利用MVCT图像引导技术分析肝脏恶性肿瘤放疗不同体位固定方式的摆位误差

丁伟杰， 曾昭冲， 孙　菁， 陈一兴

复旦大学附属中山医院放疗科， 上海　200032



·短篇论著·

利用MVCT图像引导技术分析肝脏恶性肿瘤放疗不同体位固定方式的摆位误差

丁伟杰， 曾昭冲， 孙菁， 陈一兴

复旦大学附属中山医院放疗科， 上海200032

[摘要]目的： 在螺旋断层放疗中，应用兆伏级高能X线计算机体层摄影(MVCT)图像引导技术，分析肝脏恶性肿瘤放疗中患者两种不同体位固定方式的摆位误差。方法： 收集2015年3月至10月进行螺旋断层放射治疗的40例肝脏恶性肿瘤患者的摆位数据，将其分为体模组和体架组。每次治疗前进行MVCT扫描，获得相应的线性摆位误差和旋转摆位误差。对两组摆位数据进行均值方程t检验。根据外扩公式M=2.5Σ+0.7δ，计算PTV外扩边界值。结果： 两组X轴、Z轴上的的摆位差异有统计学意义(t=22.02、2.56，P=0.04、0.01)，Pitch 、Yaw上的摆位差异亦有统计学意义(t=22.16、2.26，P=0.03、0.02)。体模组PTV外扩边界值为8.29、9.87、7.72 mm；体架组PTV外扩边界值为4.81、5.27、4.57 mm。结论： 螺旋断层放疗中，MVCT图像引导技术可以很好地提高肝脏恶性肿瘤患者的放疗精度；体架固定能够更好地固定肝脏恶性肿瘤患者，在治疗时，其产生的摆位误差明显小于体模固定，且能缩小PTV边界。

[关键词]肝脏恶性肿瘤；兆伏级高能X线计算机体层摄影；摆位误差；外放边界

在中国，每年因肝脏恶性肿瘤而死亡的患者大约有50万，新发和死亡的肝脏恶性肿瘤患者占全球的50%以上[1]。由于肝脏恶性肿瘤早期症状不典型，大多数患者对自己的病情不重视，导致就诊时已属中晚期，错过最佳手术时间，手术切除率也降至20%[2]。手术、化疗、放疗是治疗肝脏恶性肿瘤的三大利器，其中，在放射治疗中，设备更是治疗的关键。螺旋断层放射治疗(helical tomotherapy，HT)系统是世界上唯一采用螺旋CT扫描治疗癌症的放射治疗设备。HT系统通过对患者进行兆伏级高能X线计算机体层摄影(MVCT)扫描，自动调整摆位误差，降低肿瘤周围正常组织的放射剂量，提高治疗精度。在放疗时，计划靶区体积(PTV)的外扩范围也是降低摆位误差、提高治疗精度的有效方法之一。本研究通过比较肝脏恶性肿瘤患者断层放疗过程中两种不同固定方式产生的摆位误差，为肝脏螺旋断层放疗体位固定方式的选择提供参考。

1资料与方法

1.1一般资料选择我院2015年3月至10月接受螺旋断层放疗的肝脏恶性肿瘤患者40例。将其分为两组，每组20例。体模组，男性18例，女性2例；年龄38～82岁，平均(56.95±8.61)岁。体架组，男性17例，女性3例；年龄40～83岁，平均(55.15±9.19)岁。

1.2体位固定及图像采集采用德国西门子大孔径CT模拟定位机、螺旋断层放射治疗机及配套的TOMO计划制作系统。患者采用真空负压袋或体架进行体位固定，并于CT扫描前在计划治疗范围内的皮肤上标记3个十字参考中心点。利用大孔径CT对患者进行常规或增强扫描，得到患者腹部定位图像，用DICOM 3.0接口将图像传送到TOMO系统。

