IGRT技术在放射治疗摆位中的应用

吴冰，马广栋，王亮和

武汉大学人民医院 放疗科，湖北武汉 430060

IGRT技术在放射治疗摆位中的应用

吴冰，马广栋，王亮和

武汉大学人民医院 放疗科，湖北武汉 430060

目的研究图像引导放射治疗在实施过程中的摆位误差。方法随机选取肿瘤放疗中心的70例患者，其中，头颈部肿瘤23例，胸部肿瘤27例，腹部肿瘤20例，分别采用热塑头模和体模固定，全部行CT模拟定位，患者在放疗期间第1周连续3次，以后每周1次，大分割放疗者每次均做锥束计算机体层摄影术（CBCT）扫描。将采集的CBCT图像与计划系统所生成的CT图像进行比较，并分析摆位误差。结果胸腹部摆位误差最大，头颈部摆位误差最小。结论IGRT能够做到真正意义上的精确治疗，为精确放疗提供技术保证。

图像引导放射治疗技术；摆位误差；精确放疗；直线加速器

图 像 引 导 放 射 治 疗（Image-Guided Radiation Therapy，IGRT）是继三维适形放疗和调强放射治疗之后，又一新的放射治疗技术。它是将放射治疗机和影像设备结合在一起，在治疗过程中采集病人的图像信息，确定治疗靶区和重要结 构 的 位 置 运 动， 并 定 时 进 行 位 置 和 计 量 分 布 的 校 正[1]。我科应用 IGRT 技术进行图像引导，在放疗中适时地采集CBCT（锥束计算机体层摄影术）图像与模拟定位 CT 图像做匹配比较，得出摆位误差并纠正，取得了良好的效果。

1 材料与方法

1.1 一般临床资料

随机选取我院肿瘤放疗中心自 2011 年 1～7 月的 70 例患者，其中，男 45 例，女 25 例，中位年龄 57 岁（40～86 岁）。头颈部肿瘤 23 例，胸部肿瘤 27 例，腹部肿瘤 20 例。KPS（溶度积常数）≥ 70，有良好的自控能力。患者本人和家属自愿参加并配合治疗。所有患者均采用调强放疗或三维适形放疗。

1.2 CT定位扫描与计划设计

头颈部患者可选用单纯头架面模或肩颈联合架面模，根据患者肿瘤的部位采用不同类型的枕托。胸腹部肿瘤患者使用真空垫相应的碳纤维固定底座。采用CT模拟定位，将 CT 图 像 通 过 网 络 传 输 至 VARIAN Eclipse TPS 工 作 站，由放疗医生勾画靶区及危及器官，之后物理师制作放疗三维或调强计划，然后传至直线加速器。

1.3 CBCT图像获取

在放疗期间，第1周连续3次，以后每周1次，大分割放疗者每次均做 CBCT 扫描。放疗技师将病人依据 CT 定位数据重新摆位，按照放疗计划坐标摆位至肿瘤中心。利用 VARIAN OBI（机载影像）系统进行 CBCT 扫描，根据不同的人体厚度调节照射参数，CBCT图像使用全分辨率重建模式，重建层厚 2.5 mm，整个扫描过程约 1 min 左右。头颈部肿瘤使用全扇束扫描模式，扫描范围 360°，配合使用全蝶形滤线栅，胸腹部使用半扇束扫描模式，扫描范围200°，配合使用半蝶形滤线栅。

1.4 匹配区域与匹配方式

使用 VARIAN 公司的 OBI系统图像配准软件进行配准，采用自动配准模式与手动配准模式。头颈部肿瘤位置和周围骨性结构的位置相对固定，且整体呈近似刚性，考虑使用骨性配准。鼻咽癌匹配区域上界、下界、侧界、前界均与肿瘤边界齐平，上界：约蝶窦上C4下缘，侧界：包括下颌骨外轮廓，前界 ：约上颌窦 l/2，后界 ：平棘突后缘 ；匹配方式用骨匹配。其他头颈部肿瘤匹配范围的选取也都包括肿瘤及周围较固定的骨性标志。肺腹部肿瘤匹配区域上界、下界、侧界、边界齐平，匹配方式用灰度。

