藍(lán)林臻

福建醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院放療科 （福建福州 350005）

隨著放射治療技術(shù)的不斷發(fā)展，圖像引導(dǎo)放射治療(image guide radiation therapy，IGRT) 已經(jīng)成為頭頸部腫瘤放射治療的主流技術(shù)。千伏級錐形束CT（kilo voltage cone-beam computer tomography，kV-CBCT）作為 IGRT 的主要成像設(shè)備，能夠有效糾正頭頸部腫瘤患者放射治療擺位誤差，同時提高靶區(qū)及危及器官的物理劑量精度，實(shí)現(xiàn)精確放射治療[1-2]。但是患者接受IGRT時的擺位誤差仍無法完全避免，臨床工作中需要通過改善擺位的精確度，以保證調(diào)強(qiáng)放射治療的質(zhì)量[3]。頭頸部腫瘤患者的放射治療是一個長期過程，需要進(jìn)行多次重復(fù)的擺位治療，并且與首次擺位的參數(shù)基本一致，因此，首次擺位成為精確放射治療的關(guān)鍵。但目前直線加速器的放射治療任務(wù)繁重，若全部使用CBCT對患者進(jìn)行位置驗(yàn)證，會耽誤直線加速器的治療任務(wù)，而將位置驗(yàn)證放在CT模擬機(jī)上進(jìn)行，有利于提高現(xiàn)有放射治療設(shè)備的使用率和整個放射治療的工作效率。本研究對比分析頭頸部腫瘤患者在圖像引導(dǎo)下機(jī)載的kV-CBCT和CT模擬機(jī)所獲得的首次擺位誤差，現(xiàn)報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選擇2019年4—8月在福建醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院放射治療科用頭頸肩定位膜固定體位并進(jìn)行首次放射治療的頭頸部腫瘤患者106例，其中膠質(zhì)瘤36例，鼻咽癌32例，腦轉(zhuǎn)移癌5例，鼻腔癌4例，腮腺癌3例，口腔癌12例，喉癌7例，下咽癌7例；男77例，女29例；年齡12～90歲，中位年齡54歲。

1.2 方法

1.2.1 放射治療首次擺位前期工作

（1）制作頭頸肩定位膜并固定體位：讓患者平躺于一體化底座上并以透明頭枕固定頭部位置，將頭頸肩定位膜放于Klarity恒溫烤箱中，用65～75 ℃的溫度加熱10 min以使頭頸肩定位膜軟化至透明，扣于患者表面并與一體化底座鎖緊，在常溫狀態(tài)下冷卻放置20 min[4]使其成型。（2）標(biāo)記定位參考點(diǎn)（Ref）：利用激光定位系統(tǒng)（Gammex）在CT模擬機(jī)的0°、90°、270°的角度上投射出用作標(biāo)記的參考點(diǎn)位置，并用直徑1 mm球形鉛點(diǎn)在頭頸肩定位膜上進(jìn)行標(biāo)記。（3）用 SIEMENS SOMATOM Definition AS 的 CT模擬機(jī)進(jìn)行掃描并獲取計劃CT圖像，掃描層厚為3 mm；將獲取的圖像傳送至Raystation放射治療計劃系統(tǒng)（radiation therapy planning system ，TPS）（V4.7.5）中，進(jìn)行勾畫靶區(qū)及放射治療計劃方案的設(shè)計。（4）將由主管物理師和主任醫(yī)師均確認(rèn)完成的放射治療計劃全部信息，包括計劃CT圖像、Ref點(diǎn)、照射野中心點(diǎn)（即計劃中心點(diǎn)，ISO）及數(shù)字重建的射線影像（digitally reconstructed radiograph，DRR）等以DICOM文件形式分別傳送至CT模擬機(jī)的Panther TPS與Varian ARIA 系統(tǒng)。

