基于CBCT 的宮頸癌放療擺位誤差及不同配準(zhǔn)方式分析

許新明，張 超，王 陶，張 坤，牛書雷，高靈靈，李 騰，楊 健

（滄州市人民醫(yī)院放療中心，河北 滄州 061000）

放射治療是宮頸癌的主要治療方法之一，宮頸癌的常規(guī)放療毒副反應(yīng)較大，包括骨髓抑制、放射性直腸炎、放射性膀胱炎等[1]，圖像引導(dǎo)放射治療（image-guided radiotherapy，IGRT）可較好地糾正擺位誤差，從而降低放射性毒副反應(yīng)的發(fā)生[2]。IGRT 的圖像配準(zhǔn)方式包括骨性配準(zhǔn)、灰度配準(zhǔn)、銀夾配準(zhǔn)、手動(dòng)配準(zhǔn)等。宮頸癌的圖像配準(zhǔn)方式主要是前兩種，而各放療中心選擇配準(zhǔn)方式不盡相同[3，4]。本研究通過(guò)采集13 例宮頸癌術(shù)后患者放療期間的錐形束CT（cone beam computed tomography，CBCT）數(shù)據(jù)，對(duì)擺位誤差進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，進(jìn)一步探討不同配準(zhǔn)方式的差異。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2019 年4 月～12 月滄州市人民醫(yī)院放療中心收治的13 例宮頸癌術(shù)后放療患者，年齡45～68 歲，平均年齡57.69 歲，體重49～98 kg，平均體重67.69 kg，身高150～167 cm，平均身高156.62 cm。ⅠB 期3 例，ⅡA 期9 例，ⅡB 期1 例。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會(huì)審核批準(zhǔn)，所有受試者均知情并簽署知情同意書。

1.2 納入及排除標(biāo)準(zhǔn) 納入標(biāo)準(zhǔn)：①東部腫瘤協(xié)作組（eastern cooperative oncology group，ECOG）體力狀況評(píng)分0～2 分；②宮頸癌子宮+雙側(cè)附件切除術(shù)后；③年齡18～70 歲。排除標(biāo)準(zhǔn)：①Ⅲ～Ⅳ度骨髓抑制；②既往潰瘍性結(jié)腸炎、原發(fā)膀胱炎；③既往接受直腸、膀胱手術(shù)；④碘造影劑過(guò)敏；⑤遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移。

1.3 方法

1.3.1 定位方法 行盆腔CT 定位前及每次治療前1 h排空尿液，飲用500 ml 水充盈膀胱[5]。每日固定時(shí)間排便，以實(shí)現(xiàn)治療重復(fù)性。定位時(shí)患者仰臥位，頭墊B/C 枕，雙手抱肘于額前，采用體部低溫?zé)崴苣ぢ?lián)合體板（華光普泰，HYX-UTS-CM）固定。應(yīng)用CT 模擬定位機(jī)（荷蘭飛利浦，Brilliance 16 排螺旋CT）行模擬定位增強(qiáng)掃描，掃描范圍為腰1 椎體上緣到坐骨結(jié)節(jié)下5 cm，層厚3 mm，層間距3 mm。掃描圖像由MOSAIQ 網(wǎng)絡(luò)傳輸至Monaco（瑞典醫(yī)科達(dá)，V5.11.03）治療計(jì)劃系統(tǒng)，進(jìn)行靶區(qū)勾畫和治療計(jì)劃設(shè)計(jì)。

1.3.2 CBCT 掃描 治療前利用加速器機(jī)載XVI 系統(tǒng)實(shí)施kV 級(jí)CBCT 掃描，掃描條件：準(zhǔn)直器：M20，濾線器：F1，順時(shí)針掃描-180°～180°，180°/min，掃描條件120 Kv，1056 mAs，劑量率600 Mu/min，掃描幀數(shù)5.5 Hz，圖像重建矩陣數(shù)1024×1024，輻射劑量為22 mGy。所有患者每周進(jìn)行1 次CBCT 掃描，其中12 例患者各行5 次有效CBCT 圖像掃描，1例患者行4 次有效CBCT 圖像掃描，共獲取64 幅CBCT 圖像。

