探討研究一站式放療對直腸癌精準(zhǔn)放療擺位誤差的影響

胡軼雯 許青 夏凡 于蕾 陳陽棟 復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院放射治療中心，復(fù)旦大學(xué)上海醫(yī)學(xué)院腫瘤學(xué)系 （上海 200032）

內(nèi)容提要： 目的：探討分析All-in-one（一站式放療）方案與常規(guī)放療流程在直腸癌精準(zhǔn)放療中擺位誤差的差異性。方法：回顧性分析2021年1月～2021年12月在復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院接受放療的70例直腸癌患者的臨床資料，將采用All-in-one的患者納入觀察組，采用常規(guī)流程的放療患者納入對照組，每組各35例，均采用仰臥位，合適型號(hào)的頭枕+腿部固定的治療體位，治療機(jī)選用聯(lián)影直線加速器uRT-linac 506c。首次治療前采用FBCT圖像引導(dǎo)，后每周一次FBCT圖像引導(dǎo)，均采用自動(dòng)配準(zhǔn)方式，對兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析，分別記錄觀察組和對照組在左右平移（Lat）、頭腳平移（Lng）、腹背平移（Vrt）個(gè)方向的平移誤差值及在俯仰角（Pitch）、翻滾角（Roll）和偏轉(zhuǎn)角（Yaw）3個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)誤差值，計(jì)算其平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差，采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)比較數(shù)據(jù)差異有無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。結(jié)果：觀察組和對照組獲取的各方向上的擺位誤差均值進(jìn)行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，獲得的Lat、Lng、Vrt平移方向上和Pitch、Roll、Yaw旋轉(zhuǎn)方向上的t，P分別為t=-4.787，P=0.000；t=-0.614，P=0.540；t=-4.727，P=0.000；t=-5.142，P=0.000；t=-3.512，P=0.002；t=-2.199，P=0.029。可知，在Lat、Vrt平移方向上和Pitch、Roll、Yaw旋轉(zhuǎn)方向上的差異顯著（P＜0.05），有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而Lng平移方向上的擺位誤差數(shù)據(jù)差異不顯著（P＞0.05），無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。結(jié)論：All-in-one方案是對常規(guī)放療流程進(jìn)行了優(yōu)化并能夠減少擺位誤差中的系統(tǒng)誤差，也可給常規(guī)放療流程進(jìn)行有效補(bǔ)充。

直腸癌是臨床常見的惡性腫瘤，以往多項(xiàng)臨床研究表明，直腸癌患者術(shù)前放療和化療對控制術(shù)后局部復(fù)發(fā)率及延長生存期效果顯著[1,2]。為了減少患者的擺位誤差，提高治療的擺位精準(zhǔn)性，在日常放射治療中都會(huì)使用圖像引導(dǎo)放射治療（Image-Guided Radiation Therapy，IGRT）的技術(shù)[3]。傳統(tǒng)IGRT技術(shù)通常采用錐形束CT（Cone Beam CT，CBCT），因?yàn)槌上裨砩系南拗?，散射引起的圖像偽影多且無法通過軟件后處理消除，成像效果和分辨率等各項(xiàng)指標(biāo)均遠(yuǎn)遜于診斷級(jí)CT[4,5]。隨著醫(yī)療設(shè)備的創(chuàng)新發(fā)展，聯(lián)影公司推出了CT直線加速器一體機(jī)uRT-linac，除了配有常規(guī)的MV-CBCT外，還搭載了16排70cm孔徑的診斷級(jí)KV-FBCT[6-9]?；诖钶d的診斷級(jí)FBCT獲取的優(yōu)質(zhì)圖像，可直接作為模擬定位圖像用于靶區(qū)的勾畫和治療計(jì)劃的制定，因此推出了一站式放療方案（All-in-one），即醫(yī)生、物理師、治療師在同一個(gè)機(jī)房完成定位、勾畫、計(jì)劃制定和治療，將各個(gè)環(huán)節(jié)之間的等候時(shí)間壓縮至更短，從而給患者帶來福音。本文旨在探討Allin-one方案與常規(guī)放療流程，在直腸癌精準(zhǔn)放療中擺位誤差的差異性研究[10]。

