趙 瑞，李 莎，張 京，曹小波，田種澤

（聯(lián)勤保障部隊(duì)第940 醫(yī)院放療科，蘭州730050）

0 引言

射波刀放療影像追蹤定位技術(shù)主要包括顱骨追蹤、脊柱追蹤、金標(biāo)追蹤和同步呼吸追蹤技術(shù)[1]。對(duì)于受呼吸影響、X 射線平片看不到的腫瘤（如肝癌）需采用同步呼吸追蹤聯(lián)合金標(biāo)追蹤的方法進(jìn)行射波刀放療；對(duì)于受呼吸影響、X 射線平片可見(jiàn)的肺周圍型腫瘤則需采用同步呼吸追蹤聯(lián)合脊柱追蹤、腫瘤追蹤的方法（以下統(tǒng)稱“肺追蹤”）進(jìn)行射波刀放療。射波刀放療同步呼吸追蹤技術(shù)與傳統(tǒng)放療呼吸門控技術(shù)[2]相比，具有治療射束隨腫瘤運(yùn)動(dòng)（受呼吸運(yùn)動(dòng)影響）而移動(dòng)、各呼吸時(shí)相治療射束不中斷及執(zhí)行效率高的特點(diǎn)，是射波刀放療臨床實(shí)施難度最高的一項(xiàng)影像追蹤放療技術(shù)。我院自開(kāi)展G4 射波刀放療10 年來(lái)，采用同步呼吸追蹤技術(shù)治療腫瘤患者累計(jì)600 余例，取得了良好的放療效果?，F(xiàn)對(duì)其實(shí)施過(guò)程中應(yīng)注意的相關(guān)問(wèn)題及處理方法進(jìn)行分析總結(jié)，以供同仁參考。

1 呼吸追蹤背心的穿戴和呼吸Marker 點(diǎn)的粘貼要求

1.1 呼吸追蹤背心的穿戴

射波刀放療系統(tǒng)隨配呼吸追蹤背心分大、中、小3 種型號(hào)，為充分反映患者的呼吸狀態(tài)，應(yīng)根據(jù)患者體型選擇相應(yīng)型號(hào)，以赤膊緊身穿著最為理想?？紤]到環(huán)境溫度、患者心理、衛(wèi)生需求等原因赤膊穿著常常不易實(shí)現(xiàn)，患者保留衣著應(yīng)盡量緊身輕薄，呼吸追蹤背心的型號(hào)選擇應(yīng)做到寧緊勿松，以防患者自有衣服褶皺引起患者不適、體位變動(dòng)及同步呼吸曲線鋸齒波的出現(xiàn)，影響射波刀放療執(zhí)行的精準(zhǔn)性。對(duì)于呼吸追蹤放療患者較多的單位，若出現(xiàn)呼吸追蹤背心殘破，其單位可購(gòu)買市售緊身背心并縫制相應(yīng)魔術(shù)貼進(jìn)行替換。

1.2 呼吸Marker 點(diǎn)的粘貼

射波刀同步呼吸追蹤呼吸模型主要是為確定運(yùn)動(dòng)腫瘤位置與呼吸運(yùn)動(dòng)曲線各時(shí)相點(diǎn)對(duì)應(yīng)關(guān)系（如圖1 所示），其追蹤精度與呼吸Marker 點(diǎn)是否貼近腫瘤無(wú)關(guān)，同樣與腫瘤運(yùn)動(dòng)方向是否一致無(wú)關(guān)。為便于呼吸追蹤紅外相機(jī)呼吸Marker 點(diǎn)的捕捉及呼吸模型的快速準(zhǔn)確建立，呼吸Marker 點(diǎn)應(yīng)粘貼于患者呼吸動(dòng)度最大處，并給呼吸追蹤紅外相機(jī)對(duì)呼吸Marker 點(diǎn)的獲取留有充足的空間，以防后期患者體位/治療床的調(diào)整造成呼吸Marker 點(diǎn)被遮擋。若呼吸Marker 點(diǎn)位于患者體表凹陷（如腹窩）處影響呼吸追蹤紅外相機(jī)捕捉，可墊高呼吸Marker 點(diǎn)并輔以膠布粘貼。呼吸Marker 點(diǎn)的粘貼位置應(yīng)避開(kāi)腫瘤治療區(qū)域，以防呼吸Marker 點(diǎn)遮擋射線影響腫瘤放療處方劑量。