1.3.3 CBCT 圖像配準(zhǔn) 采集CBCT 圖像與定位CT圖像配準(zhǔn)，配準(zhǔn)范圍：全體廓范圍，即CBCT 掃描的整體圖像范圍[6，7]。配準(zhǔn)方法：采取骨性配準(zhǔn)及灰度配準(zhǔn)兩種方法分別進(jìn)行圖像配準(zhǔn)。配準(zhǔn)參考點(diǎn)：計(jì)劃等中心點(diǎn)。配準(zhǔn)后獲得6 維治療床x（左右）、y（頭腳）、z（前后）軸及分別以x、y、z 軸旋轉(zhuǎn)形成相應(yīng)的Rx、Ry、Rz旋轉(zhuǎn)方向上的擺位誤差數(shù)據(jù)，平移坐標(biāo)軸分別以左、頭、前為正，旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸以順時(shí)針?lè)较驗(yàn)檎?，反之為?fù)。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 24.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，計(jì)量資料以（）表示，不同配準(zhǔn)方式擺位誤差數(shù)據(jù)比較采用兩個(gè)配對(duì)樣本的Wilcoxon 符號(hào)秩和檢驗(yàn)，不同坐標(biāo)軸擺位誤差比較采用多個(gè)獨(dú)立樣本的秩和檢驗(yàn)，P＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 骨性配準(zhǔn) 考慮方向時(shí)在x、y、z 軸平移誤差分別為（0.07±0.29）cm、（-0.26±0.75）cm、（-0.01±0.21）cm，Rx、Ry、Rz軸旋轉(zhuǎn)誤差分別為（0.47±1.61）°、（-0.44±1.09）°、（-0.38±1.53）°，不考慮方向時(shí)在x、y、z 軸平移誤差分別為（0.25±0.17）cm、（0.64±0.46）cm、（0.15±0.15）cm，Rx、Ry、Rz軸旋轉(zhuǎn)誤差分別為（1.17±1.19）°、（0.89±0.76）°、（1.20±1.02）°，見(jiàn)圖1。x、y、z 軸上0.3 cm以內(nèi)的擺位誤差分別占70.31%、35.94%、93.75%，Rx、Ry、Rz軸上3°以內(nèi)的擺位誤差分別占93.75%、96.88%、92.19%，見(jiàn)圖2。平移誤差：y 軸＞x 軸＞z 軸，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Z=-4.606、3.139，P＜0.05）。

圖1 宮頸癌術(shù)后患者擺位誤差圖

2.2 灰度配準(zhǔn) 考慮方向時(shí)在x、y、z 軸平移誤差分別為（0.07±0.19）cm、（-0.09±0.46）cm、（-0.16±0.17）cm，Rx、Ry、Rz軸旋轉(zhuǎn)誤差分別為（0.73±0.83）°、（-0.52±0.43）°、（0.07±1.12）°，不考慮方向時(shí)在x、y、z 軸平移誤差分別為（0.17±0.11）cm、（0.35±0.31）cm、（0.20±0.13）cm，Rx、Ry、Rz軸旋轉(zhuǎn)誤差分別為（0.78±0.78）°、（0.59±0.33）°、（0.82±0.76）°，見(jiàn)圖1。x、y、z 軸上0.3 cm以內(nèi)的擺位誤差分別占92.19%、73.44%、96.88%，Rx、Ry、Rz軸上3°以內(nèi)的擺位誤差分別占95.31%、100.00%、98.44%，見(jiàn)圖2。平移誤差：y 軸＞x 軸，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Z=-3.333，P＜0.05）。

圖2 宮頸癌術(shù)后患者擺位誤差頻數(shù)圖

2.3 宮頸癌術(shù)后患者CBCT 圖像不同配準(zhǔn)方式擺位誤差比較 掃描獲取擺位誤差數(shù)據(jù)不符合正態(tài)分布，行非參數(shù)檢驗(yàn)，在x、y、z 軸及Rx、Ry、Rz軸上骨性配準(zhǔn)與灰度配準(zhǔn)比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），見(jiàn)表1。

表1 宮頸癌術(shù)后患者CBCT 圖像不同配準(zhǔn)方式擺位誤差比較（）

表1 宮頸癌術(shù)后患者CBCT 圖像不同配準(zhǔn)方式擺位誤差比較（）

3 討論

患者在放療過(guò)程中存在著治療體位與定位體位在三維空間坐標(biāo)系中的平移和旋轉(zhuǎn)擺位誤差[8]。擺位誤差分為系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差，系統(tǒng)誤差為實(shí)際治療和模擬定位間的差異，體現(xiàn)了患者治療過(guò)程中分次間治療位置重復(fù)性差異；隨機(jī)誤差隨機(jī)誤差多由患者位置及器官運(yùn)動(dòng)變化引起，體現(xiàn)了分次內(nèi)治療時(shí)重復(fù)性差異[9，10]。與此對(duì)應(yīng)，造成擺位誤差因素也可歸納為兩類，一類為設(shè)備因素，即放療設(shè)備和材料造成的誤差，相當(dāng)于系統(tǒng)誤差；另一類為人為因素，即患者和技術(shù)員治療擺位所造成的誤差，相當(dāng)于隨機(jī)誤差[5，11]。

