例患者調(diào)強(qiáng)擺位3個方向上的誤差數(shù)值計算出均值和標(biāo)準(zhǔn)差，用均值描述治療過程中的系統(tǒng)誤差，而標(biāo)準(zhǔn)差表示其隨機(jī)誤差，由此計算臨床靶區(qū)（CTV）到計劃靶區(qū)（PTV）的外放邊界，計算公式為 M=2.0Σ+0.7δ（可使99%臨床靶體積包含在95%處方劑量線范圍內(nèi)[2]），Σ為各方向平移誤差的均數(shù)，δ為標(biāo)準(zhǔn)差。

2 結(jié)果

19例患者左右（X）、頭腳（Y）、前后（Z）方向的擺位誤差分別為（0.08±0.57）cm、（0.01±0.90）cm、（0.01±0.46）cm，計算出 X、Y、Z 3個方向的外放邊界分別為0.56 cm、0.65 cm、0.34 cm，見表1。腹部腫瘤擺位誤差與發(fā)生頻數(shù)的關(guān)系見圖1。

表1 19例患者3個方向的擺位誤差與外放邊界（cm）

圖1 19例患者腹部腫瘤調(diào)強(qiáng)擺位在3個方向上的誤差頻數(shù)分布

3 討論

調(diào)強(qiáng)放射治療（intensity modulated radiotherapy，IMRT）是一種高精度放射治療，嚴(yán)格要求靶區(qū)劑量，高劑量區(qū)緊緊包繞靶區(qū)，對放射治療擺位的準(zhǔn)確性及重復(fù)性要求較高[3]，而擺位精度在很大程度上決定了最終的治療效果，且其還能在很大程度上減輕危及器官的損傷，從而進(jìn)一步改善患者的預(yù)后[4-5]。而在日常放射治療中因多種因素形成的擺位誤差是影響擺位精度的重要因素。目前，IGRT可以有效地減小治療擺位誤差，Zeidan 等[6]關(guān)于不同的IGRT研究方案顯示，共有15%～31%的治療需要行IGRT來糾正擺位誤差。瓦里安OBI系統(tǒng)kV-CBCT應(yīng)用于首次擺位前，通過掃描出容積CT圖像與治療計劃CT圖像進(jìn)行匹配，通過對治療床的在線調(diào)整，保證了擺位誤差在允許的范圍內(nèi)，減小了擺位誤差，以確定CTV外放PTV大小，提高IMRT的精度。

本研究結(jié)果顯示，頭腳方向的擺位誤差略高，與吳君心等[7]研究結(jié)果相似；左右方向擺位誤差次之，前后方向擺位誤差最小。分析原因為：（1）患者模擬定位時肩部處于緊張狀態(tài)，而實際擺位CBCT掃描時處于放松狀態(tài)；（2）每次患者躺在體架上頭部后仰過伸及前屈導(dǎo)致的頭腳位置有所不同；（3）部分體型肥胖患者受到皮膚牽拉的影響導(dǎo)致其體位略有改變。為了減小因為體位原因?qū)е碌恼`差，技師在模擬定位和首次擺位時囑咐患者放松心情，告知其體位一致性的重要性，以提高患者的依從性。此外，應(yīng)注意體膜與患者體表的適形度，要使各種膜的凹凸與患者體部的輪廓相吻合，同時應(yīng)參考體膜的上下界并使其與患者身體上標(biāo)記的相應(yīng)位置界線相符合，因為3個方向的激光擺位靶線均標(biāo)記在體膜上，如果人體和固定裝置的相對位置發(fā)生變化，即使體膜上的擺位靶線與激光線一致，也不能保證患者照射靶區(qū)的重復(fù)[1]；腹部腫瘤位置比較特殊，容易受胃腸道、膀胱充盈程度的影響，因此，每次治療時，胃腸道和膀胱充盈程度與CT定位時盡量保持相同。本研究采用的CBCT圖像配準(zhǔn)未考慮治療床的旋轉(zhuǎn)情況，因為在匹配中發(fā)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)的誤差比較小，Remeijer等[8]，F(xiàn)u等[9]報道旋轉(zhuǎn)誤差造成的劑量改變很小，可以忽略；Astreinidou等[10]的研究表明，平均值為 1°的旋轉(zhuǎn)誤差不會影響95%的CTV接受處方劑量。

與傳統(tǒng)的電子射野影像系統(tǒng)（electronic portal imaging device，EPID）影像配準(zhǔn)比較，kV-CBCT圖像軟組織分辨力高，獲取時間快速，配準(zhǔn)方便，額外輻射劑量低，能明顯減小擺位誤差[11]。同時，CBCT的應(yīng)用有助于確定外放邊界。因此，每個醫(yī)院可以利用本單位現(xiàn)有的影像設(shè)備對本單位放射治療的擺位誤差進(jìn)行測量，從而設(shè)置符合自己單位的實際放射治療外放邊界。