反光补偿膜对Catalyst监测乳腺癌术后放疗摆位的影响*

孙梦帆，彭海燕，何 阳，罗焕丽，毛开金，成 宇，梁宝中，冉雪琪，谭 霞，李 师，靳 富

(重庆大学附属肿瘤医院肿瘤放射治疗中心 400030)

乳腺切除术后放疗是目前乳腺癌术后的一种常规辅助治疗，可降低局部区域复发率，提高患者术后生存率[1-2]。图像引导放疗通过影像可校正当前摆位与目标位置的误差，使辐射剂量更加安全、精准地覆盖治疗区域，达到更好的临床疗效[3-4]。锥形束CT(cone-beam CT，CBCT)是当下应用最广的图像引导技术，但会增加额外辐射，且耗时较长[5-6]。Catalyst作为一种新的表面光学成像系统，以不同色光反馈在患者体表的信息指导放疗技师准确摆位，无辐射、成像快且可实时监控患者治疗中的位置变化，可辅助乳腺癌术后放疗摆位[7-9]。在乳腺癌根治术后放疗中常需使用一定厚度组织补偿膜置于患侧体膜表面，以提高胸壁受照剂量并降低危及器官受量[10]。由于目前使用的常规补偿膜造成Catalyst HD表面光学影像缺失，影响摆位准确性。因此，本研究基于常规补偿膜改制出一种反光补偿膜，并探究了其在Catalyst HD中辅助乳腺癌根治术后放疗摆位的应用前景，现报道如下。

1 材料与方法

1.1 制模与定位

采用无乳腺组件仿真人体模型(The Alderson Radiation Therapy phantom)，仰卧位热塑体膜固定，飞利浦大孔径CT(Philips公司，型号Ohio44143)定位扫描，扫描范围为舌骨至腰二椎体下缘，扫描层厚为5 mm。患侧体膜表面覆盖规格为30 cm×30 cm，厚度1 cm的常规补偿膜(Civco公司，型号Super-Flex Bolus with Film)，并由资深肿瘤放疗医师勾画补偿膜覆盖区域。将图像传送到Varian Eclipse三维治疗计划系统，由物理师制订放疗计划。

1.2 反光补偿膜绝对剂量标定及影像配准与数据采集

在常规补偿膜表面贴一层白色医用纱布，厚度约0.25 mm，见图1A、B。应用固体水模和指形电离室(灵敏体积0.6 cm3，型号PTW300313)，固定源皮距SSD=100 cm，射野大小为10 cm×10 cm，选用6 MV光子能量，跳数100 MU，于水下5 cm处进行反光补偿膜的绝对剂量标定。利用治疗室内激光灯和热塑体膜上的标记对仿真人体模型进行摆位，再基于医师勾画区域分别覆盖常规补偿膜、反光补偿膜及无补偿膜；随后采用瓦里安机载CBCT影像系统验证摆位，曝光条件80 kV、25 mA、8 ms，影像匹配均采用骨性配准，要求腹背(AP)、头脚(SI)和左右(LR)3个方向的误差均≤5 mm，摆位误差纠正后用Catalyst HD分别获取常规补偿膜、反光补偿膜和无补偿膜时的影像作为3种模式下各自的参考影像，见图1E～F。

分别对AP、SI、LR方向进行单、双、三方向手动移床，单方向和双方向移床均为-5～5 mm，步长均为1 mm，三方向移床为-5～5 mm，步长为2 mm，使用Catalyst HD采集并记录不使用补偿膜、使用常规补偿膜和反光补偿膜3种情形下的摆位误差。图1C为另一种由Gray公司生产的常规补偿膜，将比较其与Civco公司常规补偿膜在Catalyst HD的光学影像是否相同。

1.3 统计学处理

2 结 果

2.1 补偿膜的绝对剂量验证

常规补偿膜和反光补偿膜条件下平均绝对剂量分别为(0.880±0.000)、(0.879±0.003)，二者绝对剂量比较差异无统计学意义(P>0.05)。

2.2 3种情况下Catalyst摆位误差的相关性

单方向移床时Catalyst摆位误差与真实误差无补偿膜在LR方向相关性最高(r=0.978),使用反光补偿膜在SI、AP方向相关性最高(r=0.961、0.989)，使用常规补偿膜在3个方向相关性均最低。双方向移床时使用反光补偿膜Catalyst摆位误差与真实误差在LR、SI、AP方向相关性均最高(r=0.988、0.974、0.994)。三方向移床时无补偿膜Catalyst摆位误差与真实误差在LR、SI、AP方向相关性最好(r=0.987、0.977、0.995)，使用反光补偿膜在LR、SI、AP方向相关性较高(r=0.983、0.975、0.991)，使用常规补偿膜在3个方向相关性均最低，见表1。

表1 3种情况下Catalyst摆位误差与真实误差的相关性(r)

2.3 3种情况下Catalyst摆位误差的差异性

单方向移床时使用反光补偿膜在AP、SI方向Catalyst摆位误差和真实误差比较，差异均无统计学意义(P>0.05)，使用常规补偿膜在LR、SI方向比较，差异均无统计学意义(P>0.05)；双方向移床时使用常规补偿膜在AP方向比较，差异均无统计学意义(P>0.05)；三方向移床时使用反光补偿膜和使用常规补偿膜在LR、SI、AP方向比较，差异均有统计学意义(P<0.05)；与常规补偿膜比较，使用反光补偿膜时Catalyst摆位误差整体趋势与拟合线更加贴近，见图2～6。