1.3治疗计划的设计与摆位误差的记录先由放疗医师勾画正常组织范围和靶区，再由物理师优化放疗计划。根据优化的治疗计划，完成HT。患者治疗前按CT定位摆位，然后进行MVCT扫描，扫描能量为3.5 MV。扫描后，用TOMO自带的匹配软件将MVCT图像与CT定位图像融合，并对融合图象进行自动与手动调节，分别记录左右(X轴)、前后(Y轴)、上下(Z轴)方向上的线性摆位误差和倾斜(Pitch)、旋转(Roll)、偏离(Yaw)的旋转摆位误差值。调整完毕后进行治疗。

系统误差:

随机误差:

2结果

40例患者共进行745次MVCT扫描。体模组进行405次，平均每例患者20.25次。体架组进行340次，平均每例患者17次。体模组与体架组的线性摆位误差和旋转摆位误差见表1。体模组与体架组的线性PTV外扩值见表2。

表1　两组患者MVCT线性与旋转摆位误差　　n=20

表2　两组患者线性摆位误差值的PTV外扩边界值　n=20

3讨论

目前认为，手术切除是肝癌治疗的唯一方式。但是，肝癌患者早期诊断难度较大，发现时病情已是中晚期。对于晚期肝癌，应采用手术、化疗、放疗联合治疗方式。HT是用6 MV的X射线机进行螺旋调强放射治疗，利用3.5 MV的X射线对患者体位进行MVCT图像引导[5]。本研究应用螺旋断层放疗的MVCT技术，比较体模固定与体架固定在肝脏恶性肿瘤放疗过程中产生的摆位误差。

本研究中，在线性摆位误差方面，体架固定患者与体模固定患者在X轴和Z轴方向上的摆位误差不同，Y轴方向上摆位误差相似。分析原因，可能主要为体架固定减少了患者与治疗床板间在X轴方向上的移动度，其中腹部加压又使Z轴上的移动范围减小；而Y轴方向上，体膜和体架均不能很好地固定患者，因此两组差异不明显。这表明，肝脏恶性肿瘤患者在TOMO治疗时产生的Y轴摆位误差与采用体模或体架无关。TOMO治疗过程中，可采用MVCT扫描纠正摆位误差。由此说明，采用合适的体位固定方式配合MVCT扫描可以明显提高放疗时的摆位精度，这与黄娜等[6]、屈超等[7]的结论一致。此外，患者的呼吸也会对放疗摆位误差产生影响，主要与患者对治疗设备与治疗过程不了解而造成的情绪紧张与呼吸不平稳有关，与张秀甫等[8]的结论一致。

本研究中，在旋转摆位误差方面，体模组的Pitch和Yaw两个方向上的旋转误差明显大于体架组，与刘利彬等[9]的研究结果相同。主要原因可能为：(1)患者皮肤松弛，造成体表定位线出现偏差；(2)患者在躺入体模时背部没有与体模充分贴合而造成空隙；(3)患者动作迟缓，不能完全配合摆位；(4)患者肺功能减退，呼吸不平稳。

在放射治疗中，摆位误差是影响PTV外扩边界的主要因素。本研究中，体架组PTV外扩边界值较体模组在 X轴、Y轴、Z 轴上分别减少3.48 mm、4.60 mm、3.15 mm。这与朱娟等[10]分析得出的在X轴、Y轴、Z 轴上的PTV外扩边界值相似，分别为3.24 mm、3.59 mm、3.02 mm；也与高吉福等[11]胸腹部肿瘤调强放疗中在X轴、Y轴、Z 轴上的PTV外扩边界相似，分别为3.06 mm、4.30 mm、5.76 mm。上述结果说明体架结合真空垫固定可以有效缩小PTV边界，缩短临床靶区(CTV)与PTV的间距，降低危及器官的放射受量，从而减少放疗并发症。除摆位误差外，PTV外扩边界的影响因素还包括图像扫描质量、体内脏器活动幅度、空腔脏器充盈程度等。因此，PTV外扩边界的控制还有待进一步研究。

