观察食管癌放疗CBCT校位前后的位移及肿瘤靶区匹配度

谷振芳等

【摘要】 目的 应用CBCT对食管癌放疗过程中的摆位误差进行测量，研究并分析针对食管癌患者而言，合理的CTV-PTV放外边界数据。方法 选取我院自2010年6月——2013年1月期间，住院部所收治的食管癌患者共计20例作为研究对象，患者均在图像引导下进行食管癌放疗治疗，CBCT图像采集过程当中，在三维匹配框当中与定位CT进行灰度值自动配准操作，配准数据显示某一方向误差超过3mm，则需要重新进行摆位。在线校位后再次行CBCT放疗治疗，按照相同的匹配方式与计划CT数据进行配准，对三维方向存在的摆位误差进行校准，在以上数据支持下，分析针对食管癌患者而言，合理的CTV-PTV放外边界数据。结果 CBCT校位前，20例食管癌患者左右方向摆位误差为（0.41±0.23）mm、垂直方向摆位误差为（0.25±0.16）mm、前后方向摆位误差为（0.31±0.19）mm。165组CBCT摆位误差数据当中，共有124组数据需要进行在线校位，所占比例为75.15%。CBCT校正后，20例食管癌患者左右方向摆位误差为（0.16±0.02）mm、垂直方向摆位误差为（0.114±0.03）mm、前后方向摆位误差为（0.12±0.06）mm。校位前数据与校位后数据对比存在显著差异，校位后数据明显低于校位前数据，差异显著（P<0.05），具有统计学意义。结论 在CBCT图像的引导作用之下行食管癌放疗可以显著控制食管癌患者放疗期间的摆位误差水平，缩小CTV-PTV放外边界，值得临床关注与重视。

【关键词】 食管癌；放疗；CBCT；肿瘤靶区

文章编号：1004-7484（2014）-02-0657-02

为进一步研究并分析针对食管癌患者而言，合理的CTV-PTV放外边界数据，本文针对我院自2010年6月——2013年1月期间，住院部所收治的食管癌患者共计20例作为研究对象，在三维治疗计划系统当中，利用所获取的165组CBCT摆位误差数据，对其进行了综合性分析，现总结并报告如下：

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取我院自2010年6月——2013年1月期间，住院部所收治的食管癌患者共计20例作为研究对象，患者均在图像引导下进行食管癌放疗治疗，共获取CBCT摆位误差数据共计165组。20例食管癌患者中，男性患者共计15例，女性患者共计5例，患者年龄在40-70周岁范围之内，平均年龄为（56.2±1.8）岁，平均病灶长度为（8.2±0.6）cm。所有患者食管癌病理类型均为鳞状细胞癌，病发部位为胸部中段，排除存在远处转移征象的患者。

1.2 方法

1.2.1 定位CT扫描 20例食管癌患者均取仰卧位体位，根据食管癌肿瘤位置应用真空垫进行固定。扫描前期在真空垫上标记与激光灯重合的“+”字线，作为三维坐标参考体系。应用16排螺旋CT扫描装置，在患者自主护理状态下，行3.0mm层厚的连续性CT扫描，自下颚下扫描至横隔为主。CT成像过程中，控制管电压水平为200kV，控制管电流水平为250mA，3.0mm层厚连续性CT扫描时间控制为5.0s，对靶区以及周边危机器官组织进行勾画，确定CTV后，在三维方向上分别外扩1.0cm，确定与之相对应的PTV边界。

1.2.2 CBCT图像采集 在机架持续旋转的过程当中，获取患者所扫描部位的连续性投影数据，通过反投影算法重建的方式获取对应的CBCT图像数据。患者在治疗床上接受标记点以及所对应激光的摆位，行扫描过程当中，CBCT固定自178°开始，沿顺时针方向旋转90°，生成对应的二维图像，通过重建的方式形成三维图像，转化对应的断面图像，以断面图像与计划CT图像进行三维匹配。CBCT图像采集过程当中，控制管电压水平为90kV，控制管电流水平为100mA，按照512字节×512字节单位进行矩阵重建，重建时间为20.0s。

1.2.3 图像配准 在OBI工作站上完成对CBCT采集图像以及定位CT扫描图像的配准工作，形成对应的三维摆位误差数据。考虑误差方向为：左右方向、垂直方向、以及前后方向。配准方式为：以自动灰度值配准为首选方案，结合手动微调，以确保数据的准确性。摆位误差的纠正限值設定为3.0mm，超过该限值，则对摆位数据进行重新调整。在线校位后再次行CBCT放疗治疗，按照相同的匹配方式与计划CT数据进行配准，对三维方向存在的摆位误差进行校准。

1.2.4 Mptv计算方法 按照Mptv公式对合理的CTV-PTV放外边界数据进行确定。即外放边界数据=2.5×总群体化系统误差标准差水平+0.7×总群体化随机误差均方根水平。

1.3 统计学方法 本文中的所有实验数据采用SPSS17.0软件进行统计学分析，组间比较经t检验，期间比较经X2检验，并以p<0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

