三维治疗计划系统设计的电子束照射野在放射治疗中靶区位置的确定

祝洪义，黄艳宾，王 兵，于凌蛟，金肃年，邓晓琴

(1.大连医科大学 附属第一医院 放疗科，辽宁 大连 116011；2.大连医科大学 附属第二医院 放疗科，辽宁 大连 116027)

在临床肿瘤放射治疗中，部分肿瘤患者，因病变位置表浅，形状不规则，或者肿瘤周围存在重要器官，一般利用常规定位手段难以准确界定肿块边界，从而无法进行合理精确的放射治疗。而采用三维治疗计划系统设计适形照射野，进行电子束照射或X线与电子束混合照射，可提高治疗的准确性和摆位的重复性。但三维治疗计划系统设计的适形电子束照射野计划，在实施过程中受电子束挡块铅窗开口位置因素影响，无法在患者体表准确确定照射野范围，不能直接按照X线适形治疗的方法摆位治疗。针对这一问题，本文通过实验和对比加以总结分析，并提出解决方法。

1 资料与方法

1.1 资料与设备

选取5例电子束治疗或X线与电子束混合治疗的肿瘤患者，男3例，女2例。其中腮腺癌1例，筛窦肿瘤1例，颈部淋巴结转移瘤1例，胸壁肿瘤1例，腹股沟区肿瘤1例。

美国Varian Eclipse三维治疗计划系统(3DTPS)、Varian 23EX电子直线加速器、GE16排螺旋CT(配有激光定位系统)、北京大恒自动切割机和数字化仪、低熔点铅、聚苯乙烯高密度泡沫板、电子束模具及相配套的影子板、游标卡尺(精度要求0.1 mm)。

1.2 方 法

1.2.1 定位及计划设计：5例病例均采用仰卧位，热塑膜固定， CT模拟定位，在患者体表和体位固定膜表面标记参考定位中心。在上表面及左、右两侧十字中心点处沿身体长轴各粘贴一根2 mm长金属丝。设中心层面为“0”层面，按层厚和层间距均为2.5 mm进行螺旋CT扫描，扫描后图像重建为0.625 mm层厚，作为“计划CT图像”；将“计划CT图像”传至CT-Sim工作站，医生勾画靶区；再将勾画好靶区的图像发送到3DTPS，物理师进行电子束野计划设计，采用标准源皮距100 cm照射。应注意靶区中心尽量设在照射野对称中心位置附近，以防止因偏心过大造成无法使用与其照射野大小相匹配的电子束铅模具[1]。利用计划系统的BEV(beam’s eye view)功能打印两张带有照射野十字中心线的DRR (digitally reconstructed radiograph)图，图像成像距离(即源片距)分别为95 cm(用于确定泡沫阳模中心)和100 cm(用于照射野大小验证)。

1.2.2 泡沫阳模制作：由网络生成的电子束模块文件传输至自动切割机系统进行模块切割，或利用数字化仪将DRR图上照射野轮廓输入计算机系统后再切割泡沫阳模(没有挡块屏蔽的照射区域)。Varian加速器电子束照射的源托距(源至托架挡块的距离)为95 cm，使用源片距为95 cm的DRR图制作模块，则所切割泡沫阳模与DRR图照射野比例为1∶1，两者相重合可对所切割阳模的大小进行初检验，并根据DRR图上的中心线标记出泡沫阳模的中心线，并标记好泡沫阳模的入射面及方向(按加速器枪-靶方向标记)。打开数字化仪的观片灯，将DRR图纸反放于观片灯上，泡沫阳模入射面朝下，与透过灯光映衬出的照射野轮廓相重合，沿图纸中心线在泡沫块四个方向的底缘标记四点，然后在入射面将四点作十字连线确定泡沫块中心，即电子束照射野中心。

1.2.3 确定电子束铅模具中心：在加速器托架上插入电子束限光筒，铅挡位置放入带有配套影子板的电子束铅模具。打开灯光野，在影子板上画出加速器灯光野十字中心线。

1.2.4 电子束铅挡制作：将画有加速器十字中心线的影子板与电子束模具夹在一起，倒置于台面，泡沫块正面朝下，注意摆正方向，使泡沫块上十字线与影子板上十字线重合，用铅块压住泡沫块，浇铸低熔点铅，待铅液凝固后，取下影子板和泡沫块，射野挡块即制作完成。制作流程如图1(A、B、C、D)所示。

若采用源片距与源托距不相等的DRR图制作电子束铅挡，因泡沫阳模大小与DRR图照射野不是1∶1比例，不能按照前面介绍的“泡沫阳模准备”步骤确定泡沫块中心，可以在切割泡沫阳模时选择带边框切割模式，切割机在边框外边缘可自动切割出中心线的位置标记，对应两点相连即可确定泡沫阳模中心。制作流程如图2(a、b、c、d)所示。

1.2.5 治疗摆位：加速器治疗机上按CT定位体位摆位，对准CT模拟定位参考中心，按计划单上的摆位坐标移床找到照射野中心，标记中心点十字线。插入限光筒，安放上电子束挡块，按计划输入治疗条件，调整源皮距为100 cm。在热塑膜表面按铅窗野投影标记出照射野轮廓。

图1 源片距与源托距相等情况下电子束铅挡制作流程Fig 1 The making flow of electron beam block in the equal distance of source-film and source-support

图2 源片距与源托距不相等情况下电子束铅挡制作流程Fig 2 The making flow of electron beam block in the unequal distance of source-film and source-support

