非小細胞肺癌立體定向放療擺位誤差分析

李玉成 陳哲靈 賈勇士 邵凱南 詹文明 李強 邱凌云 王成 陳維軍*

近年來隨著圖像引導(dǎo)、體表追蹤、呼吸門控、實時監(jiān)控等物理技術(shù)的發(fā)展，使立體定向體部放射治療（stereotactic body radiotherapy，SBRT）在靶區(qū)得到足夠劑量的同時，明顯降低正常組織的劑量。ICRU 62與83號報告［1-2］指出，為消除患者治療時器官不自主運動引起的誤差，需對臨床靶區(qū)外放得到內(nèi)靶區(qū)，為消除擺位誤差帶來的影響需對內(nèi)靶區(qū)外放得到計劃靶區(qū)，雖然靶區(qū)外放邊界增大可以使腫瘤得到足夠劑量，但危及器官的損傷也隨之增加。因此國內(nèi)外諸多學(xué)者［3-6］對于如何保證腫瘤受到足夠劑量的同時降低正常組織的劑量，進行了一系列的研究，但研究病例數(shù)較少或分析不夠精細。本文通過分析300例SBRT患者的擺位誤差，得到不同肺葉的靶區(qū)外放邊界值，為臨床靶區(qū)外放邊界提供參考。

1 材料與方法

1.1 一般資料 選取2014年1月至2019年12月本院進行SBRT的患者300例，回顧性分析其CBCT影像資料，根據(jù)體位固定方式分為熱塑體模組和負壓真空墊組，熱塑體模固定137例，負壓真空墊固定163例；男214例，女性86例；年齡27～85歲，中位年齡59歲，平均年齡63.5歲。所有患者CBCT掃描次數(shù)共計1451次，除了固定方式不同其它掃描條件如治療方式、擺位方法等都一樣，具有可比性。（1）納入標準：肝功能無明顯異常、無治療禁忌證、卡氏評分＞70分、可配合本次治療。（2）排除標準：放射治療禁忌證、合并其他疾病影響本次研究結(jié)果觀察、合并其他腫瘤［7］。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會批準，所有患者簽署了知情同意書。

1.2 方法 （1）體位固定：放射治療中通常使用的體位固定技術(shù)為負壓真空墊和熱塑體模［8-10］。所有研究對象都使用負壓真空墊或者熱塑體模固定，CT定位時盡量讓患者保持舒適的體位，不采用強迫體位。（2）CT掃描：熱塑體模組患者掃描時需在模具上剪開一個洞用于采集其回信信號，然后使用Philips 32排大孔徑CT模擬定位機對其行4DCT掃描，掃描范圍為下頜至膈肌下緣，掃描層距為3 mm，層厚為3 mm，采集得到呼吸運動的波形曲線并修正，重建出10個時相的CT圖像及平均密度投影的CT圖像，之后將所有CT圖像經(jīng)DICOM網(wǎng)絡(luò)傳入到RayStation v4.7治療計劃系統(tǒng)。（3）靶區(qū)勾畫和計劃設(shè)計：由副高以上放療醫(yī)生根據(jù)ICRU62和83號報告對接受SBRT的患者靶區(qū)和危及器官進行勾畫［1-2］；由高年資物理師進行計劃設(shè)計，使用RayStation v4.7治療計劃系統(tǒng)，采用3DCRT、IMRT和VMAT技術(shù)，劑量網(wǎng)格為0.2 cm/voxel。（4）數(shù)據(jù)采集：所有研究對象治療前行CBCT掃描，其中100例患者在治療前后均進行掃描，CBCT掃描條件為low dose thorax模式，重建影像層厚為3 mm，與CT模擬定位掃描層厚一致，更有利于圖像的匹配；將CBCT影像與計劃CT影像進行手動配準，如果發(fā)現(xiàn)患者有旋轉(zhuǎn)則重新擺位掃描；再由臨床醫(yī)生、物理師共同審核、確認匹配結(jié)果，最后得出左右（X軸）、頭腳（Y軸）、前后（Z軸）三維方向的誤差并記錄。

1.3 觀察指標 （1）比較分析兩組患者三維方向的擺位誤差，然后按人體解剖學(xué)結(jié)構(gòu)對右肺上葉、右肺中葉、右肺下葉、左肺上葉、左肺下葉進行分析［11］。（2）根據(jù)經(jīng)驗公式計算不同肺葉的靶區(qū)外放邊界值。

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法 采用SPSS 22.0統(tǒng)計軟件。計量資料以（±s）表示，采用獨立樣本t檢驗或配對樣本t檢驗。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組患者三維方向擺位誤差值的比較 頭腳方向，負壓真空墊組的擺位誤差小于熱塑體模組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。前后方向，熱塑體模組的擺位誤差小于負壓真空墊組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。見表1。

表1 兩組患者三維方向擺位誤差值的比較［cm，（±s）］

表1 兩組患者三維方向擺位誤差值的比較［cm，（±s）］

注：與熱塑體模組比較，*P＜0.05；與負壓真空墊組比較，△P＜0.05

擺位 負壓真空墊組 熱塑體模組 t值 P值左右 （x） 0.24±0.21 0.22±0.19 -1.88 0.060頭腳（y） 0.24±0.23* 0.30±0.25 4.06 ＜0.001前后（z） 0.25±0.12 0.21±0.18△ -4.67 ＜0.001

