应用KV—CBCT校正直肠癌IMRT摆位误差的研究

宋伟男+王波+张建旭

【摘要】 目的 使用千伏级锥形束CT（KV-CBCT）实时在线校正直肠癌调强适形放疗（IMRT）的摆位误差， 确定直肠癌患者放疗计划外扩边界的范围， 分析体质量差别对摆位的影响。方法 42例接受IMRT的直肠癌患者， 按照体质量指数（BMI）分为A组（BMI≥24 kg/m2）和B组（BMI<24 kg/m2）， 各21例。将CBCT 与计划CT图像进行灰度自动配准， 计算摆位误差并进行在線评价。结果 42例患者在X轴（左右）、Y轴（头脚）、Z轴（前后）方向摆位误差分别为（1.1±2.3）、（2.1±5.0）、（-1.1±2.2）mm， 外放边界为5.3、10.9、5.7 mm。A组患者在Y方向摆位误差较B组增大， 差异有统计学意义（P<0.05）。两组在X、Z方向摆放误差比较差异无统计学意义（P>0.05）。结论 应用KV-CBCT在线校正可减小直肠癌患者摆位误差， 并利用摆位误差估算放疗摆位外扩边界值， BMI大者应适当增加外扩边界。

【关键词】 直肠癌；锥形束CT；调强放疗；摆位误差

DOI：10.14163/j.cnki.11-5547/r.2017.22.014

【Abstract】 Objective To determine the scope of external boundary expansion for radiotherapy planning and analyze the impact of body mass difference on setup by using kilovoltage cone beam CT （KV-CBCT） for real-time online correction of setup errors of rectal cancer in three dimensional intensity modulated radiation therapy （IMRT）. Methods A total of 42 rectal cancer patients with IMRT were divided by body mass index [BMI， weight/height （kg/m2）] into group A （BMI≥24 kg/m2） and group B （BMI<24 kg/m2）， with 21 cases in each group. The CBCT was automatically registered with the planned CT image， and the position error was calculated and evaluated on-line. Results 42 patients had setup error at X axis （left and right）， Y axis （head and foot） and Z axis （front and back） respectively as （1.1±2.3）， （2.1±5.0） and （-1.1±2.2） mm， and the margin were 5.3， 10.9， 5.7 mm. Group A had larger setup error at Y axis， and the difference had statistical significance （P<0.05）. Both groups had no statistically significant difference in setup error at X and Z axis （P>0.05）. Conclusion Application of KV-CBCT online correction can reduce the setup errors of rectal cancer patients and estimate the external expansion boundary values of radiotherapy settings by using the position error， and the external expansion boundary of larger BMI should be increased appropriately.

【Key words】 Rectal cancer； Cone beam CT； Intensity modulated radiation therapy； Setup error

近年来， 随着计算机成像技术的飞速发展和放疗设备的更新换代， 放射治疗正快步进入精确放疗时代。图像引导放疗（IGRT）是一种实时、在线成像技术跟IMRT的完美结合， 能够快速高效地给出实际治疗位置跟计划靶体积的配准差异并及时对摆位误差作出调整， 在保证计划靶区高剂量的同时， 有效地规避了周围正常组织超量照射[1]， 因而深受欢迎。直肠癌由于位于盆腔下部的狭窄部位， 和小肠、膀胱等敏感器官相毗邻， 对射线的剂量分布有着较高的要求， 是首批引入IGRT、经验技术相对成熟并取得良好效果的癌种之一， 本文通过分析直肠癌摆位过程中在X、Y、Z轴三个方向上摆位误差数据、外扩边界和校正方法， 以期为临床决策提供参考依据。现报告如下

1 资料与方法

1. 1 一般资料 回顾性分析2016年8～9月在青岛中心（肿瘤）医院经病理学确诊并接受放疗的42例直肠癌患者资料， 年龄22～79岁， 中位年龄55岁；KPS评分≥70分。患者均为首次放疗即接受KV-CBCT者， 以后视情况每周或每2周行1次KV-CBCT。患者按照BMI分为A组（BMI≥24 kg/m2）和B组（BMI<24 kg/m2）， 各21例。

