錐形束CT圖像引導(dǎo)系統(tǒng)在肝癌立體定向放射治療中的擺位誤差分析

陳文豪

（復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院放射治療中心，上海 200032）

肝癌是我國常見的癌癥，存在一定潛伏期，早期不易發(fā)現(xiàn)，晚期會出現(xiàn)乏力、消瘦、多汗等癥狀。立體定向放射治療即采取定向技術(shù)，應(yīng)用小野集束射線對靶區(qū)實施分次較大劑量照射。立體定向放射治療以腫瘤控制率高、正常組織耐受性較好、患者生存期長、操作方便等獨特優(yōu)勢在大多數(shù)腫瘤根治性治療中脫穎而出。但是立體定向放射治療技術(shù)對定位精度、擺位精度及設(shè)備精度要求極高。在治療中減少擺位誤差能夠降低對正常組織的輻射[1]。與電子射野影像系統(tǒng)（EPID）比較，應(yīng)用頻率較高，在圖像分辨率上較弱。錐形束CT圖像引導(dǎo)系統(tǒng)具有圖像分辨率高，能夠?qū)崿F(xiàn)骨性配準(zhǔn)和灰度配準(zhǔn)，誤差精確率高等優(yōu)勢。本研究分析肝癌立體定向放射治療中采取錐形束CT圖像引導(dǎo)系統(tǒng)后的擺位誤差情況，并與EPID技術(shù)進(jìn)行對比，以期提高肝癌立體定向放射治療有效率，現(xiàn)報道如下。

1 資料與方法

1.1一般資料按隨機(jī)數(shù)字表法將復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院2019年1月至2021年1月接收的110例接受立體定向放射治療的肝癌患者分為對照組和觀察組，各55例。對照組患者中男性29例，女性26例；年齡36～63歲，平均年齡（48.23±2.10）歲。觀察組患者中男性28例，女性27例；年齡34～61歲，平均年齡（48.20±2.07）歲。兩組患者一般資料比較，差異無統(tǒng)計學(xué)差異（P＞0.05），有可比性。本研究經(jīng)復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會批準(zhǔn)，患者及其家屬均簽署知情同意書。納入標(biāo)準(zhǔn)：①符合《原發(fā)性肝癌規(guī)范化病理診斷指南（2015年版）》[2]中肝癌的診斷標(biāo)準(zhǔn)；②均具有明確放射治療適應(yīng)證，首次接受放療。排除標(biāo)準(zhǔn)：①精神異常，認(rèn)知障礙；②配合度低；③合并嚴(yán)重心、腦血管疾病及臟器功能障礙。

1.2研究方法兩組患者取仰臥位，采取多功能固定底板（深州市騰飛宇科技有限公司，型號：YZB/粵深0004-2010）、真空墊（廣州人福醫(yī)療設(shè)備有限公司，粵穗械備20170055號，型號：R-D011 ）和熱塑體膜（蘇州齊匯達(dá)工程塑料有限公司，型號：3078 BK176）進(jìn)行體位固定。采取CT對患者進(jìn)行掃描，掃描層厚2.5 mm，將獲取圖像傳至系統(tǒng)中。對照組患者實施EPID。在治療床上安裝魚叉型定位參考架和定位臂，監(jiān)測六維治療床治療期間的變化。采用激光燈（濰坊阿普薩薩醫(yī)療科技有限公司，型號：SS-01型）和體膜中心標(biāo)記常規(guī)目視擺位。紅外線光學(xué)定位按照魚叉型定位參考架6個定位球引導(dǎo)治療床移位到預(yù)定位置。拍攝X射線片，將X射線片和計劃CT數(shù)字重建影像進(jìn)行骨性標(biāo)記圖像配準(zhǔn)融合。結(jié)束后，根據(jù)實際情況記錄各方向誤差。將獲取的各方面誤差進(jìn)行自動矯正。將EPID校正值限設(shè)定為1.5 mm/1°。校正后再次拍攝X射線片，和數(shù)字重建數(shù)字影像（DRR）射線片進(jìn)行配準(zhǔn)融合，得出校正后各方面殘留的誤差值。觀察組患者采取錐形束CT圖像引導(dǎo)系統(tǒng)。利用激光燈和體膜中心標(biāo)記點進(jìn)行常規(guī)目視擺位。擺位結(jié)束后，采取錐形束CT圖像引導(dǎo)系統(tǒng)獲取圖像。將三維圖像與計劃CT圖像重建的DRR圖像進(jìn)行圖像融合配準(zhǔn)。肝癌腫瘤周圍主要為軟組織，故采用錐形束CT圖像引導(dǎo)系統(tǒng)中的灰度配準(zhǔn)，可獲得較高的精確度。配準(zhǔn)后記錄各方向誤差。根據(jù)誤差情況進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整結(jié)束后再次重復(fù)錐形束CT圖像引導(dǎo)系統(tǒng)圖像驗證過程，獲取調(diào)整后各方面殘留誤差。

