CBCT在放射治疗摆位中的临床应用

陈 丽 武文娟 花 威 袁一枫 陈婷婷

随着三维适形、调强放疗技术的广泛应用，摆位的准确性也要求更高。我院VARIAN IX直线加速器机载影像系统(On Board Imager，OBI)放疗时可以实行锥形束CT(cone beam CT，CBCT)扫描，产生的容积图像能与治疗计划的三维重建图像进行三维方向上的对比，得出摆位误差，并且计算临床靶区(CTV)～计划靶区(PTV)外放范围，为临床精确治疗提供依据。我们采用CBCT在线研究头颈部肿瘤和胸部肿瘤放疗时摆位误差，为计划靶区外放提供参考数据。

1 资料与方法

1.1 一般资料

2011年4月至2011年11月采用适形调强治疗的头颈部肿瘤患者40例，其中颈段食管癌19例，鼻咽癌14例，下咽癌3例，喉癌4例，共行CBCT扫描135次。胸部肿瘤患者52例，其中胸段食管癌47例，肺癌5例，共行CBCT扫描211次。头颈部肿瘤患者均采用头颈肩型热塑模固定，胸部肿瘤患者均采用体部热塑模固定，模拟机确定等中心，CT轴位扫描，层厚5 mm，应用瓦里安Eclipse 8.6计划系统制定带CBCT验证的放射治疗计划。

1.2 摆位配准

患者治疗时，技师在等中心激光线的引导下进行摆位，对准体表十字线。摆位时，患者的着装、体位应与制作热塑膜固定和CT扫描时一致。摆位完成后行CBCT扫描。扫描所得图像与治疗计划CT图像先用软件自动匹配，再由有经验的医师参照明显的骨性标志手动配准，直到在水平、冠状、矢状面上获得最佳重叠为止。配准得出前后、头脚、左右方向的数值，对头颈部肿瘤任一方向大于3 mm，胸部肿瘤任一方向大于5 mm的患者接受移床，纠正摆位误差。

1.3 统计方法

采用SPSS13.0计算所有CBCT配准结果的均值和标准差。根据Bijhold［1］等推荐，系统误差(∑)用所有分次摆位误差的平均值表示，随机误差(σ)用所有分次摆位误差的标准差表示。

2 结果

头颈部肿瘤患者3个方向的均数差别很小，前后方向的最大偏差值高达7 mm，且向正方向即源皮距偏大方向移动占97.15%，差异明显。3个方向大于3 mm移动偏差的均在10%以下。胸部肿瘤患者的头脚方向摆位误差最大，最大偏差值8 mm，大于5 mm的达21.74%，见表1。根据 Stroom 等［2］研究 PTV 外放=2∑+0.7σ，其表明99%的CTV受到95%的处方剂量。计算头颈部肿瘤CTV～PTV即Margin的前后、头脚、左右方向分别为 4.94 mm、4.19 mm、4.43 mm，胸部肿瘤Margin的前后、头脚、左右方向分别为4.28 mm、8.81 mm、5.15 mm。

表1 头颈部和胸部肿瘤CBCT误差分析

3 讨论

随着适形调强放射治疗技术的发展，放疗质量更加与影像诊断、靶区定位和勾画及治疗验证密切相关，其中治疗时等中心位置的误差仍然是影响治疗精度的主要原因［3］。治疗时强调摆位精度的目的在于重复模拟定位时的体位，以达到重复计划设计时确定的靶区与射野的空间关系，保证射线束与靶区的适形度。患者的摆位误差、器官运动和变形、机械相关误差均阻碍着计划的精确实施，也是考虑PTV大小的主要因素。国内外很多专家也一直致力于减少摆位误差，提高摆位精度［4～6］。摆位误差包括系统误差和随机误差。系统误差具有规律性和重复性，主要因机器设备精度下降和不同技术员的摆位标准不同所致。随机误差具有随机性，主要与机器设备的不稳定、每次摆位时患者体位变动和技术员的操作误差有关。对于与重要危及器官紧密相邻的靶区，摆位精度更加重要，否则会大大增加其损伤的风险。CBCT作为新型的图像引导放射治疗(image guided radiation therapy，IGRT)的利器，可以及时准确发现实际摆位与治疗计划摆位之间的偏差，并能够通过在线移床来修正等中心位置准确完成治疗。CBCT与电子射野影像装置(electronic portal imaging device，EPID)相比具有图像质量清晰，采集配准方便;患者吸收剂量较小，自动化程度高等优点。CBCT图像与定位CT图像不仅可以进行骨性标志配准，而且还可以进行三维低密度组织(如:实体肿瘤GTV)配准，为医师实时观察GTV变化，及时做靶区调整提供良好依据。KV级CBCT采集一次图像致患者吸收剂量远小于EPID。据相关文献报道［7］:采集一副标准模式的 CBCT图像，头部需9 cGy，体部需3.8 cGy，而低剂量模式吸收剂量仅为标准模式的20%。因此患者每周一次CBCT位置验证对吸收剂量的累加影响可以忽略不计。

我们对135次头颈部肿瘤患者CBCT扫描数据分析，Margin的前后、头脚、左右方向分别为4.94 mm、4.19 mm、4.43 mm，与杨波等的报道数据相近［5］。而Humphreys等［8］总结出 CTV ～ PTV 外放:左右 2.9 mm、前后2.6 mm、头脚为3.3 mm，推荐设计头颈部肿瘤的IMRT计划时，CTV～PTV外放为3 mm。Suzuki等［9］分析22例头颈部肿瘤IMRT过程中放疗分次内和放疗分次间运动，推荐CTV～PTV外放为5 mm，本研究结果与其相近。从误差幅度发生频率的统计来看，大于3 mm的误差在3个方向上的发生率分别为9.43%、5.71%、8.57%，基本相当，而前后方向，向后偏离的占97.15%，可能与头颈部肿瘤等中心选定的位置一般在人体表面曲面弧度较大位置有关。此外，我们还对211次胸部肿瘤瘤患者CBCT扫描数据分析，计算得到Margin的前后、头脚、左右方向分别为4.28 mm、8.81 mm、5.15 mm，小于杨波报道的11 mm、12 mm、7 mm，与郭明芳等［10］报道的 5 mm、10 mm、5 mm相近。从表1中可见胸部肿瘤的摆位误差中最大偏离值、大于5 mm百分比均是头脚方向最大。胸部肿瘤多采用体部热塑膜固定，需患者双肘抱头，且标记十字线是画在热塑膜上的，体表仅有中位线标记，患者在重复摆位时双臂不同的伸展度容易导致等中心头脚方向在CT图像上的偏离。在做CBCT时如若出现较大的等中心偏差还能够反馈出模拟机定位激光线的精度问题，为质量控制提供监督机制。我们就因一患者CBCT结果等中心误差较大发现模拟机的十字线板与激光线偏差大于2 mm，及时校正保证了放疗质量。

系统误差和随机误差的来源说明不同的放疗设备、固定装置、技师、摆位方法测量统计出的摆位误差和计算的Margin的大小也不尽相同，故本研究计算的Margin大小只适用于本院的VARIAN IX型加速器，主管医师在勾画靶区时应结合实际情况而定。通过对CBCT的使用，我们认为使用CBCT在线或离线指导摆位误差的修正是非常有意义的。应用该系统可以提高摆位的精度，减少摆位的不确定性，并能一定程度反馈设备质量控制的精度。

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