2种图像引导技术在脑转移瘤调强放疗中的应用

张惠英 陈春辉 李晓林

脑转移瘤是成人中枢神经系统恶性肿瘤中最常见的病因，大多慢性起病，但病程往往进展迅速，并且脑转移瘤占颅内肿瘤的10%～15%，其中肺癌脑转移占30%～40%，以非小细胞癌居多[1]。脑转移瘤患者早期一般无症状，随着肿瘤体积增大，可逐渐出现颅内压增高、癫痫等症状。有文章报道，小细胞未分化癌如生存期超过2 年者，脑转移率达80%[2]。近年来，我国脑转移瘤的发病率日益增长，对人类的生命健康产生了巨大的威胁。而采用手术治疗具有一定局限性，由于血脑屏障的存在，化疗对脑转移瘤的治疗受限，因此调强放疗已成为脑转移瘤的重要治疗手段[3-4]。随着图像引导放射治疗技术的不断发展，可在治疗过程中确定肿瘤及正常器官组织的定位和监控，并判断其是否与治疗前计划的照射靶区一致，进一步校正和调整偏差，确保后续治疗的精准度；最大程度地将照射剂量集中到患者肿瘤靶区，杀伤肿瘤细胞并尽可能减少正常组织损伤；同时在预防患者并发率及病死率方面发挥重要作用。KV 级锥形束CT（cone beam CT，CBCT）属于目前应用最广的图像引导技术，可有效纠正摆位误差，确保放疗的准确性，提高患者生存率[5]。图像引导定位技术（image scout，Iscout）与CBCT 具有相同的优势，能够让治疗的安全性和临床效果得到明显增加。但如何纠正摆位误差，是治疗师们较为关心的问题。基于此，本研究通过2 种图像引导技术对脑转移瘤调强放疗中的应用进行探讨，为临床提供合理参考依据，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2020 年11 月—2022 年11 月在福建医科大学附属漳州市医院放疗科治疗的124 例脑转移瘤放疗患者。纳入标准：（1）符合《国际疾病分类肿瘤学专辑》[6]诊断标准。（2）初次行经外周静脉穿刺的中心静脉导管置管。排除标准：（1）精神障碍者。（2）严重认知障碍者。（3）因故无法完成本研究者。其中62 例采用CBCT 图像引导技术，设为CBCT 组，另外62 例采用Iscout，设为Iscout 组。CBCT组男性36 例，女性26 例；年龄52～76 岁，平均（63.75±5.89）岁；病理分型：肺癌41 例，乳腺癌21 例；Iscout 组男性34 例，女性28 例；年龄54～75 岁，平均（64.25±5.69）岁；病理分型：肺癌45 例，乳腺癌17 例。2 组患者年龄、疾病类型等资料比较，差异无统计学意义（P＞0.05），具有可比性。本研究经福建医科大学附属漳州市医院医学伦理委员会批准。

1.2 方法

1.2.1 CBCT 组

应用CBCT 图像引导技术，由X 线球管和对侧的非晶硅探测板组成，通过加速器机架旋转带动X 线球管旋转，并获取一定的2D 投影图像，然后进行3D 图像重建。患者在治疗前常规做CBCT扫描，对患者进行综合的检查和评估，了解患者口腔状况和病史等信息。确定治疗区域和治疗方案，进行影像学分析。以靶区体积（planning target volume，PTV）为中心进行扫描，并与定位CT 图像进行匹配。在曝光期间，设备会发出X 射线束，通过患者头颅或口腔，生成三维图像，体素可达0.075 mm，分辨率达到业内最高的2.61 p/mm，最快速的重建速度，重建时间低于15 s；而配准误差方面，每个单位要求大同小异，CBCT 扫描后，头颈的配准一般采用骨性配准，选择自动配准，如果配准效果不佳，还要辅以手动配准。

1.2.2 Iscout 组

Iscout，江苏瑞尔公司研发的影像追踪图像引导定位系统。准备前对患者进行全面的评估和检查，包括了解病史和口腔情况等。同时进行CT 或MRI 影像分析和制定调强放疗计划，应用Iscout 通过影像，在治疗过程中确定肿瘤及正常器官组织的定位和监控，并判断其是否与治疗前计划的照射靶区一致，进一步校正和调整偏差，确保后续治疗的精准度。同时定位准确、定位误差小（＜1.0 mm）、定位时间快，单次定位需数10 s，通过患者头部生成三维图像，整个定位过程一般也只需1～2 min，且成像剂量低，为0.2～1.0 mGy，小于CBCT 成像剂量。不仅可以用于治疗前的摆位引导，还可以用在治疗过程中，进行多次位置校正、验证，保证最后剩余摆位误差达到临床要求。

1.3 观察指标

1.3.1 不同轴向上的平移误差

采用不同轴向上的平移误差对2 种图像进行比较。根据临床靶区（clinical target volume，CTV）到PTV 外放公式MPTV ＝2.5Σ+0.7δ，计算2 组患者在头脚、腹背及左右方向的扩边值，包括左右方向（right-left，RL）、头脚方向（superior-inferior，SI）、腹背方向（anterior-posterior，AP），研究3 个轴向上的平移误差。

1.3.2 定位时间

包括准备时间、曝光时间、配准时间及定位总时间。准备时间：指控制机械，CBCT 组需将机械臂转至22°进行扫描，Iscout 组在0 位即可开始定位；曝光时间：CBCT需将机械从22°逐渐旋转到-178°，直到曝光消失，Iscout 组臂架在0 位曝光；配准时间：指系统得出图像结构后，医师在自动配准的基础上对选择靶区明显结构进行手动微调，确定配准结果；定位总时间＝准备时间+曝光时间+配准时间。