1.2.6 治疗验证：(1)铅窗野与计划野符合性验证： 将源片距为100 cm的DRR图平放于加速器床面，调整床面到射线源距离为100 cm(源片距=照射距离=100 cm，保证了DRR图上照射野与实际照射野大小比例为1∶1)，并使加速器照射野中心十字线与DRR图十字线重合，在DRR图中心十字线的X1、X2、Y1、 Y2四个方向标记出铅窗野灯光投影边缘，再用游标卡尺分别测量四个方向的铅窗野投影边缘与DRR图上照射野之间的偏差。(2)照射野中心点位置验证： 按治疗体位到CT机上复位，将摆位得到的照射野中心点所在层面设为扫描“0”层面，按层厚和层间距均为2.5 mm扫描，扫描范围为照射野上下各5 cm，再将图像重建为0.625 mm层厚，作为“摆位CT图像”，通过网络将图像传输到3DTPS。在“计划CT图像”的照射野中心点层面选取几个解剖标记点，与“摆位CT图像”的“0”层面及前后层面相比对，找到相同层面，查看该层面与 “0”层面相差的层数，相差层数×0.625 mm即为实际治疗中心点与计划中心点在Y方向位置偏差值；X方向偏差可用计划系统中的测量工具直接测出。根据IEC标准：X方向为人体左右方向，Y方向为人体头脚方向，Z方向为人体前后方向。由于采用源皮距100 cm照射，腮腺癌为GA90°机架角90°照射，X方向不做误差统计，其余4例为机架角0°照射， Z方向不做误差统计。

2 结 果

电子束铅窗野与计划照射野能很好吻合。铅窗野与计划野符合性偏差为沿X1、X2、Y1、Y2四个方向上照射野边缘最大偏差≤1.7 mm，照射野中心点位置任一方向最大偏差≤2.2 mm，所有偏差均<3.0 mm，见表1。

表1 5例病例首次摆位误差验证结果Tab 1 The confirmation results of the first position error of five patients

3 讨 论

传统电子束放射治疗一般过程为：普通模拟定位机下定位，利用CT图像测量出肿瘤中心距参考解剖标志的距离，透视下定出肿瘤中心，再根据肿瘤大小外扩形成照射野，或直接根据体表可见肿物或触诊所扪及肿物大小外扩确定照射野；在病人体表画出照射野轮廓，在灯光野下将体表照射野轮廓描绘在有机玻璃模板上，记录源片距(射线源到有模板上表面的距离)，再按模板上轮廓制作电子束铅挡块(制作时不需考虑铅窗开口位置)，到直线加速器下摆位，使铅窗野与体表野相吻合，然后实施治疗。传统方法存在以下缺陷：(1)靶区位置和范围难以准确确定，易漏照或多照。(2)需按照体表照射野手工脱模板，增加了误差因素。(3)靶区剂量无法评估，射线能量给定及靶区实际受照剂量均不准确。(4)不能按肿瘤形状适形治疗。

采用3DTPS制作的电子束照射野计划实施治疗，与传统电子束治疗相比具有明显的优势：(1)可以精确确定病灶的位置和范围，可以更好地躲避重要器官。(2)直接用照射野DRR图或网络传输模块文件进行泡沫模块的切割，省去手工脱模板环节，减小误差。(3)在3DTPS中进行计划评估，电子束能量选择和靶区剂量相对更为准确。(4)可以多角度观察肿瘤形状，选择合适的入射角度，实现适形治疗。

3DTPS设计的电子束野计划，在治疗实施过程中不同于传统电子束治疗，应注意以下几方面：(1)传统电子束治疗摆位只需将铅窗野与体表野重合即可，而采用3DTPS设计计划，患者身上无照射野轮廓，只有CT模拟定位标记的参考定位中心，故计划执行需参照X线适形治疗的摆位模式，根据计划给出的摆位坐标，通过移床找到实际照射野中心，从而确定靶区位置。(2)电子束治疗的中心点只有于射线束垂直方向的体表一点，不同于X等中心照射的三点摆位法，这是由于电子束常规照射因受限光筒和剂量分布限制，一般采用固定源皮距单野照射方式[2](Varian加速器采用的是SSD=100 cm的照射方式)，故摆位应采用对十字中心与源皮距相结合的方法确保位置的准确性。(3)电子束照射因涉及到铅挡块因素，确保铅窗野中心与体表照射野中心(或加速器治疗中心)的一致性，是保证3DTPS设计的电子束治疗计划顺利实施的关键。在铅挡块制作环节，由于电子束限光筒在加速器上位置固定，配套使用的影子板在电子束挡块模具中的位置也是固定的(与挡块模具内嵌卡位)。这样在影子板上标记加速器射野中心，泡沫阳模按DRR图标记射野中心线，再使泡沫阳模中心与影子板标记中心相重合，便保证了制作出来的铅模中心与加速器治疗中心的一致性。

本组中对5例病例实测误差统计来看，利用治疗机灯光野投影验证射野挡块，铅挡野与计划野边缘偏移量在±3 mm以内，中心点位置偏差控制在3 mm以内，符合临床要求[3-6]，说明本方法是可行的。分析误差产生的原因，主要由铅模制作过程中的热丝切割误差、体表标记线受皮肤牵拉等因素影响。

对于配有自动多叶光栅的加速器，也可以按X线适形治疗方式制作单野适形计划，照射野形状由多叶光栅形成，通过网络传输到加速器上执行，按照CT定位的适形治疗方式摆位。根据计划坐标移床找到照射野中心，利用自动多叶光栅所形成的照射野的灯光投影，在患者体表标记照射野轮廓，再按常规电子束照射摆位治疗。

总之，利用3DTPS设计的电子束治疗计划，在实施过程中按照本文所介绍的方法，同时充分考虑到各个环节的影响因素，减少误差，可以保证肿瘤放射治疗精度，提高治疗的准确性和摆位的重复性，满足临床要求。

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