图像引导体部伽玛刀治疗的临床应用效果

齐文杰　康　静　波朱奇张骞刘伟海军总医院肿瘤诊疗中心，北京100048

图像引导体部伽玛刀治疗的临床应用效果

齐文杰康静波朱奇▲张骞刘伟
海军总医院肿瘤诊疗中心，北京100048

目的探讨图像引导体部伽玛刀治疗的临床应用效果。方法收集海军总医院2013年10月～2014年10月应用图像引导伽玛刀治疗的60例不同种类和部位肿瘤患者，观察近期（12周）的治疗效果。选出其中2例典型患者分别运用重复定位尺和图像引导摆位，并对两种摆位方法产生的误差进行比较。结果治疗12周，显效42例，有效9例，无变化3例，进展3例，总有效率为85%。图像引导伽玛刀治疗患者摆位误差明显优于重复定位尺引导伽玛刀的摆位误差，差异有统计学意义（P＜0.05）。结论图像引导体部伽玛刀在原有伽玛刀的精确定位框架基础上提高了治疗精度，降低了摆位误差及靶区运动所引起的误差，是体部伽玛刀治疗技术与图像引导系统一次完美结合，是体部伽玛刀治疗精度的一次质的飞跃，属于全新的伽玛刀治疗模式，值得广泛推广应用。

图像引导；体部伽玛刀；定位框架；摆位误差

肿瘤放射治疗时的等中心位置的误差（包括摆位误差、器官运动和变形、机械相关误差等）是影响放射治疗精确度的主要原因，也是考虑计划靶区（planning target volume，PTV）的主要因素［1］。图像引导放射治疗（image guided radiation therapy，IGRT）是近十几年来逐步发展起来的肿瘤放射治疗新技术［2］，图像引导影像设备与放射治疗设备相结合，采用先进的图像扫描和数据处理方法，对肿瘤靶区在治疗前进行精确定位，纠正摆位误差，实现实时定位跟踪，大大提高了放射治疗的精确度，降低了对患者肿瘤靶区周围正常组织及重要脏器和敏感组织的放射性损伤。通过对误差数据的分析，总结造成误差的原因和规律，为临床医师、物理师提供了肿瘤靶区勾画外放的理论依据。海军总医院（以下简称“我院”）应用引进图像引导体部伽玛刀于临床，共治疗60例患者，现结合图像引导体部伽玛刀结构特性和临床应用效果报道如下：

1　资料与方法

1.1一般资料

选择2013年10月～2014年10月于我院接受图像引导体部伽玛刀治疗的患者60例。患者均经病理学、CT、MRI或PET/CT等影像学确诊。其中男36例，女24例；年龄21～82岁，中位年龄49岁；肺癌32例，肝癌11例，腹膜转移瘤8例，盆腔肿瘤9例。60例患者功能状态评分（KPS）≥70分，且患者本人和家属均知情同意、自愿参加并配合治疗。患者全程采用图像引导体部伽玛刀治疗，图像引导拍片后图像能较为清晰的与经治疗计划软件进行图像处理定位初始图像后生成的数字重组透视图像配准。

1.2方法

我院所用图像引导体部伽玛刀系统设备为深圳奥沃国际公司生产的OUR-QGD型三维立体定向伽玛射线体部伽玛刀系统，在此基础上加装激光定位系统和江苏瑞尔医疗科技有限公司的IGPS-V型图像引导系统，实现图像引导体部伽玛刀治疗模式。

1.2.1 CT模拟定位使用Philips Brilliance big ball CT行体部伽玛刀治疗定位。患者均采取仰卧位，采用真空负压袋塑形固定体位，双臂根据病灶位置情况放置于身体两侧或自然上举置于头顶，嘱咐患者全身放松、平静呼吸。利用激光定位系统根据病灶大概位置在患者体表找出合适位置粘贴体表配准标记点。并用皮肤墨水在患者体表、真空负压袋上做好标记，嘱咐患者保护好身体上的标记线不要清洗，以备重复摆位时使用。并根据需要口服显影剂和（或）高压注射造影剂。然后用螺旋CT 2 mm薄层扫描，获得定位CT图像，并通过网络系统将定位CT图像资料传输至图像引导伽玛刀治疗计划系统（TPS）。