1.2.2 放射治療首次擺位的圖像獲取及分析

CT模擬機(jī)組：（1）由2名CT技師協(xié)助患者擺放放射治療體位，并扣下已經(jīng)成型的頭頸肩定位膜；（2）先將患者移至Ref點(diǎn)，根據(jù)Raystation TPS提供的Ref點(diǎn)到ISO點(diǎn)位置關(guān)系信息，通過對CT模擬機(jī)床值的左右（LR）、頭腳（SI）和前后（AP）3個方向的移動，將患者移至ISO點(diǎn)，并重新用直徑1 mm球形鉛點(diǎn)在頭頸肩定位膜上進(jìn)行標(biāo)記；（3）用CT模擬機(jī)進(jìn)行掃描并獲取首次擺位的CT圖像，CT 掃描的范圍、 層厚、 層距與放射治療計劃CT一致，在鉛點(diǎn)的層面上，根據(jù)鉛點(diǎn)位置在首次擺位的CT圖像加上十字坐標(biāo)系；（4）打開由美國 Prowess Inc.公司開發(fā)的 Panther TPS5.20的軟件，調(diào)取該首次擺位患者的全部計劃信息，并對計劃CT圖像的ISO點(diǎn)加上十字坐標(biāo)系；（5）以計劃CT圖像為基準(zhǔn)圖像，根據(jù)圖像的骨性標(biāo)志和解剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行手動圖像配準(zhǔn)，此操作由有經(jīng)驗(yàn)的副主任醫(yī)師完成，從而獲取X、Y、Z軸的擺位偏差數(shù)值，X 軸代表患者 LR方向（左右，右側(cè)為正），Y 軸代表 SI 方向（頭腳，頭側(cè)為正），Z 軸代表AP 方向（腹背，腹側(cè)為正）；（6）若誤差≤2 mm 則不進(jìn)行床值校正，若誤差＞2 mm則需要調(diào)整CT模擬機(jī)的床值進(jìn)行擺位誤差校正，并記錄數(shù)據(jù)，將此組數(shù)據(jù)命名為CT模擬機(jī)組。

CBCT圖像獲取方法為Varian Trilogy直線加速器的機(jī)載影像系統(tǒng)（on board imager，OBI）實(shí)時采集患者錐形束CT圖像。步驟為：（1）與上述放射治療首次CT模擬機(jī)的圖像獲取一致；（2）先將患者移至Ref點(diǎn)，根據(jù)Raystation TPS提供的三維坐標(biāo)進(jìn)行擺位，將患者移至ISO點(diǎn)；（3）用CBCT進(jìn)行掃描并獲取首次擺位的CBCT圖像；（4）OBI系統(tǒng)將獲取的CBCT圖像與計劃CT三維重建影像的容積圖像進(jìn)行比對；（5）以計劃CT圖像為基準(zhǔn)圖像，根據(jù)圖像的灰度值進(jìn)行圖像的自動配準(zhǔn)，必要時結(jié)合醫(yī)師手動調(diào)整，從而顯示出此時患者實(shí)際的治療中心位置與計劃的治療中心位置在LR、SI和AP方向的偏差數(shù)值，再由有經(jīng)驗(yàn)的副主任醫(yī)師確認(rèn)配準(zhǔn)結(jié)果；（6）若誤差≤2 mm則實(shí)施患者的首次放射治療，若誤差＞2 mm則需要通過在線調(diào)整治療床進(jìn)行擺位誤差校正，并為患者實(shí)施放射治療，記錄數(shù)據(jù)，將此組數(shù)據(jù)命名為CBCT組。

1.3 統(tǒng)計學(xué)處理

采用SPSS 20.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，計量資料以x-±s表示，采用t檢驗(yàn)，P＜0.05 為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

106例頭頸肩定位膜患者分別得到3組LR、SI和AP方向上的偏差數(shù)值，即共獲得318組首次擺位誤差數(shù)據(jù)。CBCT組與CT模擬機(jī)組在LR、SI 和AP 3個方向上的首次擺位誤差比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），見表1。