综上所述，螺旋断层放射治疗中，碳纤维体部固定架结合真空垫能更好地固定患者，有效减少三维线性和旋转摆位误差，缩小PTV外扩边界，从而减少正常组织放射受量，并提高放疗范围的精度。

参考文献

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[3]Remeijer P, Geerlof E, Ploeger L,et al.3-D portal image analysis in clinical practice: Anevaluation of 2-D and 3-D analysis techniques as applied to 30 prostate cancer patients[J].Int J Radiat Oncol Biol Phys, 2000,46(5):1281-1290.

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[6]黄娜，康盛伟，秦远，等. CBCT在腹部肿瘤放疗摆位误差测量中的应用价值[J]. 实用癌症杂志, 2015,30(3):426-428.

[7]屈超，梁广立，刘桂芝，等. 应用锥形束CT评价各部位肿瘤调强放疗的摆位误差[J]. 实用医学杂志, 2015,31(9):1488-1492.

[8]张秀甫，刘永琴，郭瑞嵩. 不同部位肿瘤患者在立体定向放射治疗中摆位误差分析及控制方法[J]. 中国实用医刊, 2015, 42(9):98-100.

[9]刘利彬，吴君心，瞿宜艳，等. 应用CBCT研究胸腹部肿瘤IMRT两种体位固定技术的摆位误差[J]. 中华放射肿瘤学杂志, 2014, 23(1):48-52.

[10]朱娟，董洪敏，王文玲，等. 应用锥形束CT研究椎骨转移瘤的放疗摆位误差及PTV外扩边距[J]. 中华放射医学与防护杂志, 2015, 35(10):764-766.

[11]高吉福，汪智勇. 胸腹部肿瘤调强放疗首次摆位误差的分析[J]. 医疗装备, 2016, 29(6):41-42.

[本文编辑]李子卓， 姬静芳

[收稿日期]2016-04-07[接受日期]2016-05-10

[作者简介]丁伟杰，技师. E-mail: eisonhower01@163.com

[中图分类号]R 815.2

[文献标志码]A

Analysis of positioning deviation of different body position fixing methods for hepatic carcinoma patients with radiotherapy by MVCT

DING Wei-jie, ZENG Zhao-chong, SUN Jing, CHEN Yi-xing

Department of Radiotherapy, Zhongshan Hospital, Fudan University, Shanghai200032, China

[Abstract]Objective： To analyze the positioning deviation of two different body position fixing methods for hepatic carcinoma patients by meta-voltage computed tomography (MVCT).Methods： The positioning data of 40 hepatic carcinoma patients treated by helical tomotherapy during March to October, 2015 in our Department of Radiotherapy were collected and divided into two groups: users of carbon fiber fixator with vacuum pad (Group C) and users of the vacuum bag (Group V). MVCT scan was performed before each treatment, and the amount of both linear and rotary positioning deviation was obtained. The two sets of data were compared through mean functional t-test. Finally, PTV extended boundary was calculated according to the extension formula M=2.5Σ+0.7δ. Results： From deviation direction of linear positioning, the differences of X-axis and Z-axis on two sets of data had statistical significance (t=22.02, 2.56; P=0.04,0.01; P<0.05). From deviation direction of rotary positioning, the differences of Pitch and Yaw on two sets of data also had statistical significance (t=22.16, 2.26; P=0.03, 0.02; P<0.05). PTV extended boundary of Group V were 8.29 mm, 9.87 mm and 7.72 mm. PTV extended boundary of Group C were 4.81 mm, 5.27 mm and 4.57 mm. Conclusions： In helical tomotherapy, MVCT image guidance technology could enhance the accuracy of radiotherapy for hepatic carcinoma patients. Compared with vacuum bag, carbon fiber fixator could fix the patients better, which could reduce positioning deviation and PTV boundary.

[Key Words]hepatic carcinoma; MVCT; positioning deviation; extended boundary