1.3觀察指標(biāo)①比較對照組患者校正前后擺位誤差。②比較觀察組患者校正前后擺位誤差。③比較兩組患者校正后擺位誤差。擺位誤差主要包括患者左右方向的平移誤差（Xt）；患者頭腳方向的平移誤差（Yt）；患者前后方向的平移誤差（Zt）；患者繞前后方向的旋轉(zhuǎn)誤差（Zr）。④比較兩組患者外擴(kuò)邊界指標(biāo)。主要包括左右方向、頭腳方向及前后方向?！茷槿后w化系統(tǒng)誤差，σ為群體化隨機(jī)誤差。腫瘤放療治療計劃靶區(qū)外放（M計劃靶區(qū)）=2.5∑+1.7σ。危及器官計劃體積外放（M計劃體積）=1.3∑+0.5σ。

1.4統(tǒng)計學(xué)分析用SPSS 22.0統(tǒng)計學(xué)軟件處理數(shù)據(jù)。計量資料以()表示，組間比較采用獨立樣本t檢驗。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1對照組患者校正前后擺位誤差比較對照組患者校正后擺位誤差值小于校正前，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），見表1。

表1 對照組患者校正前后擺位誤差比較()

表1 對照組患者校正前后擺位誤差比較()

注：Xt：患者左右方向的平移誤差；Yt：患者頭腳方向的平移誤差；Zt：患者前后方向的平移誤差；Zr：患者繞前后方向的旋轉(zhuǎn)誤差。

時間點例數(shù) Xt(mm) Yt(mm) Zt(mm) Zr(°)校正前 55 3.27±2.14 4.57±2.78 4.77±1.80 1.27±0.23校正后 55 1.19±0.79 1.50±0.74 1.36±0.67 0.36±0.29 t值 6.762 7.914 13.167 18.233 P值 ＜0.05 ＜0.05 ＜0.05 ＜0.05

2.2觀察組患者校正前后擺位誤差比較觀察組患者校正后擺位誤差值小于校正前，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），見表2。

表2 觀察組患者校正前后擺位誤差比較()

表2 觀察組患者校正前后擺位誤差比較()

注：Xt：患者左右方向的平移誤差；Yt：患者頭腳方向的平移誤差；Zt：患者前后方向的平移誤差；Zr：患者繞前后方向的旋轉(zhuǎn)誤差。

時間點例數(shù) Xt(mm) Yt(mm) Zt(mm) Zr(°)校正前 55 3.24±2.10 4.54±2.75 4.74±1.76 1.25±0.20校正后 55 1.04±0.70 1.14±0.43 1.02±0.24 0.12±0.10 t值 7.371 9.059 15.531 37.478 P值 ＜0.05 ＜0.05 ＜0.05 ＜0.05

2.3兩組患者校正后擺位誤差比較觀察組患者校正后擺位誤差值略小于對照組，但組間比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），見表3。

表3 兩組患者校正后擺位誤差比較()

表3 兩組患者校正后擺位誤差比較()

注：Xt：患者左右方向的平移誤差；Yt：患者頭腳方向的平移誤差；Zt：患者前后方向的平移誤差；Zr：患者繞前后方向的旋轉(zhuǎn)誤差。

組別 例數(shù) Xt(mm) Y(mm) Zt(mm) Zr(°)觀察組 55 1.04±0.70 1.14±0.43 1.02±0.24 0.12±0.10對照組 55 1.19±0.79 1.50±0.74 1.36±0.67 0.36±0.29 t值 1.054 1.078 1.342 0.802 P值 0.294 0.321 0.309 0.090

2.4兩組患者外擴(kuò)邊界指標(biāo)比較觀察組患者在左右方向∑值/σ值/ M計劃靶區(qū)/ M計劃體積外擴(kuò)邊界指標(biāo)范圍更大，但兩組患者各方向外擴(kuò)邊界指標(biāo)比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），見表4。

表4 兩組患者外擴(kuò)邊界指標(biāo)比較()

表4 兩組患者外擴(kuò)邊界指標(biāo)比較()

注：∑：群體化系統(tǒng)誤差；σ：群體化隨機(jī)誤差；M計劃靶區(qū)：腫瘤放療治療計劃靶區(qū)外放；M計劃體積：危及器官計劃體積外放。

組別 左右方向∑值/σ值/ M計劃靶區(qū) / M計劃體積頭腳方向∑值/σ值/ M計劃靶區(qū) / M計劃體積前后方向∑值/σ值/ M計劃靶區(qū) / M計劃體積觀察組 1.03±0.13/1.17±0.12/3.39±0.23/1.87±0.22 0.78±0.35/1.38±0.25/2.77±0.22/1.68±0.12 0.95±0.10/1.20±0.17/3.09±0.03/1.88±0.05對照組 0.73±0.10/1.14±0.08/3.30±0.17/1.73±0.18 0.82±0.12/1.40±0.14/2.80±0.12/1.70±0.10 0.98±0.09/0.90±0.11/3.01±0.02/1.80±0.02 t值 2.384/3.110/3.708/2.336 2.102/2.003/2.102/0.230 2.110/2.101/2.131/2.001 P值 0.121/1.203/0.304/0.121 0.901/1.002/1.000/1.020 0.210/-0.231/0.101/0.110