A：常规补偿膜；B：反光补偿膜；C：Gray补偿膜；D:使用常规补偿膜；E:使用反光补偿膜；E:不使用补偿膜。图1 不同补偿膜和3类Catalyst参考图像

红色圆圈：使用常规补偿膜的Catalyst摆位误差；蓝色三角形：使用反光补偿膜的Catalyst摆位误差；虚线：真实误差与Catalyst摆位误差相等的拟合线；*：P<0.05，与真实误差比较。图2 单方向移床时各方向Catalyst摆位误差与真实误差的散点图

红色圆圈：使用常规补偿膜的Catalyst摆位误差；蓝色三角形：使用反光补偿膜的Catalyst摆位误差；虚线：真实误差与Catalyst摆位误差相等的拟合线；a：P<0.05，与真实误差比较。图3 双方向移床时各方向Catalyst摆位误差与真实误差的散点图

红色圆圈：使用常规补偿膜的Catalyst摆位误差；蓝色三角形：使用反光补偿膜的Catalyst摆位误差；虚线：真实误差与Catalyst摆位误差相等的拟合线；*：P<0.05，与真实误差比较。图4 三方向移床时LR方向Catalyst摆位误差与真实误差的散点图

3 讨 论

CBCT影像验证作为图像引导放疗中纠正摆位误差的“金标准”广泛用于临床[11]。Catalyst基于表面光学追踪能实时监测与配准影像，可用于乳腺癌患者放疗摆位[12-13]。此前HAMMING等[14]基于深吸气屏气乳腺癌患者比较了表面光学引导放疗(SGRT)摆位和CBCT影像验证摆位，结果显示，SGRT表面摆位误差与CBCT骨性摆位误差具有良好的相关性，并能将摆位误差控制在5 mm以内。罗焕丽等[15]则对比了Catalyst摆位与KV-KV位置验证在乳腺癌患者放疗摆位中的应用，结果显示，二者在LR、SI方向显著相关，且患者年龄、体重指数均对Catalyst摆位误差具有不同程度的影响。

对乳腺癌根治术后放疗需在患侧体膜表面加盖一层组织补偿膜，增加皮肤剂量[16]。本研究使用的常规补偿膜造成表面光学影像缺失，为明确产生此现象的原因，首先使用全新拆封的补偿膜(30 cm×30 cm，厚度1 cm)和长时间使用后颜色改变的同品牌、同规格补偿膜进行Catalyst HD监测的乳腺癌根治术后放疗摆位，结果显示，2种不同颜色的补偿膜均会造成表面光学影像缺失。随后比较了该品牌同一块补偿膜在有、无表面塑封膜的情况下进行乳腺癌根治术后Catalyst监测摆位，结果显示，均出现影像缺失。此外，本研究纳入Gray公司生产的补偿膜，与同规格Civco公司常规补偿膜进行比较，结果显示，Civco公司的常规补偿膜会造成表面光学影像缺失，而Gray公司的补偿膜则能被Catalyst HD采集到表面影像。

针对上述实验结果，本研究在Civco公司常规补偿膜表面添加一层医用白色纱布，改制成反光补偿膜，增加Catalyst采集的患者体表信息量，以提高摆位准确性。结果显示，改制反光补偿膜不影响常规补偿膜的绝对剂量,差异无统计学意义(P>0.05)，因此，可用于乳腺癌根治术后放疗。此外，BATIN等[17]发现，乳腺癌术后放疗摆位中感兴趣区的选择会影响Catalyst摆位准确性。而本研究3种不同情况下Catalyst感兴趣区范围均保持一致：上至患侧锁骨上缘，下至肋弓上缘，内侧为胸骨体健侧边缘，外侧为患侧体表最远端，故排除兴趣区不同对Catalyst摆位的影响。

本研究结果显示，使用反光补偿膜在单、双、三方向移床时在LR、SI、AP方向的相关性均高于常规补偿膜。主要由于反光补偿膜能获取更完整的体表信息，摆位更精准。单方向移床时二者在SI方向比较，差异均无统计学意义(P>0.05)；三方向移床时二者在LR、AP、SI方向比较，差异有统计学意义(P<0.05)。双方向移床时使用常规补偿膜在AP方向比较，差异均无统计学意义(P>0.05)；在3种移床方式下相较于使用常规补偿膜，使用反光补偿膜Catalyst摆位误差更接近真实误差。

本研究虽然采集了大量数据研究反光补偿膜对Catalyst HD监测乳腺癌根治术后放疗摆位的影响，但仍存在以下不足，应用Catalyst(单摄像头)监测乳腺癌根治术后放疗摆位与Catalyst HD(三摄像头)的一致性尚有待有进一步研究。此外，反光补偿膜下不同表面光学设备监测的乳腺癌根治术后放疗摆位准确性也需进一步验证。而使用改制的反光补偿膜和Gray公司的补偿膜对Catalyst HD监测的乳腺癌根治术后放疗摆位准确性的比较，将进行后续实验。

综上所述，对Catalyst HD引导的乳腺癌根治术后模体放疗摆位，反光补偿膜较常规补偿膜能捕捉更全面的感兴趣区位置影像，提高摆位精度；然而用于临床在各方向的相关性还需继续研究。