腹部肿瘤调强放射治疗摆位中基于锥形束CT的误差

方亚玲，汪志（通信作者），唐虹，孙欣，杨欣

安徽医科大学第一附属医院放疗科 （安徽合肥 230022）

21世纪，放射治疗进入精确定位、精确计划、精确放射治疗的“三精”时代，保证体位的精确性和重复性是放射治疗质量控制的重要内容[1]。其中摆位误差是妨碍放射治疗精度提高的一个重要因素，如果摆位误差过大可能引起部分靶区脱靶而周围危及器官受到照射剂量过高的影响，导致肿瘤局部控制率下降甚至引起严重放射性损伤。腹部肿瘤由于受胃肠道蠕动、膀胱充盈程度、皮下脂肪等各种因素的影响，导致摆位误差较其他部位更大，所以误差测量及校正对于提高腹部肿瘤放射治疗的精度尤为重要。目前，图像引导放射治疗（image guided radiation therapy，IGRT）为解决腹部肿瘤摆位误差大的问题提供了有效手段，我院于2018年12月引进美国瓦里安VitalBeam直线加速器，通过机载影像系统锥形束CT（cone beam CT，CBCT）获得图像与CT定位图像进行匹配，得到摆位误差，从而指导外放边界。现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2018年12月至2019年5月于安徽医科大学第一附属医院应用瓦里安VitalBeam直线加速器治疗的腹部肿瘤患者19例，男7例，女12例；直肠癌6例，前列腺癌1例，宫颈癌10例，子宫内膜癌2例。

1.2 体位固定和CT扫描

患者平躺于固定体板上，根据其体型选择不同的头枕，双上肢交叉抱肘置于额前，牢记交叉时左右手臂的位置及顺序，保证每次治疗都是相对一致的位置，此外，保证双侧皮肤每次牵拉程度一致且位置对称，然后用热塑膜将患者腹部固定于体板上。在瓦里安 Acuity 模拟机下，依据CT或MRI片，找出肿瘤中心大致对应的体表部位，以激光定位灯为准，用记号笔分别于患者热塑膜左侧、中心、右侧做“十”字形参考点。CT扫描：使用美国GE公司Optima 540螺旋CT，以定位时的固定装置和体位，由第1腰椎至坐骨结节下5 cm进行螺旋扫描，并以5 mm层厚重建图像，将重建图像通过网络传输到瓦里安公司Eclipse13.6计划系统。

1.3 靶区勾画与调强计划制定

临床医师根据影像资料勾画靶区和危及器官，并给出处方剂量；物理师根据要求设计出调强计划，经医师一起确认后，治疗计划与CT图像通过网络系统传输至瓦里安VitalBeam直线加速器。

1.4 CBCT图像获取及在线配准

瓦里安VitalBeam直线加速器附有kV级CBCT，CBCT安装于加速器机架上，与治疗射线束垂直并共等中心，由X线球管和对侧的非晶硅探测板组成。当技师辅助患者完成摆位后机架旋转360°进行扫描获取三维CT图像，OBI系统利用上述图像数据进行重建，得到冠状面、矢状面和横断面的CT图像，然后与计划CT图像进行配准[配准是在自动配准的基础上根据临床实际进行手动修正]，最后得到X（左右）、Y（头脚）、Z（前后）3个方向的平移误差。

1.5 数据分析

通过19例患者调强摆位3个方向上的误差数值计算出均值和标准差，用均值描述治疗过程中的系统误差，而标准差表示其随机误差，由此计算临床靶区（CTV）到计划靶区（PTV）的外放边界，计算公式为 M=2.0Σ+0.7δ（可使99%临床靶体积包含在95%处方剂量线范围内[2]），Σ为各方向平移误差的均数，δ为标准差。

2 结果

19例患者左右（X）、头脚（Y）、前后（Z）方向的摆位误差分别为（0.08±0.57）cm、（0.01±0.90）cm、（0.01±0.46）cm，计算出 X、Y、Z 3个方向的外放边界分别为0.56 cm、0.65 cm、0.34 cm，见表1。腹部肿瘤摆位误差与发生频数的关系见图1。

表1 19例患者3个方向的摆位误差与外放边界（cm）

图1 19例患者腹部肿瘤调强摆位在3个方向上的误差频数分布

3 讨论

调强放射治疗（intensity modulated radiotherapy，IMRT）是一种高精度放射治疗，严格要求靶区剂量，高剂量区紧紧包绕靶区，对放射治疗摆位的准确性及重复性要求较高[3]，而摆位精度在很大程度上决定了最终的治疗效果，且其还能在很大程度上减轻危及器官的损伤，从而进一步改善患者的预后[4-5]。而在日常放射治疗中因多种因素形成的摆位误差是影响摆位精度的重要因素。目前，IGRT可以有效地减小治疗摆位误差，Zeidan 等[6]关于不同的IGRT研究方案显示，共有15%～31%的治疗需要行IGRT来纠正摆位误差。瓦里安OBI系统kV-CBCT应用于首次摆位前，通过扫描出容积CT图像与治疗计划CT图像进行匹配，通过对治疗床的在线调整，保证了摆位误差在允许的范围内，减小了摆位误差，以确定CTV外放PTV大小，提高IMRT的精度。

本研究结果显示，头脚方向的摆位误差略高，与吴君心等[7]研究结果相似；左右方向摆位误差次之，前后方向摆位误差最小。分析原因为：（1）患者模拟定位时肩部处于紧张状态，而实际摆位CBCT扫描时处于放松状态；（2）每次患者躺在体架上头部后仰过伸及前屈导致的头脚位置有所不同；（3）部分体型肥胖患者受到皮肤牵拉的影响导致其体位略有改变。为了减小因为体位原因导致的误差，技师在模拟定位和首次摆位时嘱咐患者放松心情，告知其体位一致性的重要性，以提高患者的依从性。此外，应注意体膜与患者体表的适形度，要使各种膜的凹凸与患者体部的轮廓相吻合，同时应参考体膜的上下界并使其与患者身体上标记的相应位置界线相符合，因为3个方向的激光摆位靶线均标记在体膜上，如果人体和固定装置的相对位置发生变化，即使体膜上的摆位靶线与激光线一致，也不能保证患者照射靶区的重复[1]；腹部肿瘤位置比较特殊，容易受胃肠道、膀胱充盈程度的影响，因此，每次治疗时，胃肠道和膀胱充盈程度与CT定位时尽量保持相同。本研究采用的CBCT图像配准未考虑治疗床的旋转情况，因为在匹配中发现旋转的误差比较小，Remeijer等[8]，Fu等[9]报道旋转误差造成的剂量改变很小，可以忽略；Astreinidou等[10]的研究表明，平均值为 1°的旋转误差不会影响95%的CTV接受处方剂量。

与传统的电子射野影像系统（electronic portal imaging device，EPID）影像配准比较，kV-CBCT图像软组织分辨力高，获取时间快速，配准方便，额外辐射剂量低，能明显减小摆位误差[11]。同时，CBCT的应用有助于确定外放边界。因此，每个医院可以利用本单位现有的影像设备对本单位放射治疗的摆位误差进行测量，从而设置符合自己单位的实际放射治疗外放边界。