1.2.2治疗计划设计依据定位CT图像资料，制订三维立体定位治疗计划。由负责治疗方案的医师勾画肿瘤靶区、临床靶区和计划靶区，根据病灶部位、肿瘤体积给出合适的总治疗剂量和单次分割剂量。肿瘤靶区等剂量曲线一般范围在50%～70%，治疗在肿瘤靶区基础上向外扩1～1.5 cm。物理师依据医师制定的治疗方案对肿瘤靶区进行优化剂量分布，使得等剂量曲线包绕95%临床靶区体积，保护靶区周围重要敏感器官在放射耐受剂量范围以下，治疗医师和物理师通过剂量-体积直方图共同进行评估。肺癌单次治疗剂量为350～500 cGy/次，治疗次数9～12次；肝癌单次治疗剂量300～450 cGy/次，治疗次数10～11次；腹膜后淋巴结和盆腔肿瘤单次治疗剂量300～420 cGy/次，治疗次数10～11次。连续治疗或先隔日观察3次后再连续治疗，总剂量在12～21 d完成。治疗计划经由物理师、主治医师双方审核签字后传输至图像引导体部伽玛刀治疗工作站；再由主治医师与治疗技师进行首次交接确认签字后开始进入治疗阶段。

1.2.3治疗摆位与图像配准首先从伽玛刀控制系统调取治疗患者治疗计划，进入激光对准界面，然后治疗技师进入机房摆位。首次治疗摆位由一名医师和两名治疗技师完成，并交接注意事项。后续治疗摆位由2名治疗技师依据患者定位时做的体表标记线、负压袋上标记线，采用激光灯分别由X、Y、Z三个方向调整床位和患者体位，使激光定位线与患者初始定位的体表标记线、负压袋上标记线完全吻合，嘱咐患者全身放松、平静呼吸，不要变换体位状态。并告知患者治疗室内对讲系统和应急防护安全开关的使用方法，如有不适立即通过对讲系统及时告知医务人员。治疗技师完成摆位后退出治疗室，点击床位定位按钮、启动IGRT，在IGRT控制台打开图像引导系统，进行X射线立体平面拍片，根据治疗计划软件经过CT图像处理生成的数字重组透视图像和选择的体内感兴趣区（ROI）进行图像引导拍片，获得二维-三维（2D-3D）图像，把选择的此组配准位置图像与患者初始CT定位图像经治疗计划图像处理后获得的数字重组透视图像进行配准，要求配准误差≤1 mm。完成配准后，再次核对患者姓名、性别、年龄、治疗部位、体位、处方剂量、医嘱要求等信息，核对无误后打开伽玛刀治疗控制台治疗开关，对靶点进行顺序治疗。治疗中通过监视屏幕观察患者治疗中状况，并通过对讲系统与患者进行实时沟通，及时发现患者不适或机器运行状况，出现问题及时妥善解决。治疗前、中、后要与患者进行深度沟通，提高患者对治疗设备和医务人员的信任度，消除顾虑和紧张情绪，保证治疗顺利、安全完成。

1.2.4测量摆位误差并纠正为了获得有效的验证数据，经过与患者商谈后取得患者同意，在正式进行图像引导体部伽玛刀治疗前，对2例典型患者首次摆位用重复定位尺和激光定位图像引导两种方法分别进行摆位，并记录两组数据。在用两种摆位方法首次摆位后和摆位误差纠正后进行3次IGRT图像引导扫描，得出2D-3D图像与计划CT图像处理初始定位图像后生成的数字重组透视图像进行配准，图像配准先用自动配准，但是如果出现自动配准失败或因种种原因干扰导致数字重组透视图像不够清晰的情况时要结合手动进行配准而缩小摆位误差，IGRT配准处理系统计算出靶区的X、Y、Z三维方向的位置偏移数据。图像引导伽玛刀的操作系统在治疗前进行床位定位，目的是通过移动治疗床来达到患者位置与初始定位位置相吻合，从而达到配准要求。床位定位和图像引导扫描可交叉多次重复，对配准后的数据进行校正、验证，使剩余摆位误差值最终达到要求（≤1mm）。之后治疗技师以初始CT定位图像处理生成的数字重组透视图像为依据观察配准效果，并结合手动配准进行微调。并在治疗记录单中记录摆位误差与图像引导纠正后误差数据。2例患者全程治疗累计摆位20次，扫描60次。扫描误差数值＜1mm方可开始治疗。

