射波刀影像引导系统临床应用优化

汪 胜，张 鑫，钱 伟，蔚 华，史立群

射波刀影像引导系统临床应用优化

汪 胜，张 鑫，钱 伟，蔚 华，史立群

目的：缩短射波刀影像引导配准时间和治疗时间，减少体位修正摄片次数，降低患者额外辐射吸收剂量。方法：分析射波刀治疗流程各个环节干扰影像引导系统临床应用的因素，给出优化方案；统计优化前后患者单次治疗时间及摄片次数数据，评估优化结果。结果：优化前，80例患者单次治疗时间为（60.54±10.52）min，摄片次数为（32.45± 9.93）次；优化后，72例患者单次治疗时间为（49.78±8.39）min，平均摄片次数为（23.26±7.42）次。优化前后单次平均治疗时间缩短22.3%（P＜0.001），单次平均摄片次数减少39.5%（P＜0.001）。结论：优化射波刀影像引导系统临床应用，可有效缩短射波刀治疗时间，减少影像引导摄片次数，降低患者额外辐射吸收剂量以及减少X线球管及影像探测板的损耗。

射波刀；影像引导系统；治疗时间；摄片次数；优化

0 引言

现代放射治疗技术快速发展，立体定向放射治疗（stereotactic radio therapy，SRT）在临床治疗中快速应用，其中影像引导技术（image guided radiotherapy，IGRT）大大提高了放射治疗照射靶目标的精确性，将放射治疗带向了精确制导的时代[1]。射波刀是目前全球最先进的立体定向放射治疗设备，其影像引导系统包括六维颅骨追踪（6D-skull）、脊柱追踪（X-sight spine）、金标追踪（fiducial）、同步呼吸追踪（synchrony）等多项先进技术，与传统放射治疗技术相比，在实时位置验证、影像引导及动态追踪病灶等方面具有较明显的技术优势。但是，射波刀高剂量、低分割、治疗计划射野多的优势特点[2]，也会导致平均治疗时间较长，临床治疗中若应用影像引导系统不力，为配准而反复摄片修正体位，势必会增加患者额外辐射吸收剂量，延长射波刀治疗时间。2003年，Romanelli等[3]就认为射波刀每次治疗的时间较长，推测其放射生物学效应可能会受到影响。应此，本文将探讨优化射波刀影像引导系统临床应用，在保证治疗精确性的前提下，缩短影像引导配准时间，缩短治疗时间；减少体位修正摄片次数，降低患者额外辐射吸收剂量。

1 资料与方法

1.1 病例资料

2013年3月至12月共152例治疗患者，其中脊柱追踪患者103例、六维颅骨追踪患者39例、呼吸同步追踪患者10例；患者为随机性选择，具有一般性、普遍性的原则。

1.2 设备仪器

G3射波刀：影像引导系统由2个装置于顶棚的kV级X线源和2个装置于治疗床左右侧的非晶硅平板探测器组成。治疗时由X线源曝光拍摄1组正交影像与CT扫描数字重建影像（digitally recon-structed radiograph，DRR）相比较，当追踪目标（骨骼或植入金标）进入到追踪范围内，影像引导系统会根据追踪目标的线性位移和旋转角度偏差，自动计算出患者体位与CT扫描体位在六维自由度的偏差，然后由控制台计算机驱动治疗床作相应的平移和转动（精度0.1 mm/0.1°），对患者体位进行修正，使其中3个平移位移偏差小于10 mm（可补偿偏差值，呼吸同步追踪为25 mm），左（右）旋转及头（脚）旋转偏差小于1°，顺（逆）时针偏差小于3°。最后再由机械臂根据六维自由度偏差数据作静态或动态修正。

1.3 优化方法

根据射波刀治疗流程（如图1所示），分析各个环节干扰影像引导系统临床应用的因素，给出优化方案。

图1 射波刀治疗流程

1.3.1 体位固定

射波刀使用热塑面模和真空负压成型垫固定患者体位。良好的模体制作可有效维持患者体位稳定，增强影像引导的稳定性，减少体位修正摄片次数。

优化方案：（1）引导患者放松情绪，采用患者舒适、舒展的体位制作模体；（2）制作模体时应让头模和体模紧贴患者皮肤直至模体完全塑形，为患者固定舒适的体位。

1.3.2 CT扫描

射波刀使用CT扫描获取患者定位影像，以此制订治疗计划，生成DRR，作为影像引导系统定位配准基准图像。因此CT影像和扫描体位将影响治疗时患者体位修正与影像配准难度。

优化方案：（1）使用水平仪测量CT适配器水平度，保证适配器水平放置；（2）引导患者放松身体，使患者CT扫描体位与体位固定时一致；（3）对于体部治疗患者（特别对采用静态追踪方式患者），嘱咐其在CT扫描时平稳呼吸屏气；（4）CT扫描曝光参数采用120 kV、400 mA标准。

