调强放射治疗的首次摆位误差分析及应用

任欢，肖泽民，田伟

常德市第一人民医院肿瘤科 （湖南常德 415000）

调强放射治疗可利用加速器的多叶光栅（multi-leave collimators，MLC）运动变化调制射线能量分布，使靶区的剂量分布高度适形，同时最大限度地降低周围正常组织的剂量。这已逐渐成为放射治疗的普及性技术。由于其剂量分布的高度精确性对靶区勾画和摆位误差的要求越来越高，所以临床上为了有效减少各种因素造成的靶区位置变化，会在临床靶体积（clinical target volume，CTV）外扩一定的边界值形成计划靶体积（planning target volume，PTV）[1]；而利用锥形束CT（cone beam CT，CBCT）进行图像引导放射治疗能够有效地纠正摆位误差，减小误差带来的影响，从而提高放射治疗的精确性[2]。各放射治疗单位的设备技术、摆位水平、质控流程均存在一定的差异，本研究回顾性分析2019年全年在我院肿瘤科瓦里安直线加速器上行调强放射治疗的患者的首次摆位误差数据，分析各部位摆位误差形成的原因，并计算出CTV 的外扩边界值，作为临床参考。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选择2019年1—12月在我院肿瘤科瓦里安直线加速器上行调强放射治疗的肿瘤患者432例。（1）头颈部肿瘤患者130例（头颈组），男95例，女35例；年龄14～78岁，中位年龄53岁；鼻咽癌82例，脑胶质瘤及脑膜瘤19例，舌癌17例，下咽癌及喉癌9例，甲状腺癌及腮腺癌3例。（2）胸腹部肿瘤患者94例（胸腹组），男72例，女22例；年龄42～80岁，中位年龄63岁；肺癌60例，食管癌17例，胸腺瘤7例，肝癌5例，胃癌5例。（3）盆腔肿瘤患者208例（盆腔组），男35例，女173例；年龄27～87岁，中位年龄55岁；宫颈癌156例，结直肠癌46例，膀胱癌2例，前列腺癌4例。

1.2 设备材料

Varian 公司Trilogy 直线加速器[ 带机载影像系统（OBI），能够实施CBCT]；Siemens 公司AS40大孔径模拟定位CT；Varian 公司Eclipse 治疗计划系统；深圳腾飞宇热塑膜及定位体架。

1.3 模拟定位

患者均采取仰卧位，头颈组使用头颈肩架+塑料头枕+头颈热塑膜固定，胸腹组使用定位体架+真空垫+热塑体膜固定，盆腔组使用脚部真空垫固定；将患者固定于模拟定位CT 平板床上，利用外置三维激光系统确定其等中心位置，并在体表贴上铅点做好体表标记；扫描层厚头颈组为3 mm，胸腹组为5 mm，盆腔组为5 mm，将获取的CT 影像传输至Eclipse 治疗计划系统。

1.4 靶区的确认及治疗计划的设计

由主治医师根据临床资料结合患者的影像学资料在定位CT 图像上勾画靶区和危及器官，在副主任医师或以上级别医师对其确认后由物理师设计调强放射治疗计划；头颈组及盆腔组使用容积旋转调强技术，胸腹组多使用固定野调强技术；由副主任医师或以上级别医师和物理师对最终调强计划共同评价、审核、确认后传输至直线加速器准备治疗。

1.5 首次治疗获取的CBCT 图像及摆位误差数据

首次摆位由主治医师、两名技师和物理师共同参与，体位要求和CT 定位时完全一致，两名技师根据三维激光灯及患者体表标记位置摆位；头部扫描条件为100 kV/80 mA/25 mAs，体部扫描条件为125 kV/80 mA/13 mAs，将扫描采集的图像与计划系统传输至直线加速器的图像进行匹配，配准方法采用自动加手动法，先利用计算机骨性配准的方法自动配准得出3个方向和1个旋转角度的摆位误差数据，再由主治医师和物理师根据配准结果从横断面、矢状面、冠状面逐层分析配准效果并结合手动微调，评判是否满足临床要求，再给予调整，纠正床值，实施治疗。

1.6 统计学处理

应用SPSS Statistics 26统计软件对CBCT 配准结果进行分析，摆位误差取所得数据的绝对值，用∑±σ（mm）表示，均值（∑）代表治疗过程中的系统误差，标准差（σ）代表随机误差，根据Van Herk[3-4]经典公式边界值M=2.5∑+0.7σ 计算CTV 外扩边界值。