圖1 全優(yōu)呼吸模型曲線

2 患者呼吸模型建模時(shí)的相關(guān)問(wèn)題

2.1 放療前應(yīng)注意的問(wèn)題及處理

為使患者呼吸模型快速建立并在治療過(guò)程中保持其呼吸模型不變，放療前應(yīng)對(duì)患者進(jìn)行注意事項(xiàng)交待和答疑解惑以消除患者首次放療時(shí)的緊張、恐懼情緒，囑咐患者在治療中始終保持平穩(wěn)呼吸狀態(tài)，減少因呼吸頻率、幅度頻繁變化對(duì)呼吸追蹤定位精度的影響。對(duì)于呼吸狀況不佳的患者，放療前應(yīng)進(jìn)行呼吸訓(xùn)練，使患者形成良好的規(guī)律性呼吸記憶，以方便呼吸模型的建立與后續(xù)治療的順利進(jìn)行；對(duì)于嗓子干癢的患者，放療前可囑咐其口含清涼類潤(rùn)喉糖/片等進(jìn)行緩解；對(duì)于表現(xiàn)為輕中度呼吸道刺激癥狀的患者，放療前可給予止咳、平喘、鎮(zhèn)靜類藥物，并在治療過(guò)程中加強(qiáng)對(duì)患者精神狀態(tài)的觀察。

2.2 放療中呼吸模型的選擇及參數(shù)調(diào)整

射波刀放療有效呼吸模型包括次優(yōu)和全優(yōu)2 種呼吸模型（如圖2、3 所示），當(dāng)呼吸模型中有3 個(gè)以上呼吸曲線時(shí)相點(diǎn)與腫瘤位置相對(duì)應(yīng)時(shí)其呼吸模型為次優(yōu)呼吸模型；當(dāng)呼吸模型中有7～8 個(gè)呼吸曲線時(shí)相點(diǎn)與腫瘤位置相對(duì)應(yīng)時(shí)其呼吸模型為全優(yōu)呼吸模型。全優(yōu)呼吸模型可實(shí)現(xiàn)治療射束相對(duì)于腫瘤運(yùn)動(dòng)在時(shí)間、空間上的同步精確校正，是同步呼吸追蹤放療理想的呼吸模型。相對(duì)于全優(yōu)呼吸模型，次優(yōu)呼吸模型呼吸時(shí)相點(diǎn)與腫瘤位置對(duì)應(yīng)關(guān)系比較粗糙，其呼吸追蹤定位精度降低，而且呼吸曲線所確定數(shù)目越少其呼吸追蹤定位精度越低。

圖2 次優(yōu)呼吸模型

圖3 全優(yōu)呼吸模型

由于同步呼吸追蹤放療呼吸模型迭代機(jī)制的設(shè)計(jì)，對(duì)于初始呼吸狀況不太理想的患者，當(dāng)其呼吸狀態(tài)趨向平穩(wěn)規(guī)律時(shí)，其次優(yōu)呼吸模型會(huì)隨著實(shí)時(shí)X射線影像攝取數(shù)目的增多逐步轉(zhuǎn)化為全優(yōu)呼吸模型，縮短實(shí)時(shí)X 射線影像拍攝間隔和呼吸Marker 點(diǎn)位置偏移回查（Lookback）時(shí)間（如圖4 所示），可促進(jìn)次優(yōu)呼吸模型向全優(yōu)呼吸模型的快速轉(zhuǎn)換；對(duì)于呼吸狀況始終較差的患者，因其呼吸周期、呼吸模式隨著治療時(shí)間的延長(zhǎng)會(huì)不斷發(fā)生改變，治療中還可能伴發(fā)嗆咳情況，次優(yōu)呼吸模型通常會(huì)貫穿于患者整個(gè)治療過(guò)程，對(duì)同步呼吸追蹤放療精度影響加大，同樣縮短實(shí)時(shí)X 射線影像拍攝間隔和呼吸Marker點(diǎn)Lookback 時(shí)間，會(huì)加快呼吸曲線時(shí)相點(diǎn)對(duì)應(yīng)腫瘤位置的再調(diào)整和增加呼吸曲線時(shí)相點(diǎn)確定數(shù)目，有助于提高次優(yōu)呼吸模型的治療精度。雖然縮短實(shí)時(shí)X 射線影像拍攝間隔會(huì)增加患者額外的輻射劑量[3]，但其可使患者獲得更高的治療收益。

