使用機(jī)載錐形束CT前3次配準(zhǔn)數(shù)據(jù)對(duì)胸部放療患者治療坐標(biāo)進(jìn)行重新移位的可行性

丁立濤 付敬國(guó) 吳 冰 余 璇

(武漢大學(xué)人民醫(yī)院放療科，湖北省武漢市 430060，電子郵箱：296787193@qq.com)

精確放療被認(rèn)為是21世紀(jì)初放射腫瘤學(xué)的發(fā)展方向，是放療技術(shù)發(fā)展的主流[1]。提高放療精度不僅可以提高腫瘤治療的準(zhǔn)確性，還可以減少放療對(duì)正常組織的影響[2]。近年出現(xiàn)了不少可提高放療精度的新技術(shù)，其中機(jī)載錐形束CT引導(dǎo)放療作為一種逐漸成熟的影像引導(dǎo)放療技術(shù)，改變了傳統(tǒng)放療技術(shù)的實(shí)施方式，大大地提高了放療的精度，因此在臨床應(yīng)用上受到極高的重視[3]。但是，機(jī)載錐形束CT同樣給患者帶來(lái)了不小的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，因此大部分患者無(wú)法承受；同時(shí)，機(jī)載錐形束CT可視為一種千伏級(jí)的X射線源，患者每次放療前需行機(jī)載錐形束CT圖像引導(dǎo)，無(wú)形中增加了患者的受照射劑量及照射次數(shù)[4-5]。本研究旨在分析使用機(jī)載錐形束CT前3次配準(zhǔn)數(shù)據(jù)對(duì)胸部放療患者治療坐標(biāo)進(jìn)行重新移位的可行性。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選擇2019年1～3月在本院行胸部放療的27例患者，其中胸椎腫瘤、食管癌、肺癌患者各9例。納入標(biāo)準(zhǔn)：患者Karnofsky體能評(píng)分>60分，溝通正常，無(wú)嚴(yán)重精神類疾病。排除標(biāo)準(zhǔn)：患有嚴(yán)重呼吸障礙、平躺時(shí)喘息的患者。患者年齡50～76歲，中位年齡63歲，其中男性16例，女性11例；放療部位為胸椎、食管、肺部，各9例。 所選患者均知情研究目的，并簽署知情同意書。

1.2 體位固定與CT掃描 患者均取仰臥位，采用真空墊進(jìn)行體位固定，應(yīng)用弓形尺擺位技術(shù)保證患者每次治療體位一致。所有患者均采用增強(qiáng)CT(GE公司HiSpeed 螺旋CT)模擬定位，掃描范圍上至環(huán)狀軟骨，下至腎上腺，使用3～5 mm斷層，掃描前對(duì)患者進(jìn)行呼吸運(yùn)動(dòng)幅度訓(xùn)練，使其呼吸幅度均勻。CT圖像采集完成后，在電腦上完成患者二維斷層圖像到三維圖像的重建。重建之后將圖像傳送至Varian Eclipse治療計(jì)劃系統(tǒng)醫(yī)生工作站進(jìn)行靶區(qū)及危及器官的勾畫。

1.3 靶區(qū)和危及器官的勾畫以及放療計(jì)劃設(shè)計(jì) 根據(jù)CT斷層圖像所示，由臨床醫(yī)生在Varian Eclipse治療計(jì)劃系統(tǒng)內(nèi)勾畫靶區(qū)和周圍危及器官，從而確定靶區(qū)與周圍危及器官的關(guān)系。物理師設(shè)計(jì)放療計(jì)劃，與醫(yī)生確認(rèn)后，再將放療計(jì)劃上傳至Varian Eclipse治療計(jì)劃系統(tǒng)，使用Varian Clinac EX醫(yī)用直線加速器實(shí)施治療。

1.4 放療計(jì)劃執(zhí)行及圖像引導(dǎo)放療 首次的放療計(jì)劃由醫(yī)生、物理師、技師共同參與執(zhí)行。擺位完成后，運(yùn)用機(jī)載OBI系統(tǒng)行圖像引導(dǎo)掃描，掃描重建完成后得到橫斷面、矢狀面及冠狀面圖像；行自動(dòng)配準(zhǔn)后，根據(jù)配準(zhǔn)效果可手動(dòng)調(diào)節(jié)得到最終配準(zhǔn)結(jié)果，移位后實(shí)施放療，全部過程由技師執(zhí)行，醫(yī)士及物理師指導(dǎo)完成。27例胸部放療患者在行前3次圖像引導(dǎo)放療后，記錄3次匹配結(jié)果，其中匹配結(jié)果在X軸(左右方向)、Y軸(頭腳方向)、Z軸(前后方向)任一方向上的誤差大于5 mm時(shí)需重新擺位；計(jì)算前3次擺位誤差均值[(X1+X2+X3)/3，(Y1+Y2+Y3)/3，(Z1+Z2+Z3)/3]，以所得誤差均值對(duì)原坐標(biāo)進(jìn)行相應(yīng)位移，以獲得新坐標(biāo)。以新坐標(biāo)進(jìn)行擺位，連續(xù)再做3次圖像引導(dǎo)放療，記錄匹配結(jié)果，計(jì)算擺位誤差均值。將每例患者每次放療擺位誤差均值作為1次數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 應(yīng)用SPSS 17.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。不符合正態(tài)分布的計(jì)量資料以[M(Q)]表示，比較采用Wilcoxon符號(hào)秩和檢驗(yàn)。以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