2 结果

图像配准完成后，可得出每例患者首次摆位3个方向的平移误差和1个方向的旋转误差，且头颈组各方向上的误差均较小，但旋转误差较大，见表1。

表1 3组摆位误差结果分析

3 讨论

治疗实施是调强放射治疗流程的最后一步，准确无误的摆位及及时地分析和纠正摆位误差，可有效提高靶区剂量的准确性，减少危及器官的受量，提高放射治疗的疗效[5]。但在实际的临床工作中，放射治疗技师执行摆位操作的专业水平[6]、患者的配合程度、体内器官组织的非自主运动、体表标记的准确性均是直接影响摆位误差的关键因素，形成随机误差σ；此外，CT 定位机和直线加速器等设备的质量控制、图像传输和计划设计等环节的误差会对CBCT 扫描的图像配准结果产生间接影响，导致形成系统误差∑。

本研究对432例患者的首次摆位误差结果进行统计分析：（1）腹背、头脚、左右3个平移方向的摆位误差均是头颈组最小，且出现误差＞3 mm 的例数最少，说明头颈部肿瘤因受解剖结构的限制，器官运动位移小，外轮廓线明显、易固定，使用头颈肩热塑膜固定效果好，但头颈组摆位误差的方向性较为明显，根据正负方向分析，误差在背侧、头侧、右侧方向所占比例明显稍高，物理师在做直线加速器及定位装置等设备的质量控制时应密切关注其规律，考虑是否来源于系统误差，放射治疗技师在摆位时应注意和患者进行良好的沟通，使其积极配合调整体位；（2）计算结果显示，头颈组在腹背、头脚、左右3个方向的CTV 外扩边界值建议分别为3.7 mm、5.0 mm、2.0 mm，该范围与杨波等[7]的研究结果（5 mm、5 mm、5 mm）比较略小，与马翔等[8]的研究结果（3 mm、3 mm、2 mm）比较头脚方向稍大，头颈部旋转方向误差明显大于体部的原因与头颈部解剖结构密切相关，有学者研究了不同颈部固定方式可有效减小头颈部摆位误差，包括旋转误差[9-10]；（3）胸腹组在定位体架上使用真空垫+热塑膜的方法固定，且在患者身体两侧皮肤体表做好十字线辅助摆位，将患者皮肤标记线与激光灯对好后再固定热塑膜，根据热塑膜上的标记线与等中心位置对好，胸腹腔内由于脏器较多，心脏搏动、呼吸运动、胃肠蠕动等均可影响患者的摆位误差，且患者双手上举握杆也可能带来皮肤的牵拉而影响皮肤标记线的位置，从而影响摆位的准确性，根据计算结果推荐在胸腹部肿瘤靶区勾画时腹背、头脚、左右3个方向的CTV 外扩边界值分别为4.7 mm、7.4 mm、4.7 mm，并充分重视头脚方向的误差，该结果与戚涛等[11]的研究结果相似；（4）盆腔组接受调强放射治疗时受膀胱、直肠的充盈状态影响较大[12]，图像进行骨性配准后需要医师、物理师更多的参与评估靶区及周围重要结构的误差影响情况，根据个体差异适时进行手动调整，目前较多使用的各方向上CTV 外扩边界值5 mm 可能过于保守，根据本研究回顾的摆位误差结果，推荐在腹背、头脚、左右3个方向上分别使用6.1 mm、5.6 mm、6.0 mm 的CTV 外扩边界值，该误差结果低于Patni 等[13]的研究结果。

本研究回顾性分析了2019全年在我院瓦里安直线加速器上接受调强放射治疗的432例患者的首次摆位误差，未考虑调强放射治疗分次间的误差影响，但根据倪晓雷等[14]的研究，首次摆位误差与分次间未见明显差异。在患者分组上，将脑胶质瘤等单纯头部肿瘤患者与鼻咽癌等头颈部肿瘤患者归为头颈组，肺癌等胸部肿瘤患者和胃癌等腹部肿瘤患者归为胸腹组，以上单纯以患者肿瘤部位分类过于粗略，可以在体位固定和定位方式上，进一步探寻更加优良的固定方式，如头颈部肿瘤患者可考虑发泡胶或个体化头枕，胸腹部肿瘤患者可考虑4D-CT 和呼吸门控技术，盆腔肿瘤患者也可考虑使用热塑膜，下一步工作应根据不同的病种进行进一步的优化和细分，或选择不同的固定方式进行对照研究，统计并计算出各病种的摆位误差及CTV 外扩边界值，供临床靶区勾画参考。从放射治疗定位到实施治疗的整个流程中，放射治疗医师、物理师、技师、护士应各尽其责并全力配合，共同提高本部门的质量控制水平，最大限度地降低系统误差和随机误差，为肿瘤患者带来高质量的精准治疗。