1. 2 摆位固定 设备为Electa Synergy IGRT加速器。跟CT定位时一致， 患者在治疗前1 h被要求清空膀胱内尿液， 然后饮下温开水800 ml， 憋尿使膀胱处于充盈状态。患者呈仰卧位躺在负压真空垫上， 双手上举交叉握住位于头顶上部的手柄， 依据计划单上的X、Y、Z轴数据， 通过移动治疗床， 借助弓形尺和三维激光线将病灶中心置于等中心点处， 并告知患者保持体位不變， 摆位完毕， 等待验证及治疗。

1. 3 图像校准及误差校正 Electa Synergy加速器装载千伏（kV）级X线容积成像（XVI）系统， 启动KV-CBCT后， 机架行200°弧形扫描， 采集CBCT图像， 利用XVI系统重建后得到全盆腔冠状、矢状、横截面的CT图像， 借助耻骨联合、骶髂关节、双侧髂骨上缘等骨性标志， 跟计划CT图像配准， 系统会自动给出左右（X轴）、头脚（Y轴）、前后（Z轴）方向上的平移误差， 可通过移动治疗床实时在线予以校正。摆位误差由系统和随机误差构成， 计划外放边界Mptv=2.5Σ+0.78δ。

1. 4 统计学方法 采用SPSS13.0统计软件进行数据处理。计量资料以均数±标准差（ x-±s）表示， 采用t检验。P<0.05表示差异具有统计学意义。

2 结果

2. 1 摆位误差及计划扩边值 42例患者共行CBCT 176次， 摆位误差及其靶体积扩边值见表1。

2. 2 体质量与摆位误差的关系 A组和B组在X、Z方向上的摆位误差比较， 差异无统计学意义（P>0.05）， 而在Y轴方向上的摆位误差比较差异有统计学意义（t=2.93， P<0.05）。见表2， 表3。

3 讨论

放射治疗是提高肿瘤患者局部控制率、延长患者生存的主要治疗手段。摆位误差是实际照射部位跟计划靶体积之间的差异。国际放射单位与测量委员会（ICRU） 24号报告指出照射靶区内剂量偏离5%， 原发灶失控或并发症几率也会随之增加[2-5]。跟常规放疗相比， IMRT对摆位误差有着更高的标准[6， 7]。盆腔肿瘤由于其所处的特殊部位易受饮食多少、体态状况、膀胱及直肠充盈程度等因素影响， 摆位重复性较差， 而盆腔肿瘤的靶区范围一般较大， 摆位误差对肿瘤部位和周围组织影响也相应增大， 所以对摆位精确度的要求更高[8-10]。

作为计算机成像技术跟IMRT完美结合的成熟产品， IGRT一经出现， 即获得放疗界的高度关注。在度过了最初的适应期后， 使用KV-CBCT校正摆位误差正逐步形成常规化、制度化。本文中通过快速图像配准得出直肠癌IMRT在X、Y、Z轴3个方向上的摆位误差分别是（1.1±2.3）、（2.1±5.0）、（-1.1±2.2）mm。这说明虽然采取了负压真空垫固定、三维激光摆位， 摆位误差仍然难以避免， 其中Y轴即头脚方向误差最大。由此计算出左右、头脚、前后方向各外扩5.3、10.9、5.7 mm， 可以达到覆盖90%摆位误差的需求。进一步分析BMI与摆位误差的相互关系， 显示A、B两组在X、Z轴方向比较， 差异无统计学意义（P>0.05）， 而在Y轴方向上比较差异有统计学意义（P<0.05）， 表明A组患者放疗时在Y轴方向上摆位误差较B组大。所以肥胖患者在Y轴方向上的外扩边界应适度增加， 若条件许可， 应每日使用KV-CBCT采集摆位误差并及时作出校正。

总之， 应用KV-CBCT实时在线校正直肠癌IMRT， 能够最大限度地降低放射治疗中存在的摆位误差， 在保证靶区获得高剂量照射的同时， 有效降低了周围正常组织的受量， 有望帮助患者获得较好的预后生存质量。

参考文献

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[收稿日期：2017-04-21]