錐形束CT圖像引導(dǎo)對(duì)肺癌放療擺位誤差分析及CTV-PTV外放邊界的研究

李懷永，馬常英，強(qiáng)俊豪，魯亞晶

（齊齊哈爾市第一醫(yī)院放療科 黑龍江 齊齊哈爾 161000）

肺癌是目前世界上發(fā)生率與死亡率最高的惡性腫瘤，放射治療在肺部惡性腫瘤的治療中也扮演著越來(lái)越重要的角色，并成為主要手段之一[1]。隨著科技的發(fā)展，放療技術(shù)已經(jīng)從二維照射發(fā)展到適形度和精確度越來(lái)越高的三維適形放療和調(diào)強(qiáng)放療，從而達(dá)到更好的治療效果[2-3]。目前肺部腫瘤的放射治療已經(jīng)進(jìn)入精確放療時(shí)代，但由于肺部腫瘤受呼吸運(yùn)動(dòng)的影響存在的位移，以及其周?chē)奈＜捌鞴?，尤其是正常肺組織的放療耐受性較差等問(wèn)題，精確治療就顯得尤為重要[4]。放療成功與否的關(guān)鍵是擺位的重復(fù)性，其受到諸多因素的影響如患者的體位固定方式、設(shè)備的精度、放療技師個(gè)人工作質(zhì)量等[5]?？紤]到器官的自主和不自主運(yùn)動(dòng)以及擺位和重復(fù)擺位的誤差需要通過(guò)在臨床靶體積（clinical target volume, CTV）的基礎(chǔ)上外放一定的距離形成計(jì)劃靶體積（planning target volume, PTV）[6]。鑒于體位固定技術(shù)的不同，PTV外擴(kuò)標(biāo)準(zhǔn)尚未統(tǒng)一，該研究通過(guò)千伏錐形束CT（cone-beam CT, CBCT）掃描肺癌患者治療期間的擺位誤差，計(jì)算適合我科的CTV-PTV外擴(kuò)邊界，為臨床提供數(shù)據(jù)參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料

2019年1—12月在我院全程進(jìn)行圖像引導(dǎo)放射治療的63例肺癌患者，其中女性21例，男性42例，平均年齡58歲（20～74歲）。所有患者KPS評(píng)分均大于等于70。

1.2 體位固定及CT掃描

采用一體板和頭頸肩熱塑膜固定患者身體，63例患者均采用仰臥位，選擇合適頭枕，雙臂自然伸直放在身體兩側(cè)。使用德國(guó)Siemens公司的85 cm孔徑16排螺旋CT掃描，掃描范圍自環(huán)甲膜至膈肌下緣，層距為5 mm。重建后傳至Eclipse治療計(jì)劃系統(tǒng)，醫(yī)生進(jìn)行腫瘤區(qū)、CTV、PTV及脊髓、全肺、心臟等正常組織的勾畫(huà)。物理師設(shè)計(jì)治療計(jì)劃。

1.3 CBCT圖像獲取及匹配

63例患者應(yīng)用Varian Trilogy直線加速器的OBI機(jī)載影像系統(tǒng)進(jìn)行CBCT常規(guī)在線校位驗(yàn)證，共掃描474次。將OBI獲取的CBCT圖像和定位CT圖片通過(guò)自動(dòng)加手動(dòng)的方式進(jìn)行灰度圖像配準(zhǔn)分析，記錄X（左右）、Y（頭腳）、Z（背腹）三個(gè)方向上的擺位誤差數(shù)值。

1.4 擺位誤差得數(shù)據(jù)分析及外擴(kuò)邊界（MPTV）計(jì)算

根據(jù)X、Y、Z三個(gè)方向的擺位誤差，計(jì)算絕對(duì)誤差的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差。按照Van-Herk[7-8]等提出的計(jì)算公式MPTV=2.5∑總+0.7σ總計(jì)算MPTV，保證至少90%患者獲得95%的處方劑量，其中∑為系統(tǒng)擺位誤差（systematic error），定義為所有患者各病例平均誤差的標(biāo)準(zhǔn)差，σ為隨機(jī)擺位誤差（random error），由所有患者標(biāo)準(zhǔn)差的均方根表示。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

應(yīng)用SPSS 25.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，所有誤差均取絕對(duì)值，數(shù)據(jù)以均值±標(biāo)準(zhǔn)差（）表示，應(yīng)用OriginPro 8軟件進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果

