肿瘤精确放疗的摆位误差及质控现状

王 宇，汪延明，赵 惠

精确放疗是基于高清晰度CT、MR或正电子发射计算机断层显像（positron emission tomography，PET）等图像的精确定位、精确计划、精确摆位、精确照射等一体化的三维治疗技术。它的应用减少了靶区周围正常组织器官的放射损伤，提高肿瘤区照射剂量，增加肿瘤的局部控制率[1]。判断放射治疗是否成功主要是看对肿瘤及周围重要器官和结构进行准确的定位和实施精确的治疗，高精度放射治疗是放射治疗的发展目标[2]。然而放疗过程中存在很多影响准确度的因素，如模拟定位、勾画靶区、制定计划、实体验证、摆位治疗等各个环节都可能出现相应的误差。与常规放疗相比，精确放疗对位置精度要求更高，既要使靶区得到足量的照射，又要使重要的组织和器官得到很好的保护，摆位技术成为放疗质量的最后保证。而摆位所带来的误差，会使肿瘤靶区得不到足够的剂量，产生局部复发或正常组织受到过量的辐射剂量而导致并发症的增加。本文重点就放射治疗摆位过程中常见摆位误差的原因进行分析与探讨，以便采取相应的质控措施，防止意外照射，提高放射治疗质量。

1 精确摆位的重要性

精确放疗的根本目标，在于给肿瘤区域足够的精确的治疗剂量，而使周围的正常组织和器官受照射量最少，以提高肿瘤的局部控制率，减少正常组织的放射并发症[3]。定位精度和治疗精度是影响放射治疗疗效的关键性因素之一。摆位的准确性和正确重复性的质量保证和质量控制显得非常重要，而实现这个目标的关键是对整个治疗计划进行精心的设计和准确的执行。摆位技术是放疗过程中一个极其重要的环节，其目的在于重复模拟定位时的体位，并加以固定，以期达到重复计划设计时确定的靶区、危及器官和射野的位置空间关系，保证射线束对准靶区照射[3]。但在放疗摆位过程中存在着很多不确定因素从而导致误差的产生。摆位误差是指在放射治疗过程中患者体位及线束对准过程中的不确定性所造成的误差。放疗过程中位置不确定性的影响因素主要归纳为二个方面：一是照射野位置的系统误差。系统误差是整个治疗系统本身固有的、不能够人为消除或减少的误差，它是由治疗计划系统的三维重建精度、等中心坐标的计算精度、加速器的机械精度、摆位框架的制作精度、定位条件不一致以及设计、标记或治疗辅助物如补偿物、挡块的位置误差等因素造成的，如不及时纠正，此误差将伴随疗程的始终，导致靶区边缘剂量的不准确。二是照射野位置的随机误差。主要是指技术员在进行每次治疗时的摆位状态和分次治疗时解剖位置的变化，如呼吸运动、膀胱充盈程度、肿瘤的增大或缩小等引起的差异[4]。每次治疗时单独产生的误差称为分次内误差，多次治疗时产生的误差称为分次间误差。应用分次内误差来定量评价每次摆位所产生的误差，它对于剂量分布曲线的影响在于靶区与等剂量线的位置变化；分次间误差用以评价整个治疗阶段的误差，它对于整个治疗的等剂量分布曲线的影响在于使得等剂量线的边缘变得模糊，相当于增加了“半影”的区域。造成剂量模糊的主要原因是摆位误差中的随机误差。如果对上述变化及误差不给予充分的重视和及时地纠正，必将影响肿瘤实际照射剂量的分布，造成肿瘤脱靶和/或正常组织损伤增加，从而降低治疗精度。很多统计结果表明摆位的随机误差大于系统误差，摆位所带来的偏差主要体现在随机误差。近年来，适形放疗和调强放射治疗在临床上的应用更加广泛，目前提出了“三精”的概念，即精确定位、精确摆位、精确剂量计算。由于适形放疗时，射野在各个方向上均是不规则的，高剂量曲线与肿瘤靶区更加贴近，如果摆位误差增大，将使肿瘤漏照的可能性增大；在调强放疗时，不仅照射野是不规则的，而且照射野内不同点的剂量也是不同的，高剂量线更加集中于计划靶区，而且可能存在一些热点区域，而需要保护的危及器官剂量则迅速跌落至允许范围内，治疗摆位时如果误差增大，不仅可能造成靶区漏照，也可能使得高剂量区移至危及器官的区域内，造成严重并发症或后遗症。肿瘤及周围重要器官位置和形状的精确确定，患者体位的良好固定和精细摆位，照射中纠正和跟随呼吸运动引起的肿瘤位置和形状的变化，将是调强适形放射治疗能否取得成功的关键。所以在实际操作中，一方面要尽量采用更加精确的定位摆位措施和更加严格的质量保证（QA）程序，以减少摆位误差；另一方面需采取一些措施减少由于器官运动或呼吸运动带来的肿瘤（靶区）移位，当肿瘤邻近重要器官（组织）时，减少肿瘤照射时总的不确定度显得尤为重要[5]。可见控制摆位误差对于保证放射治疗的成功具有极其重要的意义。

