Versa HD 醫(yī)用直線加速器治療床自動(dòng)移位的系統(tǒng)誤差

王凱，吳嘉慧，黃起楨，吳燕斌

福建醫(yī)科大學(xué)孟超肝膽醫(yī)院放療科 （福建福州 350025）

隨著醫(yī)學(xué)影像技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和立體定位技術(shù)水平的提高以及放射生物學(xué)等學(xué)科研究的進(jìn)展，放射治療已邁入腫瘤精確治療的時(shí)代，而圖像引導(dǎo)放射治療從理論上已經(jīng)減少甚至消除了擺位誤差對(duì)放射治療效果的影響。近年來，圖像引導(dǎo)技術(shù)迅速發(fā)展，其定位精度可達(dá)亞毫米量級(jí)[1-3]，自動(dòng)化治療床的精度也可達(dá)亞毫米量級(jí)[4-6]。在圖像引導(dǎo)放射治療中，醫(yī)師不應(yīng)根據(jù)科室的擺位誤差和器官的移位來確定靶區(qū)外放邊界，而應(yīng)根據(jù)每臺(tái)設(shè)備固有的系統(tǒng)誤差和器官的移位來確定靶區(qū)外放邊界。目前，國內(nèi)外的研究主要集中于擺位誤差的測量[7-9]，關(guān)于系統(tǒng)誤差及其劑量準(zhǔn)確性方面的研究較少，本研究通過測量治療床自動(dòng)移位的系統(tǒng)誤差及該誤差對(duì)劑量準(zhǔn)確性的影響，為實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)放射治療提供參考依據(jù)，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2019年6月至2020年7月于福建醫(yī)科大學(xué)孟超肝膽醫(yī)院放療科行圖像引導(dǎo)放射治療的30例肝癌患者作為研究對(duì)象，其中男22例，女8例；年齡36～66歲，中位年齡54歲。本研究經(jīng)醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。

納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）病理診斷為原發(fā)性肝癌；（2）自愿接受放射治療；（3）自愿參與本研究并簽署知情同意書。排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）無法耐受放射治療的患者；（2）合并嚴(yán)重肝腎功能衰竭的患者；（3）合并有其他部位惡性腫瘤的患者。

1.2 方法

1.2.1 設(shè)備

定位CT 掃描采用荷蘭飛利浦公司型號(hào)Brilliance CT Big Bore 的16排大孔徑CT 模擬定位機(jī)；放射治療計(jì)劃使用瑞典醫(yī)科達(dá)公司型號(hào)Monaco5.11的計(jì)劃系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)；采用瑞典醫(yī)科達(dá)公司型號(hào)Versa HD 的醫(yī)用直線加速器進(jìn)行圖像引導(dǎo)放射治療，并使用直線加速器自帶的XVI 圖像引導(dǎo)系統(tǒng)匹配擺位誤差，采用直線加速器自帶的Hexapod 自動(dòng)化治療床進(jìn)行自動(dòng)移位校正擺位誤差；采用德國IBA 公司型號(hào)Matrixx 的二維平板矩陣驗(yàn)證劑量的準(zhǔn)確性。

1.2.2 系統(tǒng)誤差分析

放射治療計(jì)劃完成后上傳至Mosaiq 腫瘤管理系統(tǒng)，定位圖像從Mosaiq 加載至XVI 系統(tǒng)；首次擺位完成后（由治療室和醫(yī)師共同完成），利用XVI系統(tǒng)得到錐形束CT（cone beam CT，CBCT）掃描圖像，CBCT 掃描圖像與定位CT 圖像采用灰度配準(zhǔn)的匹配方式獲得左右、頭腳、腹背方向的擺位誤差（X1，Y1，Z1）；擺位誤差上傳至Mosaiq 腫瘤管理系統(tǒng)，利用Hexapod 自動(dòng)化治療床進(jìn)行自動(dòng)移位校正擺位誤差，然后再進(jìn)行一次CBCT 掃描，并采用相同的匹配方式得到系統(tǒng)誤差（X2，Y2，Z2）。

1.2.3 系統(tǒng)誤差對(duì)劑量準(zhǔn)確性的影響

在Monaco 計(jì)劃系統(tǒng)中根據(jù)患者的治療計(jì)劃計(jì)算得到QA計(jì)劃，利用Matrixx 二維平板矩陣采集實(shí)際劑量分布，并利用該設(shè)備軟件自帶的γ 分析法比較測量得到的劑量分布與QA 計(jì)劃得到的劑量分布，得到一組γ 通過率（3%/3 mm 和2%/2 mm 標(biāo)準(zhǔn)下）。根據(jù)系統(tǒng)誤差，治療床分別向三維方向模擬移動(dòng)測量得到的劑量分布，此劑量分布與QA 計(jì)劃得到的劑量分布進(jìn)行比較，獲得另一組γ 通過率。

1.3 臨床評(píng)價(jià)