2.1 擺位誤差分析

對(duì)63例肺癌患者每周CBCT掃描校準(zhǔn)過(guò)程中產(chǎn)生的474組三維方向的擺位數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，三個(gè)方向上的擺位誤差均呈正態(tài)分布（見(jiàn)圖1），擺位誤差發(fā)生率如表1所示。

圖1 63例肺癌患者474次擺位數(shù)據(jù)誤差分析

表1 63例肺癌患者擺位誤差發(fā)生率（%）

擺位誤差分析及PTV外擴(kuò)邊界數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到X左右、Y頭腳、Z背腹3個(gè)方向的誤差分別為（2.0570±1.5562）mm、（2.1709±1.6432）mm、（1.8291±1.3726）mm。根據(jù)擺位誤差及Van Herk等提出來(lái)的公式（MPTV=2.5∑總+0.7σ總）,本組患者CTV外擴(kuò)至PTV的邊界在左右，頭腳和背腹方向分別為2.8612 mm，3.2930 mm，2.9881 mm，見(jiàn)表 2。

表2 肺癌患者擺位誤差及外擴(kuò)邊界（mm）

3 討論

病人要獲得高質(zhì)量的治療，離不開(kāi)高質(zhì)量的儀器設(shè)備，然而治療的最后亦是最關(guān)鍵的一步就是治療實(shí)施。由于腫瘤的種類、形態(tài)和位置各異，減小擺位誤差，射線才能準(zhǔn)確、有效地照射到腫瘤所在部位，同時(shí)減少副作用[9]。調(diào)強(qiáng)放射治療開(kāi)展的初期，驗(yàn)證主要靠治療加速器自身攜帶的EPID，因此提示靶區(qū)外放5 mm產(chǎn)生的PTV相對(duì)安全，但是隨著千兆級(jí)錐形束CT出現(xiàn)，與EPID相比，其準(zhǔn)確性更多，因此CBCT替代了EPID[10]，大多數(shù)單位采用其研究擺位誤差。實(shí)際臨床工作中，放射治療治療技師執(zhí)行擺位操作的專業(yè)水平[11]、體內(nèi)器官組織的非自主運(yùn)動(dòng)、患者的配合程度等因素，形成隨機(jī)誤差σ，此外，CT定位機(jī)和直線加速器等設(shè)備的質(zhì)量控制、圖像傳輸和計(jì)劃設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)的誤差會(huì)對(duì)CBCT掃描的圖像配準(zhǔn)結(jié)果產(chǎn)生間接影響，導(dǎo)致形成系統(tǒng)誤差∑[12]。本研究63例患者擺位誤差分析得到X左右、Y頭腳、Z背腹三個(gè)方向的誤差分別為（2.0570±1.5562）mm、（2.1709±1.6432）mm、（1.8291±1.3726）mm，與戚濤等人[13]和張?bào)K等人[14]的研究結(jié)果一致，并且成正態(tài)分布，可能由于擺位誤差的重復(fù)性較好，所以計(jì)算得到的MPTV更小分別為2.8612 mm，3.2930 mm，2.9881 mm。頭腳方向的擺位誤差較大，主要考慮與患者胸部的呼吸運(yùn)動(dòng)有關(guān)[15]。雖然在保證至少90%患者獲得95%的處方劑量計(jì)算得到各個(gè)方向的MPTV近似于3 mm，但是大于3 mm擺位誤差的發(fā)生率在X左右、Y頭腳、Z背腹三個(gè)方向分別為20.67%，24.47%和12.87%，所以計(jì)算得到的外放邊界，尤其是頭腳方向，目前是無(wú)法滿足精確放療技術(shù)的要求，特別是立體定向的要求。立體定向放療技術(shù)中的外放邊界需要根據(jù)擺位技術(shù)等因素來(lái)確定，必須在影像引導(dǎo)技術(shù)下實(shí)施，并對(duì)擺位誤差進(jìn)行適當(dāng)?shù)募m正[16]。隨著放射治療技術(shù)的發(fā)展，對(duì)于放療精確度的要求也越來(lái)越嚴(yán)格，我們除了提高治療師擺位的技術(shù)水平，也需要通過(guò)提高體位固定技術(shù)和CBCT掃描的配合使用全方面減少治療過(guò)程中的擺位誤差，提高患者的生命質(zhì)量。