胸椎與食管放療患者重新移位前的三軸擺位誤差均大于重新移位后(均P<0.05)；而肺部放療患者重新移位前X軸、Z軸方向上的擺位誤差均大于重新移位后(均P<0.05)，但在Y軸方向上重新移位前后的擺位誤差差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見表1。

表1 重新移位前后擺位誤差比較[M(Q),mm)]

3 討 論

放療誤差可分為系統(tǒng)誤差及隨機(jī)誤差。系統(tǒng)誤差主要與設(shè)備本身精度等有關(guān)，而隨機(jī)誤差主要與患者本身及技術(shù)員對(duì)患者的定位與擺位相關(guān)。減少系統(tǒng)誤差的主要措施包括物理師日常質(zhì)量保證和質(zhì)量控制工作的實(shí)行，以及對(duì)相關(guān)機(jī)器參數(shù)的校準(zhǔn)等。通過減少隨機(jī)誤差，提高放療精度的主要措施有：(1)精確的體位固定技術(shù)。(2)提高技術(shù)員的擺位質(zhì)量[6-7]，即準(zhǔn)確對(duì)好坐標(biāo)參數(shù)、患者體部標(biāo)記點(diǎn)等。通過提高擺位精度，可以有效地控制隨機(jī)誤差的產(chǎn)生[8]。因此，本研究中重新移位時(shí)，如患者出現(xiàn)某一方向上數(shù)據(jù)偏差過大(>5 mm)則需重新擺位。(3)減少因患者本身原因所產(chǎn)生的誤差，包括呼吸運(yùn)動(dòng)幅度(肺部及乳腺疾病患者常見)、標(biāo)記點(diǎn)異位(肥胖患者常見)[9]、器官充盈度不同(盆腔及胃部等疾病患者常見)等所產(chǎn)生的誤差因素，需做好相應(yīng)準(zhǔn)備工作。因此，在本研究中我們非常重視肺部放療患者的呼吸運(yùn)動(dòng)幅度訓(xùn)練[10]，經(jīng)過訓(xùn)練可以減小因患者呼吸幅度太大而導(dǎo)致脫靶的概率，同時(shí)在定位及復(fù)位時(shí)均保證患者與真空袋的貼合度、患者體位舒適度、體部標(biāo)記點(diǎn)的準(zhǔn)確度等，以排除重新移位時(shí)因操作不精確或患者移位而出現(xiàn)的誤差[11]，從而使本研究的后期數(shù)據(jù)分析更具可靠性。

本研究主要分析X、Y、Z三軸方向上的誤差改進(jìn)，進(jìn)行圖像配準(zhǔn)時(shí)不勾選旋轉(zhuǎn)誤差。關(guān)于圖像引導(dǎo)配準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于胸椎與食管放療患者，主要考慮骨性結(jié)構(gòu)位置的一致性，采用骨性結(jié)構(gòu)自動(dòng)配準(zhǔn)法將靶區(qū)段相應(yīng)椎體部位匹配好即可；而對(duì)于肺部放療患者，考慮到呼吸幅度的影響，不能將骨性結(jié)構(gòu)作為唯一配準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)以腫瘤+椎體作為配準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)[12]。 本研究結(jié)果顯示，對(duì)于胸椎及食管放療患者，在X、Y、Z三軸方向上重新移位后的擺位誤差小于重新移位前(P<0.05)；對(duì)于肺部放療患者，Y軸方向上重新移位前后的擺位誤差差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，但由于呼吸幅度的影響，此類患者在Y軸方向上的誤差并未明顯減小；而由于X、Z軸方向受呼吸影響較Y軸方向小，且患者重新移位時(shí)體位未進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，在準(zhǔn)確對(duì)好體部標(biāo)記點(diǎn)的情況下，重新移位后X、Z軸方向上的擺位誤差較重新移位前減小(均P<0.05)。因此，對(duì)于胸椎及食管放療患者，圖像引導(dǎo)配準(zhǔn)主要考慮骨性結(jié)構(gòu)的一致性時(shí)，可考慮根據(jù)其前3次圖像配準(zhǔn)結(jié)果進(jìn)行重新移位，在提高放療精確度的同時(shí)，避免了每次放療前行圖像引導(dǎo)的劑量累計(jì)，也減輕了患者的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)；對(duì)于肺部放療患者，由于受到呼吸運(yùn)動(dòng)的影響，Y軸方向上的誤差較大，而呼吸門控技術(shù)可以較好地解決運(yùn)動(dòng)靶區(qū)的問題[13]，根據(jù)前3次圖像配準(zhǔn)結(jié)果進(jìn)行重新移位或依然可行。

綜上所述，在對(duì)部分胸部放療患者實(shí)施放療計(jì)劃時(shí)，可以根據(jù)錐形束CT的前3次配準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行移位，從而減小治療誤差，并可減輕患者的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，也避免了每次行錐形束CT造成的額外照射。