1.資料與方法

1.1 臨床資料

回顧性選取2021年1月～2021年12月在復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院接受放療的70例直腸癌患者的臨床資料，將采用Allin-one方案的患者納入觀察組，采用常規(guī)放療流程的患者納入對照組，每組各35例。觀察組年齡30～90歲，平均56歲，其中男性22例，女性13例。對照組中年齡38～84歲，平均60歲，其中男性22例，女性13例。患者均為首程放療，無遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移，Karnofsky體力狀況評分≥70，基線臨床分期為T3-4和/或N+，并簽署書面的治療知情同意。

1.2 方法

兩組患者均采用仰臥位，頭部給予合適頭枕，雙手十指交叉相扣自然置于胸前，腰部放松，腳墊固定在踝關(guān)節(jié)處，充分暴露下腹部和盆腔部（圖1）。對照組模擬定位采用德國西門子公司生產(chǎn)的大孔徑64排CT定位機(jī)；治療實(shí)施采用中國聯(lián)影公司生產(chǎn)的uRT-linac加速器；觀察組模擬定位和治療實(shí)施均采用中國聯(lián)影公司生產(chǎn)的uRT-linac加速器（圖2）。

圖1.體位固定方式

圖2.聯(lián)影uRT-linac 506c 直線加速器結(jié)構(gòu)

1.2.1 All-in-one方案直腸癌放療流程

醫(yī)生、物理師、治療師均在聯(lián)影uRT-linac加速器機(jī)房，醫(yī)生和治療師對患者進(jìn)行體位固定和擺位后進(jìn)行CT模擬定位，而后醫(yī)生和物理師在機(jī)房操作室共同進(jìn)行智能靶區(qū)勾畫與人工修改審核，進(jìn)入自動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)劃，自動(dòng)復(fù)位（移床后給患者進(jìn)行劃線）同時(shí)完成計(jì)劃評估與審核，患者接受FBCT圖像引導(dǎo)驗(yàn)證和治療實(shí)施?；颊呤状翁稍谥委煷采霞纯梢淮涡酝瓿烧麄€(gè)放療的全部流程，整個(gè)過程只需25min左右。

1.2.2 常規(guī)直腸癌放療流程

患者在接受體位固定和定位后，需回家等待復(fù)位通知；期間醫(yī)生對患者的CT圖像進(jìn)行靶區(qū)勾畫、物理師進(jìn)行治療計(jì)劃設(shè)計(jì)、醫(yī)生和物理師共同對治療計(jì)劃進(jìn)行評估確認(rèn)、計(jì)劃驗(yàn)證等；治療計(jì)劃確定后通知患者再次來定位室復(fù)位（移床后給患者進(jìn)行劃線）；最后患者進(jìn)入機(jī)房，接受FBCT圖像引導(dǎo)體位驗(yàn)證和治療實(shí)施。整個(gè)過程需3～15d，期間患者需多次來醫(yī)院，多次上下治療床。

1.2.3 具體實(shí)施

在患者首次治療實(shí)施前，觀察組和對照組均行低劑量FBCT圖像引導(dǎo)體位驗(yàn)證，其后1次/周，共5次，均采用剛性自動(dòng)配準(zhǔn)方式，可選僅平移和平移加旋轉(zhuǎn)兩種自由度。在本研究中，加速器治療床只能對平移方向進(jìn)行三維校正，未帶旋轉(zhuǎn)軸方向校正功能，因此旋轉(zhuǎn)誤差未得到校正。當(dāng)三個(gè)平移方向的驗(yàn)證誤差值均＜5mm時(shí)，可以在線校正后治療，若任一方向的誤差＞5mm時(shí)，則需要重新擺位后再行驗(yàn)證。