近年来，电子射野影像系统（EPID）、CT等设备已可对靶区的不确定性进行更精确的研究，包括位置和剂量的验证，并通过离线和在线两种方式进行校正。新型的EPID安装在加速器上，在进行位置验证的同时，还可以进行剂量分布的计算和验证。目前还有CT-加速器、呼吸控制系统如将治疗机与影像设备结合在一起，每天治疗时采集有关的影像学信息，确定治疗靶区，达到每日一靶，即称为影像学指导的放疗（IGRT）。IGRT是目前非常先进的放疗技术，它包括两方面的内容：CT的时序扫描和加速器照射的时序控制。因CT扫描和加速器照射都加进了时间因素，该技术又称为四维放射治疗（4DRT），相应的 CT 时序扫描，称为四维 CT（4DCT）。 图像引导的放疗是今后放疗技术发展的方向。

2 国际辐射单位和测量委员会（ICRU）关于摆位误差的概念

ICRU50号报告在将临床靶区 （CTV）扩至计划靶区（PTV）时指出应考虑下列因素：即组织移动和患者移动；组织大小和形态的变化；射线几何特征的变化（如照射野大小、方向等）。在ICRU的补充部分及ICRU62号报告中，明确将摆位误差与器官移动引起的误差加以区分，引入了内靶区（ITV）和内扩边（IM）的概念，以考虑器官在治疗过程中CTV由于生理性移动及体积、形态、位置的变化，如呼吸、直肠和膀胱充盈程度的变化、吞咽动作、心跳、肠蠕动导致的CTV变化，这个过程是生理性的，不易被抑制和减少的。同时引入了摆位扩边（SM）的概念，特指由于患者体位及治疗线束对准过程所产生的不确定性（不准确或重复性差）而造成的误差，其影响因数包括：①患者体位的变化；②设备的机械不稳定性（如准直器、机架或治疗床的下垂）；③人为因素。以上因素在不同的治疗中心有差异，即使同一单位的不同机器之间也有差异。使用体位固定装置、加强质量保证管理、技术人员的经验和技巧均可减少这一误差。此外，不同的记录和验证措施（如适时影像）也可造成SM的差异。不同部位SM也不同，如脑瘤的SM很小。将内扩边和摆位扩边加以区隔，目的在于将二者分别进行研究和分析，减少内扩边需要采取特殊的设备和方法，如呼吸门控装置等，而减少摆位误差则相对较易达到，通过培训和加强责任心即可明显减少这一误差。

内部标志与外部标志的概念：内部标志是指解剖标志，如骨骼或气腔，用于GTV和CTV的定位，也用于在影像设备、模拟机和治疗机的准确摆位。外部标志位于体表或其附近可触及或可看到的标志，也指与体位密切适形的固定装置（如面罩、咬合器等）上的标志。外部标志通常与内部标志相符，但二者有时也存在差异。故技术员摆位时，务必将面罩等外部装置与身体正确吻合好。

3 影响放疗摆位精度的相关因素及质控措施

3.1 人的因素 人的因素是影响放疗摆位的一个重要因素，它包括以下几方面:

3.1.1 提高放疗技术人员的专业素质加强放疗技术队伍的规范性建设 放疗技术员专业素质的提高是提高放疗摆位精确度的重要保证。技术员是放疗计划的执行者、是放疗摆位工作的完成者，其本身的专业素质高低直接关系到放疗摆位的质量[6]。

3.1.2 正确处理医患之间的关系 努力赢得患者对放疗工作人员的信任，使患者积极配合放疗摆位，从而更进一步提高放疗摆位精度的可靠性。

3.1.3 患者方面的因素 ①患者自身的身体状况：自控能力强能坚持在治疗时间内不移动，不咳嗽，能平稳呼吸的体位偏差小，反之则大；②患者因呼吸紧张、急促而使靶器官动度加大时，应给患者讲清楚治疗的方法和过程以消除患者的紧张；③胃和膀胱的充盈度不同时，对体表的标记也会产生移位影响，这种移位的影响在机架角0°时表现明显（1～2 mm），

