CBCT用于腹盆部惡性腫瘤放療擺位誤差分析

許友毅 丁伯金 王鵬

(中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)附屬第一醫(yī)院（西區(qū)）放射治療科，合肥 2300317)

確保腫瘤位置準(zhǔn)確性是保證腫瘤放射治療療效的重要基礎(chǔ)，圖像引導(dǎo)放射治療(Image-Guided Radiotherapy,IGRT)的出現(xiàn)在于試圖解決上述問(wèn)題，而錐形束CT (cone beam CT,CBCT)技術(shù)通過(guò)對(duì)治療時(shí)腫瘤位置與計(jì)劃CT實(shí)時(shí)在線驗(yàn)證[1,2]，可有效地對(duì)腹盆部腫瘤擺位誤差以及器官運(yùn)動(dòng)和形變等問(wèn)題進(jìn)行檢測(cè)，達(dá)到縮小上述誤差的目的，確保治療的精確實(shí)施[3]。使用Varian Triology直線加速器，利用IGRT技術(shù)（CBCT）獲得接受放射治療患者在左右、頭腳、前后三個(gè)方向上的擺位誤差，獲取基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，可及時(shí)糾正和縮小分次照射間的擺位誤差，通過(guò)公式法計(jì)算出CTV外放邊界，確保放療質(zhì)量控制。現(xiàn)將相關(guān)工作報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

收集2019年6月至2019年12月于中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)附屬第一醫(yī)院西區(qū)放射治療科Varian Triology直線加速器放射治療的腹盆部腫瘤患者共230例，其中男性71例，女性159例，包括宮頸癌98例，子宮內(nèi)膜癌32例，直腸癌術(shù)后41例，前列腺癌25例，骨轉(zhuǎn)移18例，腹膜后淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移16例。

1.2 體位固定和腹盆部增強(qiáng)CT掃描

體位固定是確保放射治療計(jì)劃制定和執(zhí)行的重要步驟?；颊哐雠P位，負(fù)壓真空墊固定，固定范圍包括胸部至膝蓋水平，仰臥在碳纖維平板上，根據(jù)體型選擇頭枕，雙上肢交叉放置于額上方，或者雙手握住固定柱，叮囑患者牢記雙上肢位置，確保體位一致性。依據(jù)患者的影像片（增強(qiáng)CT和/或增強(qiáng)MRI），在體表找到腫瘤大致位置，根據(jù)激光定位燈，在患者真空墊的左側(cè)、右側(cè)和患者腹前壁皮膚設(shè)置中心分別勾畫“+”字形作為參考點(diǎn)，并用金屬物作為標(biāo)記。增強(qiáng)腹盆部CT掃描，范圍在膈肌以上至坐骨結(jié)節(jié)下2.5cm，掃描方式為螺旋掃描，掃描層厚、層間距、CT圖像分辨率參數(shù)分別設(shè)置為2.5mm、2mm、512×512。通過(guò)DICOM系統(tǒng)將圖像網(wǎng)絡(luò)傳輸至Philps Pinnacle 9.10計(jì)劃系統(tǒng)。

1.3 放射治療計(jì)劃的制定

根據(jù)影像資料（CT、MRI等），臨床醫(yī)師分別勾畫CTV和形成CTV和PTV，并勾畫正常組織和鄰近的危及器官，給予靶區(qū)處方劑量，給予正常組織和危及器官的進(jìn)行劑量約束；物理師設(shè)計(jì)調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃，經(jīng)副主任醫(yī)師以上醫(yī)師認(rèn)定并簽字后，將上述放射治療計(jì)劃和增強(qiáng)CT影像通過(guò)DICOM網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)傳輸至Varian Trilogy直線加速器。