1.2.4 低劑量FBCT圖像獲取

應(yīng)用聯(lián)影uRT-linac加速器機(jī)載的16排70cm孔徑診斷千伏級(jí)CT機(jī)獲取圖像。工作流程：在放療技師給患者擺位后，選擇CT模式，自動(dòng)將治療床伸進(jìn)入CT機(jī)位，選擇Pelvis-LowDose CT掃描模式，根據(jù)患者實(shí)際情況選擇掃描范圍，進(jìn)行螺旋CT掃描，在獲取CT圖像的同時(shí)，將治療床自動(dòng)移出到最初擺位位置，再行圖像匹配。FBCT掃描層厚為：腹盆部3mm，掃描時(shí)間為：腹盆部均在14s以內(nèi)，掃描劑量CTDIvol為：5mGy。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

將采集的所有擺位誤差數(shù)據(jù)錄入SPSS25.0版軟件進(jìn)行分析。計(jì)算觀察組和對照組獲取的各方向上的擺位誤差，用±s表示，同時(shí)采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。群體系統(tǒng)誤差（∑）采用所有患者個(gè)體系統(tǒng)誤差的標(biāo)準(zhǔn)差表示，個(gè)體化系統(tǒng)誤差以所有分次間擺位誤差的平均值表示[11]；群體隨機(jī)誤差（σ）為所有患者個(gè)體化隨機(jī)誤差的標(biāo)準(zhǔn)差，個(gè)體化隨機(jī)誤差以所有分次間擺位誤差的標(biāo)準(zhǔn)差表示[12]。

圖3.觀察組三個(gè)旋轉(zhuǎn)方向擺位誤差發(fā)生率

2.結(jié)果

兩組共70例患者，觀察組和對照組每組各35例，每例患者全療程行5次FBCT，共獲得350次FBCT體位驗(yàn)證數(shù)據(jù)，平移方向（左右：Lat，頭腳：Lng，腹背：Vrt）擺位誤差均值如表1所示，旋轉(zhuǎn)方向（俯仰：Pitch，翻滾：Roll，偏轉(zhuǎn)：Yaw）擺位誤差均值如表2所示。擺位誤差數(shù)據(jù)的系統(tǒng)誤差（∑）和隨機(jī)誤差（σ）見表3和表4。

表1.平移方向誤差獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)分析結(jié)果(±s)

表1.平移方向誤差獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)分析結(jié)果(±s)

平移方向 觀察組(mm) 對照組(mm) t P Lat 1.09±0.86 1.65±1.25 -4.787 0.000 Lng 1.73±1.36 1.82±1.30 -0.614 0.540 Vrt 1.15±1.06 1.79±1.44 -4.727 0.000

表2.旋轉(zhuǎn)方向誤差獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)分析結(jié)果(±s)

表2.旋轉(zhuǎn)方向誤差獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)分析結(jié)果(±s)

旋轉(zhuǎn)方向 觀察組(°) 對照組(°) t P Pitch 0.6±0.5 1.0±0.9 -5.142 0.000 Roll 0.4±0.4 0.6±0.8 -3.152 0.002 Yaw 0.4±0.3 0.5±0.7 -2.199 0.029