CBCT校位前，20例食管癌患者左右方向摆位误差为（0.41±0.23）mm、垂直方向摆位误差为（0.25±0.16）mm、前后方向摆位误差为（0.31±0.19）mm。165组CBCT摆位误差数据当中，共有124组数据需要进行在线校位，所占比例为75.15%。CBCT校正后，20例食管癌患者左右方向摆位误差为（0.16±0.02）mm、垂直方向摆位误差为（0.14±0.03）mm、前后方向摆位误差为（0.12±0.06）mm。CTV-PTV放外边界应当为0.5cm、0.46cm、0.49cm。（注：以绝对值分析各个方向所对应的位移水平、以及系统误差水平，首选方案为自动灰度值配准，结合手动微调，以确保数据的准确性）。

结合Mptv公式计算现实：在CBCT校位前，CTV-PTV放外边界数据分别为1.0cm，0.9cm，1.0cm；在CBCT校位后，CTV-PTV放外边界数据分别为0.5cm、0.46cm、0.49cm。校位前数据与校位后数据对比存在显著差异，校位后数据明显低于校位前数据，差异显著（P<0.05），具有统计学意义，见表1。

3 讨 论

CBCT的发展与临床应用能够提供放疗靶区所对应的三维影像资料[1-3]，从而能够以肿瘤为对象，确定最为合理的放疗靶区，而并非传统意义上以体表标记为中心的放疗靶区，在提高肿瘤靶区匹配度方面效果突出[4]。同时，摆位误差是对放疗状态下，剂量分布准确性水平产生最直接影响的要素之一。在三维适形放疗方法以及调强放疗方法基础之上发展而来的图形引导放疗技术发展越来越快，成为了临床放疗治疗中的备选方案之一[5-6]。在针对食管癌患者进行调强放疗的过程当中，以图形引导放疗技术为载体，能够实现对摆位误差的修正与优化，校位后的CBCT能够显著提高食管癌患者放疗治疗位置的准确性以及肿瘤靶区的匹配度水平[7]，因此值得关注。

临床相关研究发现：在对CBCT采集图像以及CT扫描图像进行配准的过程当中，出现摆位误差的原因可以归集为以下几点：首先，患者呼吸运动以及心率的差异性；其次，真空垫固定状态导致患者局部皮下脂肪受到挤压，体位重复性难度较大；再次，两种不同扫描方式下的扫描层厚数据存在不一致的问题；再次，患者在接受数据采集过程当中，胸椎部位的扭曲程度导致图像配准过程中的靶区平移数据不一致[8]。在出现图像配准误差的情况下，以治疗中心为参考点，对其左右方向、垂直方向、前后方向超过设定限值的情况进行核对，通过再次校位的方式，控制该误差，提高CBCT放疗的准确性。

以上研究数据证实：在CBCT校位后，CTV-PTV放外边界数据分别为0.5cm、0.46cm、0.49cm。校位前数据与校位后数据对比存在显著差异，校位后数据明显低于校位前数据，差异显著（P<0.05），具有统计学意义。充分说明：在CBCT图像的引导作用之下行食管癌放疗可以显著控制食管癌患者放疗期间的摆位误差水平，缩小CTV-PTV放外边界，值得临床关注与重视。

参考文献

[1] 谢志原，王捷忠，瞿宜艳，等.食管癌图形引导的放射治疗（IGRT）6个自由度摆位误差研究[J].中国癌症防治杂志，2009，1（2）：127-129，133.

[2] 王艳阳，傅小龙，龚敏，等.电子射野影像仪与锥形束CT用于胸部肿瘤影像引导放疗的比较研究[J].中华放射医学与防护杂志，2009，29（6）：643-645.

[3] 郭和锋，彭逊，陈泽伟，等.TrueBeam锥形束CT验证食管癌放疗两种不同固定方法的摆位误差[J].医药前沿，2013，（7）：44-45.

[4] 李建成，王笑良，胡彩容，等.食管癌影像引导的放射治疗六维配准范围探讨[J].生物医学工程与临床，2010，14（1）：34-37.

[5] 许茜，祝淑钗，刘志坤，等.食管癌大体肿瘤靶区的体积分级与病理T分期的关系[J].中华肿瘤杂志，2010，32（6）：432-435.

[6] 侯栋梁，时高峰，高献书，等.磁共振弥散加权成像在食管癌大体肿瘤靶区勾画中的应用价值[J].中华放射肿瘤学杂志，2012，21（4）：343-347.

[7] 王金之，李建彬，王玮，等.基于放療中重复4D-CT扫描胸段食管癌肿瘤靶区体积变化的研究[J].中华放射医学与防护杂志，2013，33（4）：403-404.

[8] 王雅棣，吴凤鹏，刘青，等.早期食管癌肿瘤靶区勾画的方法研究[C].//中国第二届国际食管癌学术会议暨第八届全国食管癌学术会议论文集，2007：181-182.