1.4 CBCT圖像獲取及圖像匹配

應(yīng)用kV CBCT，于每周放射治療前完成治療體位的腹盆部圖像掃描，放射治療時(shí)獲取CBCT圖像。在技術(shù)員協(xié)助下患者完成治療擺位，探測(cè)器對(duì)腹盆部完成完整1周(360o)掃描，獲取腹盆部三維CT影像，掃描層厚0.25cm，中分辨率重建圖像，通過(guò)自帶圖像匹配功能對(duì)所采集的圖像數(shù)據(jù)自動(dòng)重建，得到三個(gè)維度層面（左右、頭腳、前后方向上）CT影像，然后與首次掃描CT圖像(計(jì)劃CT）進(jìn)行匹配，自動(dòng)匹配，或者結(jié)合手動(dòng)修正，采用骨性匹配（鄰近關(guān)鍵骨組織），獲得身體的左右方向(x)、頭腳方向(y)、腹背方向(z) 3個(gè)維度上的擺位誤差。對(duì)上述擺位誤差測(cè)量值進(jìn)行校正后進(jìn)行再次CBCT掃描，獲得經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)校正后的擺位誤差。上述程序由高年資臨床醫(yī)師、物理師和技術(shù)員共同完成。

1.5 數(shù)據(jù)分析

上述230例患者調(diào)強(qiáng)擺位3個(gè)維度方向上的擺位誤差通過(guò)SPSS22統(tǒng)計(jì)學(xué)加以分析，并通過(guò)計(jì)算得到各個(gè)方向上的誤差均值和標(biāo)準(zhǔn)差，通過(guò)公式法得到CTV至PTV的距離。其中調(diào)強(qiáng)放療中的系統(tǒng)誤差使用擺位誤差的均值[∑]表示，而隨機(jī)誤差使用標(biāo)準(zhǔn)差[σ]表示。所使用的公式為van-Herk經(jīng)典公式[4]，MPTV=2.5∑+0.7σ（確保95%的處方劑量線至少包繞99%的靶區(qū)體積），∑為3個(gè)方向上擺位誤差的均值，σ為相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)差。

2 結(jié)果

腹盆部腫瘤患者（n=230）三個(gè)維度擺位誤差，以及經(jīng)過(guò)糾正后的腹部，盆部擺位誤差以及CTV外放值見表1～表5。糾正前患者腹部CTV外放左右方向1.06cm，頭腳方向1.00cm，和腹背方向0.65cm；盆部左右方向1.06cm，頭腳方向1.00cm，和腹背方向0.68cm。糾正后患者CTV外放值腹部左右方向0.83cm，頭腳方向0.75cm，和腹背方向0.44cm；盆部左右方向0.65cm，頭腳方向0.70cm，和腹背方向0.45cm。

表1 腹盆腫瘤（n=230）三個(gè)維度方向首次治療前分次間人工擺位誤差(cm)

表2 腹部腫瘤（n=45）三個(gè)維度方向首次治療前分次間人工擺位誤差(cm)

表3 盆腔腫瘤（n=185）三個(gè)維度方向首次治療前分次間人工擺位誤差(cm)

表4 腹部腫瘤（n=45）三個(gè)維度方向糾正后分次間人工擺位誤差(cm)

表5 盆腔腫瘤（n=185）三個(gè)維度方向糾正后分次間人工擺位誤差(cm)