圖4 偏移回查設(shè)定

3 同步呼吸追蹤聯(lián)合金標(biāo)追蹤相關(guān)定位問(wèn)題的處理

3.1 患者初始體位的標(biāo)定

同步呼吸追蹤聯(lián)合金標(biāo)追蹤放療對(duì)金標(biāo)影像定位提供了調(diào)整治療床（Couch）和調(diào)整金標(biāo)偏移（Offset）2 種方法。受呼吸運(yùn)動(dòng)對(duì)腫瘤植入金標(biāo)的影響，患者初步擺好體位后若直接使用Offset 方法對(duì)金標(biāo)定位往往難以成功。原因是初始擺位后患者本身的軀體位移加上金標(biāo)受呼吸運(yùn)動(dòng)影響的位移，其區(qū)域范圍往往超出金標(biāo)追蹤默認(rèn)搜尋區(qū)域范圍，而加大金標(biāo)追蹤默認(rèn)搜尋區(qū)域范圍則會(huì)造成靶區(qū)定位系統(tǒng)（target location system，TLS）對(duì)金標(biāo)的查找更加困難，往往需多次使用Offset 方法才能使患者實(shí)時(shí)金標(biāo)影像（包括其運(yùn)動(dòng)范圍）落入TLS定位DRR（digital reconstructed radiograph）影像中的金標(biāo)影像附近（亦即金標(biāo)追蹤默認(rèn)搜尋區(qū)域范圍），此時(shí)才容易被TLS 發(fā)現(xiàn)和標(biāo)定?；颊叱跏紨[位后若先使用Couch 方法對(duì)患者進(jìn)行體位標(biāo)定，則患者本身的軀體位移被大幅縮小，即便加上金標(biāo)呼吸位移范圍其區(qū)域范圍也容易落入TLS 定位DRR 影像中的金標(biāo)影像附近，可輕松被TLS 識(shí)別和發(fā)現(xiàn)，即使再次利用Offset 方法對(duì)金標(biāo)定位其使用頻次亦會(huì)大幅減少，有利于提高同步呼吸追蹤聯(lián)合金標(biāo)追蹤影像定位效率，降低患者額外的輻射劑量。

3.2 金標(biāo)追蹤定位困難的重要原因

在同步呼吸追蹤聯(lián)合金標(biāo)追蹤定位中，若已使用Couch 方法對(duì)患者初始體位進(jìn)行了標(biāo)定，并且已多次使用Offset 方法，但TLS 仍提示多重錯(cuò)誤，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)金標(biāo)的識(shí)別，多是因患者初始體位旋轉(zhuǎn)誤差過(guò)大導(dǎo)致，尤其是CW/CCW（順時(shí)針/逆時(shí)針）旋轉(zhuǎn)誤差過(guò)大所致，此時(shí)需要手工調(diào)整患者體位，重新進(jìn)行同步呼吸追蹤聯(lián)合金標(biāo)追蹤影像定位。若患者體位旋轉(zhuǎn)調(diào)整后TLS 提示金標(biāo)可信度超出閾值范圍，可降低金標(biāo)可信度閾值以實(shí)現(xiàn)TLS 對(duì)金標(biāo)的正常識(shí)別，然后根據(jù)TLS 計(jì)算出的體位旋轉(zhuǎn)角度數(shù)值的1/3～1/2 進(jìn)行患者體位調(diào)整，一般情況下可使金標(biāo)可信度得到提高（正式治療時(shí)需將金標(biāo)可信度重新調(diào)回其默認(rèn)閾值）。患者體位旋轉(zhuǎn)會(huì)造成金標(biāo)X 射線影像尺寸及形狀的改變，是其不能被TLS 正常識(shí)別并導(dǎo)致金標(biāo)可信度降低的根本原因。

3.3 金標(biāo)追蹤影像曝光條件的調(diào)整

受金標(biāo)材質(zhì)尺寸、患者體厚、呼吸頻率等的影響，在同步呼吸追蹤聯(lián)合金標(biāo)追蹤放療中金標(biāo)可信度可出現(xiàn)時(shí)高時(shí)低不穩(wěn)定變化，這是引起射波刀放療中斷的常見(jiàn)原因，可根據(jù)患者身體實(shí)際情況對(duì)實(shí)時(shí)影像曝光條件進(jìn)行調(diào)整[4]。對(duì)于可能因金標(biāo)材質(zhì)尺寸、患者體厚導(dǎo)致的金標(biāo)可信度降低，可嘗試調(diào)整X 射線曝光條件kV 值；對(duì)于可能因患者呼吸頻率過(guò)快引起的金標(biāo)可信度降低，可嘗試調(diào)高X 射線曝光條件管電流（mA）值和降低曝光時(shí)間（Ex）值加以解決。