IGRT 技術(shù)可實(shí)現(xiàn)擺位誤差的在線或離線校正，圖像配準(zhǔn)是IGRT 的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)之一，圖像配準(zhǔn)技術(shù)的精確性直接關(guān)系到位置校準(zhǔn)的可靠性，從而影響臨床治療療效以及危及器官的受量[12，13]。許峰等[14]利用IGRT 研究不同部位腫瘤的擺位誤差，頭頸部腫瘤均采用骨性自動(dòng)匹配，胸部腫瘤采用軟組織自動(dòng)匹配，腹盆部匹配采用骨性或軟組織匹配，數(shù)據(jù)顯示擺位誤差在x、y、z 方向分別為頭頸部（-0.3±1.5）、（-0.3±1.6）、（0±1.3）mm，胸部（-0.6±2.9）、（-0.2±5.6）、（0.7±3.2）mm，腹盆部（-0.8±2.1）、（-0.3±5.9）、（0.1±2.6）mm，顯示不同部位腫瘤的放療隨機(jī)誤差在頭腳方向均大于其他方向。本研究顯示頭腳方向擺位誤差為（-0.26±0.75）cm（骨性配準(zhǔn)），而0.3 cm以上的擺位誤差占比高達(dá)64.06%，高于其他方向，與文獻(xiàn)報(bào)道類似。可能與患者左右方向由體膜固定，前后方向受治療床限制，而頭腳方向則無(wú)剛性限制等因素有關(guān)。

Astreinidou E 等[15]發(fā)現(xiàn)1°的旋轉(zhuǎn)誤差對(duì)原發(fā)性腫瘤的覆蓋無(wú)影響，但對(duì)選擇性淋巴結(jié)的覆蓋有輕微影響。Fu W 等[16]研究顯示旋轉(zhuǎn)角度誤差即使達(dá)到3°，等效均勻劑量和腫瘤控制率的變化仍在2%以內(nèi)，對(duì)諸如直腸和膀胱等敏感結(jié)構(gòu)的影響也可以忽略不計(jì)。王占宇等[17]研究顯示頭頸部腫瘤3 mm 和3°內(nèi)單一方向擺位誤差對(duì)靶區(qū)和危及器官影響有限。本研究不同配準(zhǔn)方式得出旋轉(zhuǎn)誤差大多數(shù)在2°以內(nèi)，Rx和Rz方向誤差稍大，平均為1.2°左右，故對(duì)靶區(qū)及危及器官的影響不大。從數(shù)據(jù)中可以看出，第6 例患者Rx軸和第13 例患者Rz軸向分次間擺位誤差均高于其他患者，經(jīng)進(jìn)一步分析，考慮原因?yàn)樾蠧T 定位時(shí)因患者不熟悉體位或情緒緊張所致的擺位誤差較大，而后續(xù)治療時(shí)熟悉了放療過(guò)程，體位更加放松自如，與技術(shù)員配合更加默契。也提示臨床醫(yī)師校位時(shí)應(yīng)注意觀察，必要時(shí)可選擇重新定位以減小擺位誤差。

圖像配準(zhǔn)的精度受多種因素的影響，主要包括所配準(zhǔn)圖像的質(zhì)量、不同配準(zhǔn)算法和不同配準(zhǔn)范圍及方式等[6，7]。既往多項(xiàng)研究表明[6，18，19]，乳腺、肺、肝部腫瘤配準(zhǔn)多以灰度配準(zhǔn)為主，而頭頸部腫瘤則以骨性配準(zhǔn)為主[14，20]，原因可能與腫瘤周圍感興趣區(qū)的組織類型有關(guān)，乳腺、肺、肝感興趣區(qū)多為軟組織器官且活動(dòng)度較大，頭頸部腫瘤的感興趣區(qū)主要為骨骼屬剛性結(jié)構(gòu)，位置相對(duì)固定，因此采用不同配準(zhǔn)參考方式。對(duì)于宮頸癌的放射治療而言，采用骨性配準(zhǔn)和灰度配準(zhǔn)的都有[3，4]。從本研究可以看出，宮頸癌術(shù)后放射治療采用骨性配準(zhǔn)，擺位誤差差異較大，而采用灰度配準(zhǔn)得出的擺位誤差則更多集中在3 mm 及1°以內(nèi)，數(shù)據(jù)差異較小。統(tǒng)計(jì)學(xué)分析表明，兩者之間的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，表明宮頸癌術(shù)后放療骨性配準(zhǔn)與灰度配準(zhǔn)之間差異不容忽視?？紤]與盆腔特殊解剖結(jié)構(gòu)及靶區(qū)設(shè)置有關(guān)，照射靶區(qū)以宮旁、陰道殘端及盆腔淋巴引流區(qū)的預(yù)防照射為主，其解剖位置基本與盆腔諸骨毗鄰，照射范圍與位置相對(duì)固定；而危及器官則以膀胱、直腸等軟組織器官為主，放療分次間解剖位置偏差可能較大。宮頸癌術(shù)后放療建議采用骨性配準(zhǔn)，以達(dá)到更好的靶區(qū)覆蓋和精準(zhǔn)性。而灰度配準(zhǔn)可能會(huì)使膀胱、直腸等危及器官得到更好的保護(hù)，但是會(huì)造成靶區(qū)漏照。

綜上所述，宮頸癌放療患者由于放療范圍大，解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，擺位誤差相對(duì)較大。采用IGRT 技術(shù)可有效糾正擺位誤差，提高放療精度及治療效果。宮頸癌術(shù)后放療建議采用以骨性配準(zhǔn)方法，以期獲得更為準(zhǔn)確的擺位誤差。