3 討論

調(diào)強(qiáng)放療(intensity modulated radiotherapy,IMRT)在腹盆部惡性腫瘤中的應(yīng)用日趨增加和普及[5]，臨床實(shí)踐證明其在提高臨床療效和減少對(duì)腸道等器官損傷方面有一定的優(yōu)勢(shì)，目前對(duì)腸道不良反應(yīng)的限制也達(dá)到了非常重要的地位[6,7]。IMRT治療技術(shù)要求日常放射治療必須有很高的靶區(qū)精度和擺位精度，保證分次間的擺位精度會(huì)對(duì)最終臨床療效、正常組織器官損傷和預(yù)后產(chǎn)生較大影響，因而確保擺位重復(fù)性非常重要，擺位誤差被認(rèn)為是影響CTV外擴(kuò)最主要的不確定因素，是客觀存在，但需要盡可能最小化；而圖像引導(dǎo)放射治療(image-guided radiotherapy,IGRT)的產(chǎn)生主要目的是用于減少分次治療前擺位誤差，通過(guò)對(duì)比在線CT圖像與治療計(jì)劃CT圖像進(jìn)行骨性匹配，在線調(diào)整治療床，使擺位誤差得到有效控制，并通過(guò)多次在線掃描，最終確認(rèn)CTV外放邊界形成PTV[8]，減少擺位誤差不確定性所造成的影響，以提高腹盆部惡性腫瘤調(diào)強(qiáng)放療精度，提高放射治療增益比。目前認(rèn)為放射治療實(shí)施主要存在如下不確定性：設(shè)備的系統(tǒng)誤差、每日照射之間存在的擺位誤差、以及腫瘤的運(yùn)動(dòng)（如呼吸運(yùn)動(dòng)等）。對(duì)于腹盆部腫瘤而言，擺位誤差被認(rèn)為是造成不確定性的主要原因?，F(xiàn)有放射治療技術(shù)的改進(jìn)試圖確保高度的擺位重復(fù)性，但分次間的擺位誤差仍然不可完全避免。

通過(guò)上述數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析表明，首先，所探討的三個(gè)方向擺位誤差是不同的，就患者頭腳方向、左右方向和前后方向而言，頭腳方向較其它兩個(gè)方向?yàn)榇螅鬄樽笥曳较?，前后方向最小，這與文獻(xiàn)[9,10]所報(bào)道的基本一致。其次，腹腔和盆腔擺位誤差是不同的，腹部擺位誤差左右方向和頭腳方向更大，而腹背方向較小。最后，通過(guò)該組數(shù)據(jù)的分析認(rèn)為：對(duì)于腹盆部腫瘤照射，左右和前后方向CTV外放8mm，腹背方向外放5mm。

分析出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因如下，（1）患者在進(jìn)行模擬定位和實(shí)際擺位時(shí)肩部狀態(tài)不一致，肩部活動(dòng)度較大；（2）患者頭顱位于頭枕中，仰臥位其后仰過(guò)伸及前屈均會(huì)導(dǎo)致頭腳位置移動(dòng)；（3）身體表面皮膚的松弛（如肥胖或者消瘦的體質(zhì)）程度均會(huì)造成標(biāo)記線變形或者移位；（4）治療過(guò)程中真空墊固定板與治療床分次治療間也存在擺位誤差；（5）腹部腹背部擺維誤差較小的原因，分析是腰部肌肉脂肪較臀部較少，所以誤差絕對(duì)值較小。上述誤差和器官運(yùn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致靶區(qū)、正常組織和危及器官存在不確定性。該組數(shù)據(jù)未考慮旋轉(zhuǎn)誤差對(duì)劑量的影響，根據(jù)相關(guān)報(bào)道[11]：平均值為1°的旋轉(zhuǎn)誤差對(duì)靶區(qū)劑量的影響較小，可忽略不計(jì)。

臨床實(shí)踐證明[12,13]：調(diào)強(qiáng)放療擺位誤差對(duì)治療的影響表現(xiàn)在靶區(qū)照射劑量和正常組織劑量，擺位誤差過(guò)大會(huì)導(dǎo)致計(jì)劃靶區(qū)劑量不足，而正常組織的受照劑量增大，影響療效和毒副作用。通過(guò)上述研究數(shù)據(jù)說(shuō)明：CBCT是一種糾正擺位誤差的常用影像學(xué)檢查[14]，可對(duì)其擺位誤差進(jìn)行糾正，有效減小腹盆部腫瘤放射治療擺位誤差值，提高照射的質(zhì)量控制。各治療中心可以結(jié)合各自的實(shí)際情況測(cè)量擺位誤差，設(shè)置適合各自相應(yīng)的CTV外放邊界以形成PTV。