1.3观察指标

近期疗效在图像引导伽玛刀治疗后3个月按照WHO标准客观评分［3］，正常组织急性反应按照RTOG标准评价［4］。总有效=显效+有效。

1.4统计学方法

采用统计软件SPSS 15.0对数据进行分析，正态分布计量资料以均数±标准差（±s）表示，两组间比较采用t检验；计数资料以率表示，采用χ2检验。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2　结果

2.1近期疗效观察

治疗12周，60例患者按照WHO标准客观评分［3］进行疗效评价，其中显效42例，有效9例，无变化3例，进展3例，总有效率为85%。

2.2 2例典型患者重复定位尺摆位和图像引导摆位误差比较

结果显示：图像引导伽玛刀摆位误差明显优于重复定位尺伽玛刀摆位方法的摆位误差，差异有统计学意义（P＜0.05）。见表1。

表1　重复定位尺摆位X、Y、Z轴误差和图像引导纠正后误差比较（mm，±s）

表1　重复定位尺摆位X、Y、Z轴误差和图像引导纠正后误差比较（mm，±s）

?

2.3急性放射不良反应

急性放射性肺炎7例、急性食管炎4例、骨髓抑制9例、急性放射性肠炎3例。以上急性放射副作用按照RTOG标准［3］均属于1～2级，未见3级不良反应。

3　讨论

现代放射治疗已经进入精确放疗时代，要求放射治疗要有更高的准确性［5］，影像引导放疗是精确放射治疗的一种实现方式，而图像匹配是影像引导的核心技术［6］。近年来，随着科学技术的进步，各种放射治疗新设备、新技术不断被开发出来，解决的焦点问题是精度、准确性、单次高剂量、降低肿瘤靶区周围正常组织受照剂量。体部伽玛刀是在这样的指导前提下应运而生，并经过十多年的临床实践取得较好成果。深圳奥沃国际公司生产的OUR-QGD型三维立体定向伽玛射线体部伽玛刀治疗系统是运用多源动态旋转聚焦技术，伽玛射线能够高度聚焦在指定治疗靶区，使得靶区等剂量曲线非常陡峭。从而可以达到肿瘤靶区局部高剂量、降低周围正常组织剂量、保护周围重要脏器的治疗目的。与普通放疗比较其大大提高了单次剂量，减少了分割次数，缩短了总的疗程。

体部伽玛刀的多次治疗重复摆位是利用伽玛刀重复定位尺与治疗床、患者构成立体坐标系框架，患者每次治疗的重复摆位依据是患者体表标记在X、Y、Z方向的初始定位初始定位坐标值参数（X、Y、Z）和重复定位尺（N形尺）在定位床上的初始定位数据，通过摆位技术员摆位时进行数据核对来实现重复摆位的。这种方法不能监测到肿瘤在患者体内位置的移位，即不能做到精确校正肿瘤在放射治疗时的等中心位置的误差。体部伽玛刀治疗的这种传统的体部框架定位方式精度的不确定性很大，患者在接受治疗的重复摆位过程中其重复摆位框架所能够解决的仅仅是静止靶区的剂量适形问题，难以严格控制定位精度和保证肿瘤靶区、临床靶区和计划靶区的治疗处方剂量的准确性，这些问题在很大程度上限制了体部伽玛刀治疗的适应症范围，也给临床医师和物理师对治疗方案的制定和治疗剂量的优化造成了诸多困难。