1.3.3 治疗计划设计

射波刀使用multiplan TPS软件，由导入CT影像、勾画靶区、选取配准中心、设计治疗计划、传输治疗计划等步骤组成。其中配准中心位置选取决定了DRR影像追踪目标位置。如图2所示，箭头所指配准中心位置膈肌的位移运动可改变追踪范围内生理构造，造成相关追踪区域错误节点率升高，增加了影像配准的难度。

图2 CT中心位置对影像引导的影响

优化方案：增强追踪目标的稳定性和可辨识性。（1）对于颅骨追踪患者，配准中心选取应使追踪范围包含90%以上颅骨；（2）对于脊柱追踪患者，配准中心应尽量选取结构完好、辨识度高的椎体，同时注意避开周围活动组织的影响；（3）金标追踪及呼吸追踪患者注意选取金标的个数及位置间隔，应易于辨识。

1.3.4 治疗前准备

由于患者多数是第一次接受射波刀治疗，因此容易出现恐惧紧张等负性情绪，导致治疗时身体僵化，抗拒体位修正，致使反复摄片修正体位。同时，肿瘤疾病所致的咳嗽、疼痛、不由自主活动等症状同样会导致影像追踪治疗中断，延长治疗时间。

优化方案：（1）术前宣教：针对患者性格特征采取不同的心理疏导方式，纠正患者负性情绪，消除恐惧心理，使患者以乐观积极的态度配合治疗；（2）治疗前护理：针对患者的咳嗽、疼痛、不自主活动等症状，按医嘱给予对症处理，以达到止咳、平喘、镇静的作用，减少患者治疗时的活动度[4]。

1.3.5 治疗实施

射波刀治疗实施由治疗前影像引导配准和治疗中动静态影像追踪治疗完成。其中治疗前摆位对于影像配准难度有直接影响，治疗中影像曝光参数及追踪参数的选择对影像引导精确性和稳定性产生重要影响。

优化方案：（1）加强治疗前摆位，力求使患者体位与CT扫描时一致，首次治疗患者，要求主管医师、物理师、技师和护师同时在场配合指导摆位，保证配准中心与影像中心位置最为接近。（2）选择合适的曝光参数：颅骨追踪患者，曝光参数选择为电压88～92 kV、电流100 mA、曝光时间100 ms；体部治疗患者，按颈、胸、腰部曝光参数可分别选择为（75 kV、75 mA、75 ms）、（80～120 kV、100 mA、100 ms）、（100～120 kV、100 mA、100 ms）；同步呼吸追踪和肺追踪方式中因患者曝光过程中存在呼吸运动，为避免金标或肿瘤运动对影像质量的影响，曝光时间应尽量选择短些（50 ms），且A、B球管应选择相同的曝光时间[5]。（3）选择合适的追踪参数：尽量选择射波刀默认的追踪参数，摄片频率选取每8～15条射束验证1次，或治疗开始阶段验证少一些，后期多一些[6]。

1.4 统计数据

使用Excel表格记录优化前后患者单次治疗摄片次数及治疗时间，评估优化结果。

2 结果

统计优化前后患者单次治疗摄片次数及治疗时间（如图3所示）。未优化影像引导系统应用前（2013年3月至7月）份治疗患者80例（脊柱追踪51例、颅骨追踪21例、呼吸追踪8例），治疗分次数333次，单次治疗时间最短为30 min，最长为120 min，单次治疗时间为（60.54±10.52）min，单次治疗摄片次数最少为12次，最多为100次，单次治疗摄片次数为（32.45±9.93）次；优化影像引导系统应用后（2013年8月至12月）治疗患者72例（脊柱追踪52例、颅骨追踪18例、呼吸追踪2例），治疗分次数298次，单次治疗时间最短为30 min，最长为75 min，单次治疗时间为（49.78±8.39）min，单次治疗摄片次数最少为12次，最多为53次，单次治疗摄片次数为（23.26± 7.42）次（见表1）。

图3 优化前后单次治疗摄片次数及治疗时间

表1 优化前后患者单次治疗摄片次数及治疗时间的比较（±s）

表1 优化前后患者单次治疗摄片次数及治疗时间的比较（±s）

注：优化前后单次治疗平均摄片次数及治疗时间差异有显著统计意义（P＜0.001）[7]

组别 治疗病例数 治疗分次数 单次治疗摄片次数单次治疗治疗时间/min优化前 80 333 32.45±9.93 60.54±10.52优化后 72 298 23.26±7.42 49.78±8.39

由表1分析可得，优化射波刀影像引导系统临床应用前后，患者单次治疗时间平均缩短约10 min，缩短治疗时间的幅度为22.3%；单次治疗摄片次数平均减少约9次，减少体位修正摄片次数的幅度为39.5%。

