评估光学表面监测系统（OSMS）对乳腺癌放疗患者的摆位准确性

张光伟，刘剑锋，吴何苟，张 定，李 彬，钟鹤立

（深圳市人民医院〈暨南大学第二临床医院，南方科技大学第一附属医院〉肿瘤放疗科 广东 深圳 518020）

乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤之一[1]。乳腺癌的治疗是多学科的，许多乳腺癌患者都需要术后放疗[2]。在放射治疗过程中对乳腺癌患者进行定位对其治疗成功至关重要，患者的定位准确性不仅会影响目标区域中的实际剂量分布，还会影响处于危险中的器官（包括肺，心脏和脊髓）的剂量[3]。OSMS系统在治疗床周围的天花板上安装了专业级摄像机，利用光学成像技术和上万个几何结点重建出关注区附近的三维体表图像，获得实时位置误差信息，可帮助患者进行摆位，监测和门控，以帮助达到放射治疗目标[4]。CBCT扫描中捕获的3D信息使CBCT适合用作金标准[5]。在这项研究中，我们的目的主要是确定与CBCT数据相比，OSMS指导摆位的准确性。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2020年1月—6月深圳市人民医院放疗科收治的行保乳术后的女性乳腺癌患者20例。最大年龄为65岁，最小年龄为30岁，平均年龄为（43.57±2.61）岁。所有患者均病理确诊为乳腺癌。本研究已被临床研究伦理委员会批准（伦理审批号：LL-KY-2021047），放疗前签署了知情同意书。纳入标准：（1）患者均病理确诊为乳腺癌；（2）确诊后的患者为保乳术后需行放射治疗；（3）患者的一般资料完整；（4）患者及家属知情且积极参与此研究。排除标准：（1）合并其他恶性肿瘤患者；（2）因各种原因无法积极配合的患者。

1.2 设备

直线加速器，配备OSMS系统、Eclipse治疗计划系统；CT模拟机；三维可移动激光灯系统。

1.3 CT模拟定位和计划设计

20位乳腺癌患者均采用真空袋体位固定方法，取仰卧位，自由呼吸，勾画真空袋及体表标记线。行CT扫描，将CT图像导入Eclipse计划系统，生成体表外轮廓。治疗计划设计上一般采用3DCRT＋IMRT混合治疗技术，将RT plan和RT structure传输到OSMS系统。

1.4 治疗流程

在OSMS系统上导入治疗计划和CT体表外轮廓，勾画两个感兴趣区（ROI）。一个用于引导摆位，一个用于治疗监。将控制加速器出束的六维位置阈值设定为±3 mm/±3°以内。患者首次治疗时，以体表标记引导摆位，行CBCT扫描配准，六维误差通过移床修正后，OSMS抓取当时的光学体表作为监控治疗和以后引导摆位的参考体表。以OSMS系统引导后续治疗分次的摆位，选择摆位用的ROI，以OSMS抓取的参考体表引导摆位，先手动纠正三维旋转方向误差在±1°以内，然后纠正三维平移方向误差在±1 mm以内。CBCT扫描配准，分别记录OSMS和CBCT配准误差数据，治疗中切换到监控的ROI实施治疗监控。每位患者每周至少行CBCT扫描配准一次。

1.5 误差数据收集

20位患者，CBCT与模拟定位CT配准共得到100套误差数据；OSMS与参考体表轮廓配准共得到100套光学体表误差数据。数据包括平移误差左右（x）、头脚（y）、前后（z）方向和旋转误差Rtn、Roll、Pitch。

1.6 统计学方法

根据CBCT采集期间平均的CBCT和OSMS数据确定的摆位误差之间的差异是在三个主要的平移方向上和旋转方向确定的：左右（x），头脚（y）和前后（z）。使用双变量相关分析两组摆位误差关系。使用Bland-Altman分析，根据组平均值（M），系统误差（Σ），随机误差（σ）和95%的可信区间（LOA）来计算差异范围：LOA=M±1.96 x SD，其中M表示平均值，SD表示所有分数的标准偏差[6]。P＜0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 入组的20例患者针对CBCT和OSMS各100套数据，表1与表2分别列出了摆位误差的系统误差与随机误差（Σ，σ），详情如下。

表1 CBCT与计划CT配准在x、у、z轴的系统误差与随机误差

表2 OSMS与参考影像配准在x、у、z轴的系统误差与随机误差

2.2 对OSMS与CBCT两组配准误差进行Pearson相关分析的结果见下列表3所示，两组误差具有相关性，P＜0.05。

表3 x、у、z轴上CBCT误差与OSMS误差的相关性分析

2.3 两组误差差异的均值与标准差及95%CI值在下列表4中列出，针对OSMS和CBCT配准的摆位误差差异的Bland-Altman图如图1所示,这直观说明了OSMS 和CBCT具有高度的一致性。结果显示两种系统的摆位误差的差异的均值小于0.4。在临床中可以接受此差异。

表4 两种摆位系统摆位误差的一致性检验

图1 OSMS和CBCT配准的摆位误差差异的Bland-Altman图

3 讨论

图像引导放疗技术需要可重复且精确的患者定位和连续监测，在过去的研究中，已经发表了一些使用OSMS进行患者摆位验证的研究[7-9]，OSMS显示出可观的准确性。本研究旨在确定OSMS引导患者摆位误差的准确性。结果表明光学表面监测是一种可靠的验证患者位置的方法，OSMS是乳腺癌放射治疗中验证患者定位的有效工具。

CBCT是验证位置的标准方法，具有优良的三维成像能力和高的分辨率，该方法已成为放疗前验证位置的重要手段[10]。因此，为了防止定位误差，应在治疗前采用CBCT校正。本研究的结果表明OSMS与CBCT之间具有良好的一致性。然而，CBCT在观察患者每天的位置重复性，监测治疗期间的位置，器官运动对治疗精度的影响等方面存在一些局限性。因此，OSMS有效地补充了CBCT，因为它允许在治疗过程中动态监测和实时跟踪患者的表面位置。OSMS可以将可见光投射到身体表面，不会增加患者的辐射剂量。

本研究的局限性是样本量很小，所有患者都来自同一家医院，因此可能会产生一些偏差。因此，将来需要扩大样本继续进一步的研究。

结论：光学表面成像系统OSMS在乳腺癌放疗患者的摆位方面验证摆位误差是可靠的。而且相比传统方法它更速度，简单且无创。