在 90°、270°水平对穿时影响小，故以 90°、270°水平对穿位激光等中心摆位线为主要参考为妥，嘱患者尽量每次吃饭的饱涨、尿液的排空和定位时一致，以减少误差[7]；④治疗期间的体重变化也是不可忽略的因素，据报道，体重的增减使计划靶区和实际靶区误差可达10%以上[1]；因治疗前、中、后体重的增加和减少（体重下降占多数）可严重影响靶区的精度，故每周测体重一次，如有变化，重新CT定位和设计治疗计划。

3.2 摆位方面

3.2.1 摆位误差和器官移动 许多因素包括不可靠的摆位设备，CT与治疗床之间形状的不一致以及不同制作材料造成缓冲能力的不一致，使患者的摆位和最初设计之间存在系统误差。由于摆位激光的宽度和技术员因素，使每天患者的治疗体位与最初设计存在随机误差。一般来说各个部位的摆位误差范围在0～3 mm。摆位误差包括各方向位移及三维的旋转。减少摆位误差的主要措施是体位固定技术。近来已出现不少新技术，如放疗实时跟踪系统、无定位框架影像引导、

三维超声靶向设备配合CT、CT模拟结合数码重建图像等。目前，治疗中计划CT影像与平均器官位置之间的误差已引起人们对器官移动误差的兴趣，且器官移动的范围比平均器官位移更重要。器官变形和移动所造成的患者肿瘤靶区的不确定性是影响精确放疗实施的一个难题。如前列腺癌患者每次照射的前列腺位置有较大差异性，产生这种前列腺空间位置的差异性主要与直肠充盈状况有密切关系。前列腺每次治疗的差异性不仅是空间位置有差异而且存在着前列腺的变形。前列腺空间活动三个方向也有不一致性，以前后方向为最大[8]。有作者在患者的直肠腔内放入气球可以显著降低前列腺的活动，从而将缩小肿瘤放疗布野外放边界[10]。目前资料显示：放疗中的器官移动和变形所造成的靶区不确定性是显著影响放疗计划准确实施的最主要因素。器官移动可分为3种（对每个器官来说同时可有几种移动）：①与体位有关的器官移动：指治疗过程患者体位从坐位变为仰卧位等；②治疗间器官移动：主要指靠近消化系统的器官，随着胃肠道的状态和患者体重的改变有不同程度移动，目前已有影像系统与治疗机相结合，实施影像引导的放疗；③治疗中器官移动：主要指照射中呼吸和心脏跳动对胸、腹部器官的影响，如肺癌、乳腺癌、肝癌的放疗均明显受到呼吸影响，对那些因呼吸引起移动的器官一般需测量总的器官移动，即器官从吸气到呼气的总的位置变化。

3.2.2 摆位过程中体位的偏差是导致摆位误差最常见的原因 曾经有学者计算过，照射中体位移动3 mm，疗效会下降3.3%；移动5 mm，疗效会下降18.4%；移动6 mm，疗效会下降33.1%。因此如何降低放疗摆位过程中的误差成了放疗界关注的问题。以下几方面应引起大家的重视：①胸部肿瘤的摆位误差主要发生在Y、Z方向，其中发生纵向移位的概率最高，其原因主要是因为胸部存在呼吸运动、心脏搏动以及肿瘤相关因素的影响如肺不张、阻塞性炎症的变化，使得在等中心摆位时照射野完全重复有难度，加之双上肢抱头或置于身体两侧时没有固定装置，激光定位点不易完全对准，因而出现摆位偏差的概率高和移动度大，所以笔者认为胸部肿瘤的定位设野，除了需一定的安全变界外（特别是上下界），有条件还需加呼吸压束带及固定装置，目前可以用心电门控多排CT来解决心脏搏动的影响，更重要的是利用呼吸门控系统来控制呼吸，如用体表定位标记来显示胸腹运动，用视频照相机记录胸腹运动，再用治疗机上实时定位处理系统来控制放疗，也有报道可以采用自主屏息以限制器官运动,对于肺部肿瘤尤为重要[10]；②腹部肿瘤摆位的偏移主要发生在X、Z方向，主要与腹式呼吸、胃内容物的多少、消化道的充盈程度有关，视情况可采用腹部加压，Lax等对17例患者进行X射线检查，在平静呼吸状态下，膈肌Z轴方向的运动范围是1.5~2.5 cm，通过腹部加压，可将膈肌运动度减少到5~10 mm；③盆腔肿瘤摆位的偏移也主要发生在X、Z方向，主要是下肢固定不到位、两腿分开宽度的影响（主要导致X方向偏差）、皮肤标记相对于骨盆的移动、皮下脂肪层的厚度与张力、臀部肌肉收缩和松弛状态、腹式呼吸以及膀胱充盈程度等多种因数有关，因此也应给予适当的固定装置以做到正确摆位；④每次治疗时，胃肠道、膀胱的充盈程度和CT定位时相同；⑤对于肥胖患者，摆位误差往往大于体形正常者，因此在有条件的情况下，每日摆位时在线获取射野图像并及时纠正。