3.4 脊柱追蹤輔助放療計(jì)劃的使用

基于射波刀TLS 腫瘤放療六維誤差（指三維平移加三維旋轉(zhuǎn)誤差）計(jì)算的需要，射波刀放療指南要求腫瘤可用金標(biāo)數(shù)目不應(yīng)低于3 個(gè)。從放療臨床實(shí)踐看，無(wú)論患者處于放療初期、中期還是末期，受植入金標(biāo)游動(dòng)及金標(biāo)植入位置、距離、角度等的影響，可用金標(biāo)數(shù)目小于3 個(gè)的情況時(shí)有發(fā)生[5]，從而導(dǎo)致無(wú)法計(jì)算腫瘤三維旋轉(zhuǎn)誤差，使得射波刀放療精度大打折扣。其解決方法是：中斷同步呼吸追蹤聯(lián)合金標(biāo)定位放療，向主管醫(yī)師說(shuō)明情況，采用擴(kuò)大腫瘤靶區(qū)（gross tumor volume，GTV）外部邊界措施以避免GTV漏照，并要求物理師制訂相應(yīng)腫瘤部位脊柱追蹤輔助放療計(jì)劃[6-7]，以期使用脊柱追蹤所計(jì)算患者體位三維旋轉(zhuǎn)誤差代替腫瘤三維旋轉(zhuǎn)誤差，盡量減小腫瘤三維旋轉(zhuǎn)誤差校正功能喪失給腫瘤放療帶來(lái)的不確定影響。當(dāng)然，重新植入金標(biāo)或者重新進(jìn)行CT 掃描定位為理想的解決手段，但受主觀或客觀因素的影響，放療臨床實(shí)踐中常常難以實(shí)現(xiàn)。

4 肺追蹤相關(guān)定位問(wèn)題的處理

4.1 放療體位的潛在變化及調(diào)整

肺追蹤是利用同步呼吸追蹤獲得肺腫瘤實(shí)時(shí)呼吸時(shí)間點(diǎn)位置、利用脊柱追蹤獲取患者體位三維旋轉(zhuǎn)誤差、利用肺腫瘤（X 射線影像）追蹤獲取肺腫瘤的三維平移誤差，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)腫瘤的精確放療。其相對(duì)于同步呼吸追蹤聯(lián)合金標(biāo)追蹤的區(qū)別在于無(wú)法對(duì)腫瘤三維旋轉(zhuǎn)誤差進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，只能以患者分次治療時(shí)脊柱追蹤首次放療體位的三維旋轉(zhuǎn)誤差檢測(cè)結(jié)果代替肺腫瘤的三維旋轉(zhuǎn)誤差檢測(cè)結(jié)果，并且一直沿用至當(dāng)前分次治療結(jié)束。因此，在肺追蹤放療過(guò)程中應(yīng)特別注重患者放療體位的潛在變化，尤其是當(dāng)放療患者發(fā)生嗆咳情況時(shí)。另外，若治療中發(fā)現(xiàn)肺腫瘤平移誤差發(fā)生明顯改變，則預(yù)示患者放療體位旋轉(zhuǎn)誤差也可能發(fā)生較大潛在變化，應(yīng)再次行脊柱追蹤檢測(cè)。準(zhǔn)確而又及時(shí)的患者放療體位三維旋轉(zhuǎn)誤差的變動(dòng)預(yù)測(cè)與校正操作，有利于肺追蹤放療精度的保持。