1.3.3 MPTV 值

采用MPTV 外扩公式进行对比，计算2 组图像靶区的外扩值。Σ 表示系统误差，σ 表示随机误差。

1.4 统计学处理

采用SPSS 24.0 统计学软件进行数据分析。计量资料以（）表示，组间比较采用独立样本均数t检验；计数资料以n（%）表示，采用χ2检验。P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 2 组不同轴向上的平移误差情况比较

CBCT 组扫描RL、SI、AP 方向的摆位误差与Iscout 组比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。见表1。

表1 CBCT 组与Iscout 组不同轴向上的平移误差情况比较（mm，）

表1 CBCT 组与Iscout 组不同轴向上的平移误差情况比较（mm，）

2.2 2 组准备时间、曝光时间、配准时间、定位总时间比较

CBCT 组曝光时间、配准时间及定位总时间长于Iscout组，差异有统计学意义（P＜0.05）；2 组准备时间比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。见表2。

表2 CBCT 组与Iscout 组准备时间、曝光时间、配准时间、定位总时间比较（s，）

表2 CBCT 组与Iscout 组准备时间、曝光时间、配准时间、定位总时间比较（s，）

2.3 2 组MPTV 外扩公式比较

CBCT 组在RL、SI、AP 方向上的MPTV 分别是7.02、10.43、8.13 mm，Iscout 组在RL、SI、AP 方向上的MPTV分别是7.15、10.57、8.19 mm，其中SI 方向上CBCT 组外扩边界比Iscout 组小2.1 mm，在RL 和AP 方向上2 组固定方式计算的外扩区域无明显区别。见表3。

表3 CBCT 组与Iscout 组MPTV 外扩公式比较（mm）

3 讨论

放射治疗是脑转移瘤的重要治疗手段。目前，随着影像技术及计算机技术的不断发展，调强放疗的每个放射点、病灶剂量均可调节。调强放疗时可对靶区里正常组织、器官或者周围正常组织、器官剂量进行调整，从而保护正常组织、器官，使其损伤降低到最小[7-8]。同时可使病灶剂量均匀，并且肿瘤照射剂量达到最高，从而获得最精准的放疗效果。但在放疗的过程中存在一些患者摆放体位或自身体位的轻微变化，引起摆位误差，为了防止摆位误差发生，通过图像引导放射治疗可以有效纠正治疗中存在的摆位误差[9]。图像引导放射治疗也属于调强适形放疗的一部分，其原理是在患者治疗前及治疗中应用各种影像设备，如电子射野成像装置、超声引导放射治疗系统等，对患者、器官、肿瘤进行监控，通过治疗师的调整，提高治疗的准确性，有利于减少放疗中的治疗差错，以最大程度杀灭肿瘤，并且保护体内正常组织器官[10]。CBCT 属于目前应用最广的图像引导技术，它使用大面积非晶硅数字化X 射线探测板，机架旋转一圈可获取和一定体积范围内的CT 图像[11]。这种体积内的CT 影像重建后的三维影像模型，与患者治疗计划的模型匹配相比较，可自动计算出治疗床需要调节的参数。从机器图可以看到CBCT 具有体积小、重量轻、开放式架构的特点，可以直接整合到直线加速器上。CBCT 图像的质量空间分辨率高且操作简单便捷，在放疗中经常使用与容积成像功能，可以快速完成治疗位置的校正。同时它也具有在治疗位置进行X 线透视、摄片等功能[12]。另外，Iscout 图像引导放疗结合图像引导定位技术和光学运动跟踪技术，对患者体内靶区运动进行实时跟踪[13-14]。采用kV 级X 射线立体平面成像技术，通过软件形式控制2 组对称于定位中心点的X 射线像单元，并获得2 个方向的X 射线投影图像，利用患者内部解剖结构的图像特征，进行X 射线图像和CT 图像的二维-三维图像配准，对患者进行摆位验证，探测及纠正患者摆位误差，并且验证患者最终剩余摆位误差，不仅定位误差不＞1.0 mm，可进行分次间及分次内摆位验证能探测出3 个平移和3 个转角的摆位误差，而且定位时间较短，不需患者长时间等待[15]。本研究显示，CBCT 组扫描RL、SI、AP 方向的摆位误差与Iscout 组比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。说明2 组图像引导定位技术对摆位误差高度一致，都有利于患者治疗。2 组扫描准备时间比较，差异无统计学意义（P＞0.05），CBCT 组曝光时间、配准时间及定位总时间长于Iscout 组，差异有统计学意义（P＜0.05）。说明Iscout 图像引导定位具有明显优势，它的定位时间快，单次定位只需数10 s，整个定位过程一般只需1～2 min，并且成像剂量低，为0.2～1.0 mGy，小于CBCT 成像剂量。不仅可以用于治疗前的摆位引导，还可以用在治疗过程中，进行多次位置校正、验证，保证最后剩余摆位误差达到临床要求。而MPTV 图像靶区的外扩值无明显差别，说明CBCT 图像空间分辨率高，匹配比较精准，可以在线匹配。

综上所述，脑转移瘤调强放疗时，2 种图像引导定位技术对摆位误差均进行纠正，CBCT 图像引导技术图像空间分辨率高，但定位总时间较长，而Iscout 图像引导定位技术能够让患者获得快速、准确、低剂量的摆位验证，对于常伴有颅高压增高的患者，其治疗的安全性和临床效果得到明显增加。