在实际治疗过程中，摆位误差是难以避免的,所以应针对误差产生的原因，有的放矢，采取相应的质控措施，努力减少摆位误差，提高摆位准确性。

3.3 偶然误差 摆位做标记线时记号笔的粗细和个人视觉不同所产生的视觉误差；患者放疗过程中体态变化、体模热胀冷缩所产生的误差；激光灯受到震动等影响产生的位移而造成的误差；由于仪器仪表中的磁性材料的磁滞、弹性材料迟滞现象，以及机械结构中的摩擦和游隙等原因而产生的回程误差；挡铅托架长期磨擦造成的不规则的缝隙，当GANTRY旋转到270°和90°的时候，铅块自身的重量将使得缝隙所带来的误差成为最大[2]。

3.4 技术方面 放疗中采用何种固定技术十分关键，体膜或面膜优于真空袋固定，真空袋固定优于无固定装置。网膜固定组偏差率最小，因为其十字线标记在热网膜上，解决了患者自主及不自主移动，因此其体位重复性远远好于其它固定技术；真空袋固定技术的偏差率为6.7%，个别真空袋缓慢漏气和十字线标记在皮肤上，患者由于吞咽、咳嗽及不自主移动也造成细小的改变；无固定或简易沙袋固定的偏差率可达26.5%，主要因素是固定差，摆位时间长，患者由于吞咽、咳嗽及不自主移动造成的。实际工作中尽量使用面网固定技术。

3.5 科学有序的摆位方法是提高放疗摆位精度的有效举措对于初次放疗的患者，在摆位前，特别是在定位摆位前，应主动与患者勾通，消除患者对治疗的恐惧心理，向患者说明积极配合摆位对治疗的重要性，并耐心指导患者配合摆位的方法及在摆位中的注意事项，赢得患者的信任，这是放疗摆位的首要前提。在日常放疗摆位中，正确的方法应该是应在机器床面较低的情况下，先把固定装置放置在治疗床面的适当位置，让患者按治疗要求躺在治疗床上，先目测纠正患者的体位是否躺正躺平，需要纠正时，由于床位较低，可以很方便地加以纠正，不易造成患者的皮肤牵拉变形。并且要初步对齐人体上与固定装置上的标记线，然后升床在激光灯下只要稍做调整，就能摆准体位，从而保证了治疗摆位的质量。有些患者因身体健康情况及生理条件不同，不能按规定体位要求，只好根据不同情况来定所需体位，再行体位固定。总之，对摆位的要求就是要让治疗体位尽可能重复计划靶区时的定位体位。

3.6 定位框架和真空负压袋是保证重复定位和摆位的基础真空袋要密封好，在整个治疗过程中，要避免患者身上带有金属物，治疗完毕要把真空袋放置到安全的地方，以免破坏导致无法使用或漏气变软降低定位精度，若发现真空袋变软，应及时采取补救措施，同时应避免患者在进出定位框架时，按压定位框架，防止定位框架变形[11]。

3.7 设备方面 放疗设备的因素是保证放疗摆位的基础和保障，它包括以下几个方面：

3.7.1 放疗机器的日常维护和质检 任何一台放疗机器在使用 前，它的机械和几何参数都要通过严格的检测与调整，达到标准要求时才能投入到临床使用。在临床使用过程中，也必须按规定建立定期检查常规，使其各项技术指标达到机器安装验收时的标准值。模拟定位机的机械和几何条件与治疗机必须相同，这是保证和提高放疗摆位精度的首要条件。