3 討論

肝癌即發(fā)生在肝臟或者從肝臟始發(fā)的惡性腫瘤，主要發(fā)生原因為乙型肝炎、丙型肝炎或者酒精引起的肝硬化，除外還有非酒精性脂肪肝細(xì)胞癌。肝癌對人體健康影響極大，需要及時治療。立體定向放射治療又被稱為立體定向消融放療，是專門設(shè)備通過立體定位技術(shù)實現(xiàn)小照射野聚焦式的放射治療。立體定向放射治療核心要素是通過對靶區(qū)病灶實施少分次，高劑量的精準(zhǔn)照射，效果與鋒利手術(shù)刀對病灶進(jìn)行銳利切割相似，同時又要求最大程度保護(hù)周圍正常器官不受射線影響[3]。在立體定向放射治療中，精確要求越高則對于體位和照射野準(zhǔn)確性要求也隨之增高。放射治療中影響治療效果的關(guān)鍵因素則是擺位誤差[4]。做好擺位誤差分析，及時采取有效方法縮小擺位誤差，能夠提高放射治療效果。

錐形束CT圖像引導(dǎo)系統(tǒng)是目前應(yīng)用最廣的放療圖像引導(dǎo)技術(shù)[5]。錐形束CT圖像引導(dǎo)系統(tǒng)應(yīng)用大面積非晶硅數(shù)字化X射線探測板，機(jī)架旋轉(zhuǎn)一周后能夠獲取和重建一定體積范圍內(nèi)的CT圖像[6]。錐形束CT圖像引導(dǎo)系統(tǒng)具有體積小、重量輕、開放式架構(gòu)特點，能夠直接整合在直線加速器上，機(jī)架旋轉(zhuǎn)一周或者大半周，則可獲取一個體積范圍內(nèi)的CT圖像[7]。錐形束CT圖像引導(dǎo)系統(tǒng)在肝癌立體定向放射治療中通過將多序列的KV圖像進(jìn)行三維重建，具有圖像分辨率高，并能夠?qū)崿F(xiàn)骨性配準(zhǔn)和灰度配準(zhǔn)，獲取的誤差精確度也較高[8]。EPID系統(tǒng)包括KV級X射線球管和兩個正交的平板探測器[9]。EPID系統(tǒng)圖像分辨率相對較差[10]。肝癌位置和骨性標(biāo)記不密切，在圖像配準(zhǔn)過程中，采取灰度配準(zhǔn)的錐形束CT圖像引導(dǎo)系統(tǒng)誤差糾正精度比采取骨性標(biāo)記配準(zhǔn)的EPID誤差糾正精度高[11]。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，對照組患者校正后擺位誤差值比校正前小。六維治療床校正前各方向的擺位誤差較大，最大見于前后方向，頭腳方向次之，校正后各方向誤差明顯減少。觀察組患者校正后各方向誤差值比校正前小。校正前的Zt誤差最大，Yt次之。校正后Xt、Yt、Zt及Zr誤差少于校正前。本研究顯示，觀察組患者校正后擺位誤差值略小于對照組，但組間比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義；觀察組患者在∑值/σ值/ M計劃靶區(qū)/ M計劃體積外擴(kuò)邊界指標(biāo)范圍更大，但組間比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義。錐形束CT圖像引導(dǎo)系統(tǒng)更能夠減少擺位誤差，主要是因為肝癌周圍骨性標(biāo)志有椎骨、肋骨。EPID圖像分辨率較弱，對操作人員要求極高，存在較多不確定影響因素。另外，肝臟腫瘤會受到呼吸運動等影響。采取灰度配準(zhǔn)獲取圖像配準(zhǔn)融合準(zhǔn)確度相對較高。錐形束CT圖像引導(dǎo)系統(tǒng)在肝癌立體定向放射治療中為保證誤差更小[12]。緩解患者不良情緒，使其能夠得到放松，保持呼吸穩(wěn)定，可減少呼吸運動影響造成的誤差。制作體膜時，應(yīng)該將體膜和患者體表有效緊貼，減少縫隙[13]。將定位板縱向中軸線和矢狀位激光燈，患者機(jī)體中軸線重合。從減小肝癌擺位誤差角度出發(fā)，采用灰度配準(zhǔn)的錐形束CT誤差糾正精度較采用骨性配準(zhǔn)的精準(zhǔn)X線更高[14]。

綜上所述，錐形束CT圖像引導(dǎo)系統(tǒng)在肝癌立體定向放射治療中能夠有效減少擺位誤差，錐形束CT圖像引導(dǎo)系統(tǒng)在放射治療中具有明顯作用。為保證靶區(qū)和附近正常組織器官劑量分布更為精確，則需要及時分析原因，及時采取對應(yīng)措施，保證治療總有效率。