鼻咽癌进行图像引导放疗时不同配准方法对体位校正的影响

王诗琴，张书旭，余辉，谭剑明

广州医学院附属肿瘤医院 放疗中心，广东 广州 510095

三维适形与调强放疗技术的普遍应用，对放疗摆位精度的要求更加高了。在临床应用过程中，摆位稍一疏忽，则会出现“失之毫厘，谬之千里”的后果[1]。部分靶区不能得到足够的剂量和/或高剂量区部分落在危险器官或正常组织区域。为提高摆位准确性，影像引导放射治疗 (image guided radiotherapy,IGRT)的概念被提出，通过治疗前摆位时或治疗中采集患者身体结构图像，与计划设计时生成的CT数字重建图像（digitally reconstructed radiograph，DRR）相比较，或纠正摆位，或调整射束，或修正计划。使得治疗更加符合肿瘤放射治疗剂量学要求。IGRT是一种治疗原则的总称，并不是一种单一技术的简称，实现IGRT有多种途径，有简单也有复杂，投入也不一样[2]。电子射野影像装置 (electronic portal image device，EPID)是最早开发使用的，最简单的影像引导装置[3]，技术已经比较成熟，性价比较高[4,5]。我院于2008年10月安装投入使用一台Varian公司生产的医用电子直线加速器，配置EPID和相关图像处理软件，该软件具有自动图像配准和手动微调的功能。为充分研究其临床应用空间，我科对其进行了一系列的实验。本次实验针对我院放疗科医生不同的配准方法进行比较分析。

1 材料与方法

1.1 病例资料

2008年10月至2008年12月期间，在Varian-23EX医用电子直线加速器上进行图像引导放疗的鼻咽癌病人37人（男28人、女9人，其中有10人进行过两段放疗）。所有患者经CT扫描后，在放疗计划系统中进行90°/270°面颈联合不规则野设计，同时生成相应射野的数字重建图像（DRR），将放疗计划经网络系统传输至加速器控制电脑，按计划设计进行摆位、照射。用EPID双曝光法拍摄患者在治疗体位的射野照射区域及外扩4cm的周边组织结构图像，获得侧位定位片和相应角度的CT数字重建片总计47组。将EPID拍摄的图像与计划系统生成的相应射野的DRR图像进行配准。根据误差大小，必要时调整患者体位。

1.2 图像配准

实验中采用了四种不同的配准方法：方法A：利用23EX的Varis网络系统工作平台，将窗宽/窗位设置为自动模式 (即auto-window-level )，按照软件操作手册指示，用软件的自动配准功能对DRR和EPID图像进行灰度配准。方法B：在自动窗宽/窗位条件下，结合临床经验将配准参考点定为第一颈椎体前缘中点，用软件对配准参考点进行自动配准。方法C：在方法A的基础上，手动调节窗宽窗位后，进行自动图像灰度配准。方法D：在方法B的基础上，手动调节窗宽窗位，以第一颈椎体前缘中点作为配准点进行配准。经过图像配准后，分别得到靶区在X轴和Y轴方向上的摆位误差。

1.3 数据处理

把实验中所得到的靶区在X轴和Y轴方向上的摆位误差值导入统计软件SPSS13.0中，计算四组数据的均值和标准差，并将方法A与B、A与C、B与D、C与D所得到的靶区在X轴和Y轴方向上的摆位误差分别进行配对样本t检验，比较是否存在统计学差异，以P<0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

将统计结果列于表1和表2。

表1 不同配准方法所得靶区在X轴和Y轴方向上的摆位误差均值和标准差 （单位：mm）

表2 不同配准方法所得靶区在X轴和Y轴方向上的摆位误差的统计分析结果

3 讨论

如表1所示，在X轴方向上，四种不同配准方法所得靶区摆位误差的均数和标准差数值较小，说明摆位过程中，升床带来的摆位误差不大。而在Y轴上靶区位移方向均是向负方向，这提示可能存在摆位操作的习惯误差，也可能机器和软件系统存在系统误差。不同配准方法得到的Y轴方向上摆位误差的均值差异较大，在影像质量受限的方法B中，Y轴方向摆位误差均数明显大于其他组，其最大摆位误差超过9mm，说明放疗摆位时进床和病人躺在床上的位置、以及医师放疗前进行的在线校正对摆位误差影响明显。实验结果表明，不同病例的个体差异明显，治疗在计划设计，摆位校正时都应该考虑这一点，针对不同的病人，采用个体化的方法进行摆位校准。

从表2可见，单纯使用灰度骨性对比与结合医疗经验选择这两种方法，在限定了影像质量的情况下（如同一窗宽窗位条件），配准结果差异非常明显。当有影像软件帮助时，配准结果似乎又有更进一步的改善，但对于仅按软件操作手册指示对两组图像进行骨性标志的灰度配准时，即使窗宽窗位调整，也没有带来明显的改善，对于方法C与方法D中的结果，可以用表一的结果来解释，因为X轴方向产生的摆位误差比Y轴方向更小，所以是阴性结果。

由于EPID拍摄的摆位图像是兆伏级X线影像，该图像对空气和软组织的分辨率并不令人满意，依靠骨性结构的灰度对比进行配准，配准精度和所需要时间会受各种因素的影响[6]，甚至会发生错误[7]。如在患者体内植入金标等标记，会对配准结果有所改善，但也会有一定的应用限制[8,9]。对于头颈部放疗而言，重要组织和器官密集，同时存在很大的个体差异，正是因此，促进了更清淅的KV级X线图像技术在放疗体位校正中的应用[10]。对于临床治疗中，如何在有限的时间内，快速准确地进行在线校正摆位误差是非常重要的。相对于蝶窦、斜坡等解剖结构，第一颈椎受窗宽窗位影响相对较小，不需要花太久时间调节便可以较准确地确定和配准。先进的影像技术能大大提高医疗质量，并提供一个标准化的平台，但完全依赖硬件是不可取的，医疗经验仍然是摆位的重要因素，本研究表明，鼻咽癌进行图像引导放疗时的体位校正，以第一颈椎椎体前缘中点作为图像配准参考点比较适宜。

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