4.2 肺追蹤目標(biāo)的選擇及參數(shù)調(diào)整

射波刀放療臨床實(shí)踐中，造成肺追蹤放療困難的常見(jiàn)原因主要包括追蹤腫瘤選取不當(dāng)、追蹤腫瘤X 射線實(shí)時(shí)影像與周圍組織分界不清、追蹤腫瘤X射線實(shí)時(shí)影像單側(cè)遮擋及追蹤腫瘤存在旋轉(zhuǎn)變形4種情況。肺追蹤放療中的追蹤腫瘤是指用于X 射線影像追蹤和呼吸模型建立的參考標(biāo)志，在放療計(jì)劃制訂時(shí)追蹤腫瘤可選取為GTV 或者計(jì)劃靶區(qū)（planning target volume，PTV）。從我院肺追蹤放療臨床實(shí)踐看，將PTV 作為追蹤腫瘤其定位參數(shù)dxAB（x軸配對(duì)公差）波動(dòng)較大，容易造成呼吸建?；蛑委熤袛啵x擇GTV 則很少出現(xiàn)這種情況，原因與GTV 外擴(kuò)為PTV 后所包含較多低密度肺組織會(huì)影響TLS對(duì)追蹤腫瘤邊界的判定有關(guān)[8]。當(dāng)患者追蹤腫瘤周邊伴有高密度炎性改變?cè)斐蒟 射線實(shí)時(shí)影像與周圍組織分界不清時(shí)，肺追蹤定位可出現(xiàn)追蹤腫瘤無(wú)法識(shí)別、追蹤腫瘤可信度降低的情況，可嘗試以下3 種解決方法：（1）改變X 射線曝光條件以提高追蹤腫瘤影像對(duì)比度（如圖5 所示）；（2）勾選追蹤腫瘤DRR 追蹤選項(xiàng)（如圖6 所示）；（3）更改放療計(jì)劃將追蹤腫瘤與其周邊高密度影像勾畫在一起作為新的追蹤腫瘤。當(dāng)追蹤腫瘤單側(cè)X 射線實(shí)時(shí)影像受縱隔、橫膈、肺門等正常組織遮擋致其dxAB 超閾值、可信度降低無(wú)法追蹤定位時(shí)，可勾選追蹤腫瘤主要/輔助影像追蹤選項(xiàng)[9]，但需要注意的是肺追蹤放療精度會(huì)因dxAB 數(shù)值的升高、可信度的降低而有所降低；當(dāng)追蹤腫瘤X 射線影像基本不受周邊組織影響可視程度高但TLS 無(wú)法順利實(shí)現(xiàn)對(duì)追蹤腫瘤的定位時(shí)，應(yīng)高度懷疑追蹤腫瘤存有運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)變形情況，可勾選追蹤腫瘤平面旋轉(zhuǎn)追蹤選項(xiàng)，同樣該選項(xiàng)會(huì)由于其運(yùn)動(dòng)平移計(jì)算不準(zhǔn)確導(dǎo)致肺追蹤放療精度降低。

圖5 曝光條件調(diào)整

圖6 影像追蹤選項(xiàng)

5 結(jié)語(yǔ)

呼吸運(yùn)動(dòng)是影響腫瘤放療的最大不確定因素，大大制約了精確放療的實(shí)施。有研究[10-11]表明，早期肺癌運(yùn)動(dòng)幅度的中位數(shù)和最大值分別為5.9、31.0 mm，而對(duì)于位于肺下葉或上腹部的肝臟腫瘤，其運(yùn)動(dòng)幅度更是高達(dá)50 mm。為減少呼吸運(yùn)動(dòng)對(duì)腫瘤放療的影響，在制訂放療計(jì)劃時(shí)放療醫(yī)生不得不加大GTV外放范圍，造成更多正常肺組織被卷入照射區(qū)域，從而導(dǎo)致放療并發(fā)癥的增加。射波刀作為當(dāng)前最先進(jìn)的前沿放療設(shè)備之一，同步呼吸追蹤技術(shù)的引入使得射波刀實(shí)現(xiàn)了治療射束可隨腫瘤的（呼吸）運(yùn)動(dòng)而同步移動(dòng)，為運(yùn)動(dòng)腫瘤放療提供了優(yōu)于1.5 mm 的腫瘤放療精度，大大縮小了GTV 的外放范圍，降低了放療并發(fā)癥。同步呼吸追蹤放療是一種與脊柱追蹤、金標(biāo)追蹤及腫瘤追蹤定位技術(shù)相結(jié)合的綜合放療方式，其相對(duì)于單純的顱骨追蹤、脊柱追蹤、金標(biāo)追蹤放療方式實(shí)施難度系數(shù)更高，給放療技師的技術(shù)要求提出了更大的挑戰(zhàn)。放療技師在射波刀技術(shù)操作中只有本著嚴(yán)格、嚴(yán)謹(jǐn)、求真務(wù)實(shí)的工作態(tài)度，嚴(yán)密觀察、分析同步呼吸追蹤放療中各種不利因素帶來(lái)的影響，做出適時(shí)、客觀和準(zhǔn)確的評(píng)估與處理，才能保證射波刀精確放療優(yōu)勢(shì)的真正發(fā)揮。