表1 106例頭頸肩定位膜患者在CBCT組與CT模擬機(jī)組LR、SI和AP方向的首次擺位誤差比較（mm，±s）

表1 106例頭頸肩定位膜患者在CBCT組與CT模擬機(jī)組LR、SI和AP方向的首次擺位誤差比較（mm，±s）

組別 LR SI AP CBCT 組 -0.13±0.93 -0.06±0.81 -0.06±0.73 CT模擬機(jī)組 0.02±1.04 -0.04±1.21 0.13±0.88 t-1.13 -0.13 -1.61 t 0.26 0.89 0.11

3 討論

患者實(shí)際放射治療時體位位置與計劃設(shè)計時體位位置之間的差異即放射治療擺位誤差，而且擺位誤差伴隨著患者的整個放射治療療程。擺位誤差包括系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差，盡可能地降低隨機(jī)誤差成為精確放射治療的關(guān)鍵，而首次擺位誤差更是重中之重。隨著近年來IGRT 技術(shù)在頭頸部腫瘤放射治療中的普遍應(yīng)用，尤其是CBCT技術(shù)的應(yīng)用，放射治療擺位精度已邁上新的臺階。但是，研究發(fā)現(xiàn)，熱塑型頭頸肩網(wǎng)膜隨時間變化存在收縮現(xiàn)象[5]，眭建鋒等[6]研究發(fā)現(xiàn)CBCT和計劃CT圖像的配準(zhǔn)范圍對圖像配準(zhǔn)精度也有一定的影響，CBCT的配準(zhǔn)范圍與CT的配準(zhǔn)范圍越接近，配準(zhǔn)精度越高。而且CBCT是直線加速器機(jī)載的，所以CBCT的圖像引導(dǎo)必須在直線加速器上完成，這樣導(dǎo)致直線加速器的使用效率低下，同時患者的首次擺位與擺位完成后的首次放射治療耗時較長，將會增加患者放射治療中的不自主移動發(fā)生率，從而使靶區(qū)的劑量分布發(fā)生偏差，甚至可能導(dǎo)致放射治療的失敗。另外，由于CBCT圖像的強(qiáng)度與傳統(tǒng)CT圖像強(qiáng)度（CT值）不一致，而且CBCT圖像信息不完整，不理想的CBCT圖像質(zhì)量會導(dǎo)致圖像配準(zhǔn)精度下降，甚至導(dǎo)致配準(zhǔn)過程無法完成[7]。所以，本研究對比分析頭頸部腫瘤患者在圖像引導(dǎo)下機(jī)載的kV-CBCT和CT模擬機(jī)所獲得的首次擺位誤差，為利用CT模擬機(jī)代替CBCT進(jìn)行頭頸部腫瘤患者的首次擺位提供依據(jù)。

本研究結(jié)果顯示，CBCT組與CT模擬機(jī)組在LR、SI和AP 3個方向上的首次擺位誤差比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。這說明頭頸部腫瘤患者的首次擺位誤差無論用CBCT還是CT模擬機(jī)都是一致的，所以，頭頸部腫瘤患者的首次擺位可以用CT模擬機(jī)取代CBCT，以縮短首次放射治療時間，而直線加速器只需承擔(dān)每周1次的擺位驗(yàn)證工作。值得注意的是，上述研究只考慮首次擺位誤差在LR、SI 和AP 3個方向上的差異，并未考慮旋轉(zhuǎn)角度的誤差。黃家文等[8]研究認(rèn)為：在鼻咽癌患者的放射治療擺位中旋轉(zhuǎn)角度的大小會嚴(yán)重影響線性擺位誤差的大小。在頭頸部腫瘤放射治療擺位過程中應(yīng)注意不同方向的相互影響關(guān)系，所以，若頭頸部腫瘤患者有旋轉(zhuǎn)角度的誤差，應(yīng)重新擺位進(jìn)行旋轉(zhuǎn)角度誤差校正，然后掃描，驗(yàn)證平移誤差。

綜上所述，可以利用CT模擬機(jī)代替CBCT進(jìn)行頭頸部腫瘤患者的首次擺位，并且CT模擬機(jī)具有不同組織對比度高、成像速度快、重建的CT圖像分辨力高等優(yōu)點(diǎn)，可更好地確保頭頸部腫瘤患者的精確放射治療。