2.2 不同肺葉擺位誤差的靶區(qū)外放邊界值 見表2。

表2 不同肺葉擺位誤差的靶區(qū)外放邊界值（cm）

3 討論

近年來諸多學(xué)者提出“精確定位、精確計劃、精確治療”的“三精”概念。體位固定是精準放療的第一個環(huán)節(jié)，因此如何獲得有效的體位固定技術(shù)顯得非常重要。本文研究證實，負壓真空墊和熱塑體模兩種固定方式的擺位誤差值在患者的左右方向比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）；前后方向，熱塑體模組的擺位誤差小于負壓真空墊組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）；頭腳方向，負壓真空墊組的擺位誤差值小于熱塑體模組，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。李玉成等［12］對121例SBRT患者的擺位誤差值研究發(fā)現(xiàn)，Z軸方向的擺位誤差負壓真空墊組大于熱塑體模組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），Y軸方向兩組比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義。當樣本量增加到300例時，Y軸方向兩組比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），且負壓真空墊組擺位誤差小于熱塑體模組。NAVARRO-MARTIN等［13］對73例接受SBRT治療的肺癌患者研究發(fā)現(xiàn)，負壓真空墊組擺位誤差明顯大于熱塑體模組，分析其原因可能是文章研究病例數(shù)較小及國外患者身體狀況不一樣所致。本研究負壓真空墊組在前后方向的擺位誤差大于熱塑體模組，分析其原因可能是熱塑體模固定時模具完全貼合患者身上，對患者的上下呼吸幅度有抑制作用，在治療過程中呼吸相對平穩(wěn)［14-15］。

放射治療的誤差主要來源于系統(tǒng)誤差和隨機誤差，系統(tǒng)誤差和隨機誤差對靶區(qū)和危及器官劑量的影響有所不同。何正中等［16］研究發(fā)現(xiàn)，總照射劑量受系統(tǒng)誤差影響較大，而分次的照射量主要是由隨機誤差引起的。SIEBERS等［17］報道，隨機誤差對調(diào)強放療劑量的影響小于系統(tǒng)誤差。因此，患者放療治療時要密切關(guān)注系統(tǒng)誤差。由表2可以看出，肺下葉的系統(tǒng)誤差和隨機誤差在X、Y、Z方向上都大于肺上葉的系統(tǒng)誤差和隨機誤差，因為呼吸運動對肺上葉影響小于肺下葉；肺上葉的隨機誤差小于肺中葉和肺下葉的隨機誤差，說明肺上葉的誤差值穩(wěn)定性較好。TIMMERMAN等［3］研究結(jié)果顯示，前后、左右方向的靶區(qū)外放邊界值為0.5 cm，頭腳方向的靶區(qū)外放邊界為1 cm，本研究右肺下葉及肺中葉的外放邊界值與TIMMERMAN R等的研究結(jié)果一致，但左肺下葉擺位誤差較大，外放邊界＞0.5 cm，因為Timmerman R等研究的是全肺的靶區(qū)外放邊界，而本研究針對的是每個肺葉的靶區(qū)外放邊界。王恩陽等［18］對通過分析10例SBRT患者的擺位誤差，得出X、Y和Z方向的外放邊界值分別為0.41、0.58、0.43 cm。邢曉芬等［5］分析了25例SBRT患者的擺位誤差，得出X、Y、Z方向的靶區(qū)外放邊界分別是0.24、0.37、0.21 cm。李毅等［19］通過分析14例SBRT患者，得出肺上葉X、Y、Z三維方向的靶區(qū)外放邊界分別為0.49、0.78、0.47 cm，肺下葉靶區(qū)外放邊界在X、Y、Z方向上分別為0.71、1.59、1.09 cm。從以上結(jié)果可以看出，頭腳方向的擺位誤差值最大，此與本文和多數(shù)學(xué)者的研究結(jié)果一致［20-21］。究其原因，主要是患者呼吸運動引起胸廓起伏，并且在治療過程中患者每次雙手抱頭的位置有變化，也會影響頭腳方向上的誤差。上述研究大多只考慮了整個肺的靶區(qū)外放邊界值，作者進一步分析每個肺葉的外放邊界值，臨床醫(yī)師可以根據(jù)據(jù)此進行靶區(qū)外放，從而實現(xiàn)精準放療。另外，CBCT與CT配準時會受到臨床醫(yī)師和物理師的主觀影響，因此各肺葉的外放邊界值需再增加0.1 cm，后續(xù)筆者將研究人工智能技術(shù)如何快速準確地對兩幅圖像進行配準，從而減少人為主觀配準的差異。

綜上，放療前行CBCT掃描可以有效降低擺位誤差，進而提高放療的精確性。通過得到的擺位誤差值計算每個肺葉的靶區(qū)外放邊界值，為放療醫(yī)生靶區(qū)外放提供參考，從而在消滅腫瘤的同時可以明顯降低正常組織的損傷。