肿瘤患者在接受普通体部伽玛刀治疗的过程中受到肿瘤的治疗位置和肿瘤的形状会因生理性脏器的运动随时发生变化、治疗技术的摆位误差等影响，导致普通体部伽玛刀治疗精确性明显不足，治疗靶区剂量及肿瘤局部控制率也不够理想；并且因为上述原因发生放射不良反应的概率较大。导致上述误差的因素主要是系统误差和随机误差。其中系统误差主要由设备本身导致，而随机误差则和患者及操作人员技术密切关联［7-10］。引起这些变化的原因包括［11-12］：①分次间的摆位误差，人体并非刚性结构，不同身体部位、脏器间存在相对运动能力，即使应用体位固定装置（负压袋、腹部束带）来固定体位，也不可能在每次摆位时做到与计划体位完全一致，存在数毫米甚至更大的摆位误差；整个治疗过程中患者体重的减轻或增加、肿瘤的退缩、胸、腹水的增、减等情况同样会带来摆位误差；②肿瘤与周围正常器官的移位和变形，包括分次间靶区移位和分次内靶区运动及变形。③机器设备的不稳定性造成的误差，治疗机和激光灯的定位误差；治疗中治疗床的升降、左右移动的机械误差、负压袋漏气、变形导致患者体位移动等；④患者身上的体表标记线太宽或不够清晰、体表皮肤松弛也会带来误差，技术人员的摆位不当，使患者治疗体位存在随机误差。由于伽玛刀等剂量曲线在靶区和正常组织之间形成的陡峭的剂量梯度变化，一旦靶区及周围正常组织位置发生变化，则不可避免地会引起剂量学的改变。因此，如何保证和控制伽玛刀治疗的准确性仍是医生、技师及物理师共同关注的问题。

体部伽玛刀作为精确放疗的一种立体定向放射治疗设备，要能实施符合立体定向的精确要求和规范的治疗，精确的图像引导定位是必不可缺的。图像引导定位、配准替代或结合体部框架定位，是大部分体部伽玛刀放疗医生和物理师长期以来所期待的［13-14］。为了解决原有普通体部伽玛刀治疗中靶区位置受多种因素影响，而导致治疗中肿瘤位置发生位置变化不确定等问题，除了不断提高治疗技师摆位技术减少人为误差外，还必须严格按照规定验证维修机械误差，并同时将影像设备与普通体部伽玛刀设备相结合，是国产体部伽玛刀技术发展和保障伽玛刀治疗质量的一次质的飞跃。通过这一技术不仅仅解决了这些棘手问题，而且这也必将成为推动体部伽玛刀治疗技术进一步推广使用、得到广泛肯定的技术指标和理论依据。

图像引导体部伽玛刀治疗技术的实现途径是将千伏级X射线成像设备集成在体部伽玛刀设备上，运用激光灯与治疗床上标记点、负压固定袋上标记点及患者体表初始定位标记点构成人工重复摆位的依据，替换原有的体部伽玛刀定位框架和重复定位尺（N形尺），减少X、Y、Z方向人为的操作误差。IGPS放置于伽玛刀机身外部前侧，两个X射线管固定于地面，形成对称的双投影交角成像几何。治疗技师每次治疗前，完成治疗摆位后经由治疗控制台进行床位定位，IGPS在定位中心点对治疗靶区进行扫描定位，通过数据优化计算出剩余误差并通过移动治疗床完成治疗靶区的图像配准。开始治疗前再运用图像引导系统拍摄图像与治疗计划对体部伽玛刀CT初始定位图像进行图像处理后形成的数字重组透视图像配准。每次治疗前或（和）治疗中采集相关的影像学信息来确定治疗靶区和重要器官的结构、位置是否与治疗前计划的靶区一致［15］，从而引导此次及后继的治疗。旨在治疗前或在治疗中对因各种原因而造成的摆位误差进行及时的校正和配准，保证将处方剂量准确、无误地给予到由医师、物理师共同确定的肿瘤治疗区域，从而真正达到精确治疗的目的。X射线立体平面成像是一种很有效的IGPS定位技术，具有以下特点［13］：①精准度高；②拍片成像使用的剂量低；③重复定位时间短；④能进行治疗前患者定位验证和治疗中靶区运动情况跟踪。基于上述特点其与体部伽玛刀结合成为严格控制靶区精准度的重要手段。普通体部伽玛刀的重复摆位模式最直接的缺点是不能及时发现种种原因导致的体表标记点、体内病灶的位移而造成的靶区误差，而图像引导体部伽玛刀通过影像学的图像配准恰恰纠正了这个误差。本研究通过对我院60例患者的临床应用实践，并通过对2例典型病例首次摆位用重复定位尺和激光定位图像引导两种方法分别进行摆位，发现图像引导体部伽玛刀治疗的摆位误差远远低于普通体部伽玛刀的摆位误差（P＜0.05）。但是由于此种方法用于临床的时间较短，病例数积累的较少，还有待于进一步的验证。

［1］孙文泽，宋丽萍，马军，等.图像引导下放射治疗中心型非小细胞肺癌的配准范围、配准方式及靶区外放的研究［J］.中南大学学报：医学版，2013，38（2）：133.