图像配准时由医生和治疗师根据骨性标志和靶区位置进行配准。首先使用自动配准，然后再手动微调，这样在保证配准精度的前提下，可以节约大量的配准时间。分别比较采集的 CBCT 图像与定位 CT 图像的误差，记录前后方向、头脚方向、左右方向的数值。对头颈部任一方向误差＞ 3 mm，胸腹部任一方向误差＞ 5 mm 的病例，传输位置误差至加速器，并移至新的治疗位置。

1.5 数据统计分析方法

所有数据采用 SPSS 17.0 统计软件进行数据分析处理。

2 结果

2.1 摆位误差分析

本研究通过 70 例患者共进行 696 次 CBCT 扫描，误差分析，见表 1。354 次摆位 3 个方向摆位误差值均≦ 3 mm，不需行治疗前位置校正。结果显示胸、腹部患者多数需位置校正后治疗。

表l 696次CBCT扫描误差分析

2.1.1 头颈部肿瘤摆位误差

头颈部摆位误差分析，见表2。

表2 头颈部摆位误差分析（mm）

通过 24 例头颈部组患者共进行 204 次 CBCT 扫描，X方向的摆位误差较Y、Z轴方向略大，这可能与患者颈部活动有关。但总体上来看，头颈部的摆位误差较小。

2.1.2 胸部肿瘤摆位误差

胸部摆位误差分析，见表3。

表3 胸部摆位误差分析（mm）

通过 23 例胸部患者共进行 256 次 CBCT 扫描，胸部由于心肺和呼吸活动，较头颈部摆位误差明显尤其是在Z轴方向。

2.1.3 腹部肿瘤摆位误差

腹部摆位误差分析，见表4。

表4 腹部摆位误差分析（mm）

23 例腹部患者共进行 CBCT 扫描 236 次，由于膀胱充盈及小肠的蠕动，其摆位误差与胸部相似。

3 讨论

近年来随着放射治疗设备的改进和计算机技术在放射治疗领域的应用，放射治疗已进入精确治疗时代，主要包括三维适形放疗 3DCRT 和调强放疗 IMRT 技术，其关键优势在于肿瘤靶区高度适形区与高剂量，剂量梯度陡峭，在靶区受到高剂量照射的同时正常组织仅受到低剂量照射从而得到保护，显著提高治疗效果。精确放疗的实现取决于准确的靶区确定，优化的治疗计划设计和精确的治疗实施等几个关键环节，在一定意义上治疗实施更为关键，因为没有精确的照射实施，再好的放疗方案也只能停留在计算机计划层面。

放疗实施过程中最常见的不确定因素是每次靶区和周围解剖结构相对于照射野的位置变化，也是导致摆位误差产生的主要原因[2]。对胸部肿瘤来说，如果没有呼吸门控的快速 CT扫描，那么在任何时候都不能得到靶区的真正位置[3]，这就意味着每次基于摆位误差检测的摆位校正是非常必要的。有关报道显示由于肿瘤控制率（TCP）和正常组织并发症概率（NTCP）曲线之间缝隙陡且狭窄，5%的剂量误差可能导致 10% ～20%的肿瘤控制率变化，对于正常组织并发症概率的变化则更大。因此，为保证肿瘤控制率，就要保证剂量误差低至一定水平，放疗前 CT扫描尽可能减少剂量误差。IGRT 系统借助 OBI、CT、MRI、PET 和超声等现代影像技术[4-5]，在分次治疗摆位时和 (或 )治疗中采集图像和 (或 )其他信号，得到肿瘤靶区和正常器官形状以及相对空间位置的信息，与计划的原始信息相比对，发现误差予以纠正，引导此次治疗和 (或 )后续分次治疗。