表3.平移方向的系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差

表4.旋轉(zhuǎn)方向的系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差

圖4.對照組三個(gè)旋轉(zhuǎn)方向擺位誤差發(fā)生率

3.討論

放射治療中的擺位誤差，包括隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差[13]。系統(tǒng)誤差包括定位圖像與實(shí)際治療時(shí)解剖結(jié)構(gòu)的差異，以及不同設(shè)備之間機(jī)械方面的誤差（如模擬機(jī)與加速器的治療床精度，等中心精度和激光燈精度之間的差異等），這些誤差始終存在于整個(gè)治療過程中，反映了實(shí)際治療和模擬定位間的差異；隨機(jī)誤差由技術(shù)員的擺位操作和患者身體狀況變化（包括體型、器官運(yùn)動(dòng)、皮膚標(biāo)記線等）引起的，反映了每次治療期間患者體位重復(fù)性的差異[14]。由表1、表2可見，觀察組和對照組在Lat、Vrt平移方向上和Pitch、Roll、Yaw旋轉(zhuǎn)方向上的擺位誤差數(shù)據(jù)差異顯著（P＜0.05），有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而Lng平移方向上的擺位誤差數(shù)據(jù)差異不顯著（P＞0.05）無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。通過對各方向上的誤差數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算得到系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差，由表3、表4可見，觀察組在3個(gè)平移方向上和3個(gè)旋轉(zhuǎn)方向上的系統(tǒng)誤差均小于對照組。與常規(guī)放療流程相比，All-in-one方案的應(yīng)用，定位和治療均用同一加速器，患者無需下床，既消除了不同放療設(shè)備之間的機(jī)械誤差，又因定位到治療的時(shí)間縮短減少了患者解剖結(jié)構(gòu)變化帶來的誤差。由觀察組和對照組在各個(gè)方向擺位誤差的差異可知，All-in-one方案可以減少常規(guī)放療流程中的系統(tǒng)誤差，提高治療的準(zhǔn)確性。

傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為旋轉(zhuǎn)誤差對于環(huán)形或者球形腫瘤靶區(qū)沒有影響，如Van Herk等[15]提出前列腺放療靶區(qū)外擴(kuò)邊界由平移誤差計(jì)算，旋轉(zhuǎn)誤差可以忽略；但對于不規(guī)則靶區(qū)，必須考慮旋轉(zhuǎn)誤差。又有研究認(rèn)為校正旋轉(zhuǎn)誤差，可降低計(jì)劃靶區(qū)外擴(kuò)邊界值[16]。李永等[17]認(rèn)為旋轉(zhuǎn)誤差會(huì)影響靶區(qū)劑量分布，導(dǎo)致劑量偏差，增加周圍組織受照劑量，增加患者的并發(fā)癥發(fā)生。本研究中觀察組和對照組治療前的俯仰角（Pitch）、翻滾角（Roll）和偏轉(zhuǎn)角（Yaw）的旋轉(zhuǎn)誤差平均值分別為0.6、0.4、0.4；1.0、0.6、0.5，由圖3，圖4相比，對照組俯仰角Pitch方向旋轉(zhuǎn)＞2°發(fā)生率高。因此建議，當(dāng)旋轉(zhuǎn)誤差偏大、加速器又不具備六維治療床校正功能的情況下，應(yīng)考慮重新擺位。若連續(xù)數(shù)日發(fā)現(xiàn)擺位誤差依舊存在較大的旋轉(zhuǎn)誤差，可考慮采用All-in-one方案，以減少旋轉(zhuǎn)誤差對靶區(qū)的影響。此時(shí)All-in-one方案可給常規(guī)放療流程進(jìn)行有效補(bǔ)充，不耽誤不延長患者治療日程，達(dá)到更為精準(zhǔn)的放療目的。

綜上所述，隨著醫(yī)療設(shè)備的創(chuàng)新發(fā)展，應(yīng)用All-in-one方案可以縮短直腸癌放療患者在正式放療前等候時(shí)間，減少多次上下治療床和來回往返醫(yī)院的次數(shù)。All-in-one方案是對常規(guī)放療流程進(jìn)行了優(yōu)化并依舊達(dá)到精準(zhǔn)定位、精準(zhǔn)計(jì)劃、精準(zhǔn)治療的目的，為放射治療的發(fā)展提供更多的新思路，也可對在線自適應(yīng)放療（Online Adaptive Radiotherapy，Online-ART），提供可靠的支持，與常規(guī)放療流程相比，達(dá)到更精確治療的目的[18,19]。