分析擺位誤差和系統(tǒng)誤差，并比較考慮系統(tǒng)誤差與不考慮系統(tǒng)誤差的γ 通過率。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

采用WPS 的工作表格對(duì)擺位誤差和系統(tǒng)誤差進(jìn)行分析，并采用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)γ 通過率進(jìn)行配對(duì)樣本t檢驗(yàn)，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 系統(tǒng)誤差

30例患者的左右、頭腳、腹背方向的擺位誤差（X1，Y1，Z1） 分 別 為（1.36±3.12 ）mm、（1.25±4.09 ）mm、（0.46±2.27）mm， 系 統(tǒng) 誤 差（X2，Y2，Z2） 分 別 為（0.05±0.50 ）mm、（0.09±0.43 ）mm、（0.01±0.48 ）mm。擺位誤差和系統(tǒng)誤差的散點(diǎn)圖見圖1和圖2。由圖1可知，肝癌放射治療中擺位誤差較大且隨機(jī)性較高；由圖2可知，系統(tǒng)誤差的最大值均＜1 mm，證明Versa HD 醫(yī)用直線加速器的系統(tǒng)誤差在亞毫米量級(jí)。

圖1 擺位誤差散點(diǎn)圖

圖2 系統(tǒng)誤差散點(diǎn)圖

2.2 系統(tǒng)誤差對(duì)劑量準(zhǔn)確性的影響

考慮系統(tǒng)誤差的γ 通過率均＞95%，且與不考慮系統(tǒng)誤差的γ 通過率比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），見表1。

表1 我院手術(shù)麻醉信息系統(tǒng)與其他臨床信息系統(tǒng)的共享對(duì)接

表1 系統(tǒng)誤差對(duì)劑量準(zhǔn)確性的影響

3 討論

近年來，隨著立體定向體部放射治療技術(shù)的廣泛應(yīng)用，臨床對(duì)整個(gè)放射治療流程及治療系統(tǒng)的精度提出了更高的要求[10]。擺位誤差是影響調(diào)強(qiáng)放射治療精度的重要因素之一，影響擺位誤差的因素包括不同治療師的擺位誤差差異、患者每次治療時(shí)的生理差異等[11-13]。有研究顯示，圖像引導(dǎo)放射治療配合自動(dòng)移位系統(tǒng)可以減少甚至消除擺位誤差，提高放射治療的精度[14-15]。本研究結(jié)果顯示，肝癌放射治療中的擺位誤差較大且隨機(jī)性較高，若分次治療前未進(jìn)行圖像引導(dǎo)支持，則難以保證放射治療的精度，且每次治療中治療師需進(jìn)入機(jī)房重新移動(dòng)治療床，將極大地降低治療效率。

美國醫(yī)學(xué)物理學(xué)協(xié)會(huì)（American Association of Physicists in Medicine，AAPM）TG-142號(hào)報(bào)告[16]中明確要求，開展立體定向放射治療的設(shè)備治療床的到位精度應(yīng)≤1 mm。本研究結(jié)果顯示，自動(dòng)移位后的系統(tǒng)誤差的最大值均＜1 mm，符合上述要求，且該系統(tǒng)誤差具有良好的線性和重復(fù)性，表明圖像引導(dǎo)配合自動(dòng)移位可減少患者擺位誤差的外放，縮小靶區(qū)體積，更好地保護(hù)重要器官，這也為科室后續(xù)開展立體定向放射治療提供了理論依據(jù)。需要注意的是，治療床的自動(dòng)移位是患者接受照射前的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，但反復(fù)的CBCT 掃描會(huì)對(duì)患者帶來額外的輻射劑量，尤其是對(duì)治療野外毫無遮擋的組織的直接照射累積的劑量有二次致癌的風(fēng)險(xiǎn)，因此，無法實(shí)現(xiàn)所有患者自動(dòng)移位后再進(jìn)行一次CBCT 掃描驗(yàn)證。這也提醒物理師在做治療床質(zhì)量控制時(shí)，除檢測手動(dòng)移床的精度外，要特別注意檢測設(shè)備自動(dòng)移位的精度。

根據(jù)AAPM 的建議，在3%/3 mm 和2%/2 mm 標(biāo)準(zhǔn)下，γ 通過率＞90%，治療計(jì)劃符合臨床要求[17]。本研究結(jié)果顯示，系統(tǒng)誤差引起的γ 通過率（3%/3 mm 和2%/2 mm 標(biāo)準(zhǔn)下）均＞95%，滿足臨床劑量準(zhǔn)確性要求，且與不考慮系統(tǒng)誤差的γ 通過率比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。綜上所述，Versa HD 醫(yī)用直線加速器治療床的自動(dòng)移位功能可有效校正擺位誤差，且對(duì)劑量準(zhǔn)確性無影響，可使誤差控制在亞毫米量級(jí)，并可在放射治療全程實(shí)施，有利于實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)放射治療。