VARIAN 机器的 OBI系统目前在临床主要用于 患者 治 疗 位 置 的 修 正， 与 EPID（ 电 子 射 野 影 像 ） 系 统相比较，有着采集配准方便，图像质量清晰，患者吸收 剂 量 较 小 ， 自 动 化 程 度 高 等 优 点[6]。 由 于 OBI 系 统射 线为 kV 级射线， 不仅可 进行 DR 图像与 DRR 图像的二维骨性标记配准，而且还可进行定位 CT图像与CBCT 图像的三维低密度组织配准，进一步提高了图像在 三 维 方 向 的 配 准 精 度 。 国 外 相 关 文 献 报 道[7]：同 一部位采集的不同质量的图像使用自动配准模式会得到不同的配准结果，OBI系统图像质量与机器参数、重建参数的选择有着密切的关系，治疗技师应根据患者体 厚 调节 kV 或 mAs。故治 疗 技 师应仔细查 阅 OBI说明书，力争采集最优质量的图像。通过对 OBI系统的使用，我们认为使用 OBI系统可以提高摆位的精度，减少摆位误差，在提高肿瘤控率的同时，减少周围正常组织的照射量，提高治疗比，对高精度放射治疗非常有意义。图像引导放射治疗技术的广泛应用，为治疗计划得以正确的实施提供质量保证，极大地提高了肿瘤靶区定位准确度和摆位的精度，确保放射治疗计划完整、精确地实施，提高了肿瘤的局部控制率，更好地保护了重要组织和器官，减少了放射并发症。

[1] 于金明．二十一世纪的放射肿瘤学[J]．中华肿瘤杂志,2002,24 (6):5-9．

[2] 戴建荣,胡逸民．图像引导放疗的实现方式[J]．中华放射肿瘤学杂志,2006,15(2):132-135．

[3] 于金明,袁双虎．图像引导放射治疗研究及其发展[J]．中华肿瘤杂志,2006,28(2):81-83．

[4] 耿辉,戴建荣,李晔雄,等．一种简单调强放疗技术应用的初步研究[J]．中华放射肿瘤学杂志,2006,15(5):411-415．

[5] 潘才住,潘建基,陈传本,等．电子射野影像系统测量界咽痛调强放疗的摆位误差[J]．福建医科大学学报,2007,41(1):49-52．

[6] Seungjong O,Siyong K,Tae-Suk S．How image quality affects determination of target displacement when using kilovolt lage cone-beam computed tomgraphy [J]．Journal of Applied Clinical Medical Physics,2007,8(1):101-107．

[7] Borst GR,Sonke JJ,Betqen A,et a1．Kilo-voltage cone-beam computed tomography setup measurements for lung cancer patients;first clinical results and comparison with electronic portal-imaging de-vice[J]．Int J Radiat Oncol Biol Phys,2007,68 (2):555-561．

Application of Image-Guided Radiation Therapy Technology for Setup Errors in Radiotheraphy

WU Bing, MA Guang-dong, WANG Liang-he
Radiology Department, Renmin Hospital of Wuhan University, Wuhan Hubei 430060, China

ObjectiveIn order to study the set-up errors of Image-Guided Radiation Therapy(IGRT)during radiation therapy implementation.MethodsRandomly selected 70 patients from the Tumor Radiotherapy Center, including 23 patients with head and neck tumor, 27 patients with thoracic tumor and the others with abdominal tumor, fixing the patients with thermoplastic head mold or body phantom, scanning them with CT simulative localization. During the radiotherapy, scanned the patients 3 times in the first week, and one time in one week later. Hypofractionated radiotherapy patients were also scanned with CBCT. Comparing CBCT images with CT images which generated by planning system and analyzing the setup errors.ResultsChest & abdomen setup errors are the largest and head & neck setup errors are the smallest.ConclusionThe IGRT can make precise treatment, and provide a guarantee to precise treatment in tumor radiotheraphy.

IGRT; setup errors; accurate radiotherapy; linear accelerator

R730.5

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2012.09.037

1674-1633(2012)09-0122-03

2012-03-19

作者邮箱：zqw@163．com