［2］Xing L，Thorndyke B，Schreibmann E，et al.Overview of image-guided radiation therapy［J］.Medical Dosimetry，2006，31（2）：91-112.

［3］孙燕.内科肿瘤学［M］.北京：人民卫生出版社，2001：640-673，994-997.

［4］Cox JD，Stetz J，Pajak TF.Toxicity criteria of the Radiation Therapy Oncology Group（RTOG）and the European Organization for Research and Treatment of Cancer（EORTC）［J］.Int JRadiat Oncol Biol PhyS，1995，31：1341-1346.

［5］刑立刚，于金明.PET/CT功能影像引导非小细胞肺癌精确放疗研究进展［J］.实用肿瘤学杂志，2012，26（1）：1-5.

［6］EmilianoS，Patrick D，Richard J，etal.Patient-specific threedimensional concomitant dose from cone beam computed tomography exposure in image-guided radiotherapy［J］.Int JRadiat Oncol Biol Phys，2012，83（1）：419-426.

［7］秦永辉，赵春樱，王若峥，等.图像引导调强放疗在食管癌治疗的应用［J］.新疆医科大学学报，2012，35（3）：282-287.

［8］崔恩萍，汪志，唐虹，等.应用模拟定位机测量食管癌调强放疗中的摆位误差［J］.医疗装备，2012，25（2）：10-12.

［9］刘凯，秦永辉，王多明，等.胸段食管癌图像调强放疗的摆位误差和近期疗效评价［J］.新疆医科大学学报，2013，（1）：21-25.

［10］王风琴.千伏级CBRT在食管癌调强放疗摆位中的应用［J］.浙江临床医学，2012，（9）：1039-1040.

［11］Rietzel E，Pan T，Chen GT，etal.Four-dimensional computed tomography：image formation and clinicalprotocol［J］. Med Phys，2005，32（4）：874-889.

［12］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.

［13］付东山，黎维娟.体部伽玛刀图像引导技术的发展［J］.中国医疗设备杂志，2014，29（9）：6.

［14］闫云宇，翟福山，王安峰，等.图像引导下大分割放疗对局部晚期非小细胞肺癌患者血清肿瘤标志物及转移侵袭相关指标的影响研究［J］.中国医药导报，2013，10（32）：42-44，47.

［15］Mackie TR，Kapatoes J，Ruchala K，et al.Image guidance for percise conformal radiotherapy［J］.Int JRadiat Oncol Biol Phys，2003，56（1）：89-105.

Clinical app lication effect of image-guided body gamm a knife treatment

QIWenjie KANG Jingbo ZHU Qi▲ZHANG Qian LIUWei
Tumor Diagnosis and Treatment Center，Navy General Hospital，Beijing 100048，China

Objective To expound the clinical application effect of the image-guided body gamma knife.M ethods From October 2013 to October 2014，in Navy General Hospital，60 patients with different types and locations tumor were selected，the treatment effect after treated 12 weeks of them was observed.2 typical cases chosen from them were given repeated positioning ruler and laser positioning image guided placement respectively，and the errors caused by two kinds of placementmethod were compared.Results After the treatment 12 weeks，42 caseswere excellent，9 cases were effective，3 cases were no-change，3 caseswere advance，total effective rate was 85%.Errors of laser positioning image guided placement were better than that of positioning ruler guided placement，the differences were statistically significant（P＜0.05）.Conclusion Image-guided body gamma knife treatment can improved the precision of the treatment based on the accurate positioning with original gamma knife framework，and reduce the positioning error and the error caused by targetmotion.It is perfect combination with whole-body gamma knife treatment techniques and Image guided system，a qualitative leap on the accuracy of body gamma knife treatment，a new mode of gamma knife treatment，and it isworth to popularize and applicated widely.

Image guided；Body gamma knife；Positioning framework；Positioning error

R730.55

A

1673-7210（2015）05（a）-0132-04

2015-01-07本文编辑：苏畅）