3.7.2 激光灯的定期检测与校正 激光灯用于肿瘤放疗的位置校正，是用来提高放疗摆位精度的重要手段。定期校对治疗室内的激光灯是将摆位坐标置于加速器等中心的关键。

要保证治疗床在三维方向运动时，两侧的激光灯“＋”字线的严格重合和天花板激光灯的垂直。如果两侧激光灯在摆位框架的等中心指针处有0.5 mm的偏差，则摆位框架给出的摆位等中心将偏离实际等中心0.25 mm，这种偏差的效果相当于使加速器等中心精度变劣。

3.7.3 加速器治疗床面（网状支架）和模拟机床面（平板式）的不一致 这也是导致摆位误差的一个重要因素。由于加速器治疗床面部分采用了聚脂膜网状结构，使床的刚性可能降低，当患者治疗位置较前或患者较胖时，床面出现一定程度向下倾斜，特别是某些因特殊治疗需要将网状床面推向一侧时床面变形可能更大，对体表定位标记会产生一定影响，这种移位表现在患者的三个激光标记总是不能吻合一致。因此必须及时加以纠正，必要时可使用适当的固定装置，使摆位误差减小到最低限度。

3.8 改进划线器具 线迹宽度应<1 mm，并统一在射野的内或外，同时，患者四肢上的定位标志应尽可能使其延长线标于不易移动的体表部位，以利于摆位操作。

3.9 加强工作人员之间的沟通与交流 通过与医师、物理师及维修人员的密切配合来确保技术员对摆位误差的控制。

随着放疗进一步的发展，各种基于图像引导的放疗技术（IGRT）不断出现并陆续应用于临床。它解决了由于多种因素的制约下，如摆位的随机误差、组织器官的运动以及器官的形变等而造成实际照射与治疗计划给出的剂量有不同程度差异的问题。其具体实现方式有在线校位、自适应放疗、屏气、呼吸门控、四维放疗技术和实时跟踪技术。在线校位和自适应放疗技术可以处理摆位误差和分次间的靶区移位。屏气技术可以使靶区暂时停止运动。呼吸门控技术保证射线照射时靶区只在一个小范围运动。4D放疗技术以按计划跟踪的方式处理呼吸或其它原因引起的靶区运动。实时跟踪技术可以实时探测、实时跟踪各种原因引起的靶区运动，代表放疗的理想境界[12]。总之，提高摆位质量，关键在于医技人员高度的责任心和精湛熟练的摆位技术。无论仪器设备的功能怎样完美高超，都不可能完全解决治疗计划执行中的全部问题，更不能完全替代人的因素。在照射过程中，如果治疗机的工作和运行状态正常，治疗计划也是精心设计的，那么治疗计划的执行精度完全控制在技术员手中，因此，技术员应有高度的责任心，同时在工作中还应不断探索和总结，使摆位质量更精更高，才能促进放射治疗质量的提高。

[1]于龙珍，翟振宇，沈君姝.体部肿瘤精确放疗摆位误差分析.中国医学物理学杂志，2007，24(3):161-162.

[2]赵 锐，刘 海，王晓萍.放疗中需要面对的各种误差.当代医学杂志，2008，5：70.

[3]殷蔚伯，余子豪.放射治疗的质量保证与质量控制.肿瘤放射治疗学.北京：中国协和医科大学出版社，2008.205-206.

[4]于金明.二十一世纪的放射肿瘤学.中华肿瘤杂志，2002，24（6）：521-525.

[5]叶建红，王学涛.肿瘤调强适形放射治疗技术进展.天津医药，2007，35(11)：878-880.

[6]应惟良，丁生苟，金 亮.浅谈影响放疗摆位精度的相关因素.井冈山医专学报，2007，15(4):9-15.

[7]叶 容.放射治疗中误差产生原因及其校正方法.首届全国放射治疗技师大会论文集，2005，11:399.

[8]Yan D,Xu B,Lockman D,et al.The influence of interpatient and intrapatient rectum variation on external beam treatment of prostate cancer[J].Int J Radiat Oncol Biol Phys,2001,51:1111-1119.

[9]D’Amico AV,Manola J,Loffredo M,et al.A practical method to achieve prostate gland immobilization and target verification for daily treatment[J].Int J Radiat Oncol Biol Phys，2001，51:1431-1436.

[10]周桂娥，杨超凤，李莉萍，等.主动呼吸控制系统在肺癌放疗中的应用[J]. 中国医药导报，2007，4(29)：20-21.

[11]张伟娟，倪昕晔.食道癌三维适形放射治疗中的摆位体会.中外健康文摘，2001，（17）：78.

[12]戴建荣，胡逸民.图像引导放疗的实现方式[C].第五届全国肿瘤放疗及综合治疗会议论文集，2006，5:192.