3 讨论

影像引导技术是射波刀立体定向放射治疗精确执行的基础技术之一。在临床实践中，我们通过不断优化射波刀治疗术前宣教、摆位、曝光及追踪参数选取等措施来获取高质量且稳定的影像引导图像，有效缩短射波刀单次治疗影像引导配准时间约10 min，减少体位修正摄片次数约10次。根据美国医学物理学家协会AAPM TG75号报告[8]，影像引导每次摄片在影像中心处的剂量为0.1～2.0 mGy，取射波刀治疗分次中位数为4次，减少摄片次数10次可减少患者额外辐射吸收剂量4～80 mSv。国内董洋等[9]的研究认为，射波刀影像引导系统单次摄片对患者产生约0.5～385 μGy的额外电离辐射吸收剂量，取治疗分次中位数为4次，减少摄片次数10次可减少患者额外辐射吸收剂量约20 μSv～15 mSv；徐慧军等[10]的研究认为,射波刀kV级影像系统提高了照射精度，但也给患者带来了不同大小的额外辐射剂量；同时，Romanelli等[3]的研究指向射波刀治疗的时间较长，推测其放射生物学效应可能会受到影响。可见，研究减少射波刀治疗体位修正摄片次数和缩短配准时间，可降低患者额外辐射吸收剂量，对提高患者临床治疗效果及治疗体验均是非常有益的探索。同时，影像引导系统X线球管和影像探测板均有使用寿命，优化影像引导系统临床应用可以延长射波刀影像引导设备使用寿命、提升射波刀治疗效率，让治疗设备可以更好地造福于肿瘤患者。

[1]郝春成.影像引导放射治疗的应用及进展[J].实用肿瘤学杂志，2010，24（5）：487-489.

[2]王志震，袁智勇.射波刀—低分割单次大剂量立体定向放射治疗的最佳执行者[J].中国肿瘤临床，2009，36（4）：234-237.

[3]Romanelli P，Heit G，Chang S D，et al.CyberKnife radiosurgery for trigeminal neuralgia[J].Stereotact Funct Neurosurg，2003，81（14）：105-109.

[4]卢幻真，唐阳，李枕丞，等.射波刀治疗过程中出现E-Stop的原因分析及对策[J].中国医学创新，2012，9（36）：121-122.

[5]王境生，李丰彤，董洋，等.第三代射波刀系统影像曝光参数的选择[J].中华放射肿瘤学杂志，2012，21（4）：400.

[6]李兵，鹿红，朱锡旭.新一代全身肿瘤立体定向放射外科技术——射波刀[J].医学研究生学报，2010，23（4）：435-439.

[7]伯纳德·罗斯纳.生物统计学基础[M].孙尚拱，译.北京：科学出版社，2004：267-269.

[8]Murphy M J，Balter J，Balte S，et al.The management of imaging dose during image-guided radiotherapy：report of the AAPM task group 75[J].Med Phys，2007，34（10）：4 041-4 063.

[9]董洋，李丰彤，王境生，等.射波刀图像引导系统额外吸收剂量评估[J].中华放射肿瘤学杂志，2013，22（2）：154-156.

[10]徐慧军，李玉，张素静，等.射波刀治疗中患者拍摄的千伏级影像数量统计及受到的剂量评估[J].中国现代医药杂志，2013，15（1）：4-6.

（收稿：2014-02-25 修回：2014-06-11）

Clinical optimization of Cyberknife image-guided system

WANG Sheng,ZHANG Xin,QIAN Wei,WEI Hua,SHI Li-qun
（Cyberknife Center,the 117th Hospital of the PLA,Hangzhou 310013,China）

ObjectiveTo shorten cyberknife image-guided localization registration time,decrease the position correction shoot times and reduce additional radiation absorbed dose to patients.MethodsThe factors influencing the clinical application of cyberknife image-guided system were analyzed,and then some optimization scheme was put forward.The optimization results were evaluzed by summarizing the treatment time and shoot times.ResultsBefore optimization,80 patients had the mean treatment time(60.54±10.52)min and the shoot times(32.45±9.93);after optimization,72 patients had the mean treatment time(49.78±8.39)min and the mean shoot times(23.26±7.42).The optimization made the mean treatment time decreased by 22.3%(P＜0.001)and the mean shoot times reduced by 39.5%(P＜0.001).Conclusion Optimized application of cyberknife image-guided system can effectively shorten treatment time and shootnumbers, reduce additional radiation absorbed dose to patients,decrease the loss of X-ray tube and the image detection plate. [Chinese Medical Equipment Journal，2015，36（1）：90-92]

Cyberknife;IGRT;treatment time;shoot times;optimization

R318.6；TH774

A

1003-8868（2015）01-0090-03

10.7687/J.ISSN1003-8868.2015.01.090

汪 胜（1986—），男，物理师，主要从事射波刀立体定向放射治疗方面的研究工作，E-mail：443404538@qq.com。

310013杭州，解放军117医院射波刀中心（汪 胜，张 鑫，钱 伟，蔚 华，史立群）

钱 伟，E-mail：qwhz117@163.com