CT治疗计划系统与电子射野影像装置在头颈部肿瘤首次放疗摆位中的联合应用

王艳霞，蒋社伟，张胜

［焦作煤业（集团）有限责任公司中央医院 放疗科，河南 焦作 454000］

随着放疗技术的快速发展，精确放疗已成为常规放疗。在治疗计划的执行阶段，射野位置和患者摆位都会存在误差，甚至出现一些严重的错误，因此位置验证是非常必要的[1]。图像适时引导是现代肿瘤精确放射治疗的最新技术之一，有效降低了靶区移位、变形、摆位的误差，但在一些基层放疗单位还不能普及最新图像引导技术。本文通过CT治疗计划系统（CT-treatment planning system, CT-TPS）与电子射野影像装置（electronic portal imaging device, EPID）在头颈部肿瘤首次放疗摆位中的误差对比分析，讨论两种方法在位置验证中的精确性，进一步做好基层放疗单位的质量保证和质量控制。

1 资料与方法

1.1 临床资料

选取2015年5月-2016年12月接受放射治疗的头颈部肿瘤患者37例，男28例，女9例；年龄25～79岁，中位年龄65岁。患者一般情况较好，患者签署知情同意书。所有患者卡氏行为状态评分（Karnofsky Performance Status, KPS）评分均≥70分，其中鼻咽癌11 例，脑胶质瘤13例，脑转移瘤6例，甲状腺癌4例，舌癌3例。

1.2 方法

1.2.1 体位固定 热塑膜固定技术的应用能够减少摆位误差[2]，首先将头颈肩热塑膜置入68℃恒温水箱中6 min，患者平躺于头颈肩固定底板，依据患者情况选择合适头枕，双手置于体部两侧，将经恒温水箱浸泡过的头颈肩热塑膜完全敷贴于患者体表，根据患者体表轮廓塑型，15 min后完成体位固定，并标记患者信息。

1.2.2 CT模拟定位 采用飞利浦64排容积CT增强扫描模拟定位，在激光定位系统下，采用三点定位法，在距离肿瘤较近且呼吸动度较小的部位标记Mark点，贴铅标。扫描范围上界至颅顶，下界至主动脉窗，平静呼吸下曝光，螺距1，扫描层厚3 mm。扫描的序列图像通过DICOM3.0传至医科达Monaco5.11治疗计划系统。

1.2.3 计划设计 医生在Focal工作站勾画靶区并由上级医师审核。物理师采用Monaco5.11计划系统制作固定野动态调强治疗计划，计划审核后做剂量验证（要求通过率＞95%），并将计划传输至医科达precise加速器，参考图像0°、90°数字重建影像（digital reconstruction radiograph, DRR）传输至EPID（苏州雷泰IVS）工作站。

1.2.4 首次摆位验证 同一患者采用CT-TPS和EPID两种方法进行首次摆位验证。

1.2.4.1 CT-TPS 计划设计完成后，TPS生成的坐标数据传至CT模拟定位机配置的三维移动激光定位系统。患者在模拟CT机上摆位，以Mark点为原点，根据TPS生成的坐标数据将激光线自动移至射野等中心，标记治疗点并贴铅标，二次扫描CT（扫描条件同前）。图像传至Monaco-TPS，与计划CT进行图像融合。Monaco-TPS图像融合采用互信息算法，3种融合方式：自动融合（automatic fusion, AF）、感兴趣体积融合（volume of interest, VOI）、点对点融合（point registration,PR），本次研究采用自动和感兴趣体积相结合，提高配准的精度。图像融合后，利用Monaco-TPS软件工具，将治疗中心跳转至计划射野中心，通过复核计划射野中心十字线与二次CT治疗中心铅标的重合度，获取患者X（左右）、Y（头脚）及Z（前后）3个方向上的线性误差，见图1。

1.2.4.2 EPID 患者在加速器上摆位，以Mark点为原点，同样根据TPS生成的坐标数据将激光线移至射野等中心，标记治疗点。启动EPID图像采集板，单曝光采集0°、90°MV级图像，将获取0°、90°标记有射野中心的MV级图像与TPS重建的标记有射野中心的0°、90°DRR片进行配准，主要采用头颈部显著骨性标记进行手动配准，如鼻中隔、眼眶、下颌、椎体及棘突等。利用软件工具，通过手动配准自动计算出患者X、Y及Z 3个方向上的线性误差，见图2。

1.3 统计学方法

采用IBM SPSS Statistics 22.0软件，对CT-TPS与EPID在首次治疗摆位中两组误差进行配对样本t检验。P＜0.05为差异有统计学意义。

图1 CT-TPS图像配准示例

图2 EPID图像配准示例

2 结果

在头颈部肿瘤首次放疗摆位中，采用CT-TPS与EPID两种方法获取患者X、Y及Z 3个方向上的线性误差，通过回顾性对比分析，两种方法的误差虽稍有差别，但差异无统计学意义（P＞0.05），差异无统计学意义，见表1。

表1 CT-TPS和EPID摆位误差对比（±s, cm）

表1 CT-TPS和EPID摆位误差对比（±s, cm）

方向 例数 CT-TPS EPID t值 P值X 37 0.101±0.101 0.088±0.111 0.360 0.722 Y 37 0.158±0.122 0.129±0.131 1.159 0.264 Z 37 0.063±0.051 0.087±0.100 -0.819 0.425

3 讨论

放射治疗技术的发展，靶区适形度越来越高，剂量跌落更快，位置轻微偏差导致放疗剂量产生较大差异[3]。开展三维精确放射治疗前，必须进行位置验证，一些基层放疗单位还不能普及最新图像引导技术，比如：锥形束CT（cone beam CT,CBCT）、在轨CT（CT-on-rail）、呼吸门控和靶区追踪等。EPID作为一种常用的二维放疗图像引导技术，具有省时、价格相对合理及简便等特点[4]。对于不具备EPID的基层放疗单位，可以有效利用TPS的图像融合模块，通过二次扫描CT进行位置验证，确定计划射野中心和治疗射野中心的复合度，此方法报导较少。

头颈肩热塑膜固定技术可提高头颈胸部摆位精度，减少正常组织受照，提高患者生存质量[5]，准确度、重复性较好，且头颈部骨性标志较多，受呼吸运动影响较小，因此选取的头颈部肿瘤患者均采用该固定方式，以便更准确获取研究数据。首次放疗前的位置验证尤其重要，是精确放射治疗摆位的基准[6]，对37例头颈部肿瘤患者首次放疗摆位采用CT-TPS与EPID两种方法进行位置验证，获取患者两组X、Y及Z 3个方向上的误差值，进行配对样本t检验对比分析，两种方法虽稍有差别，但3个方向的误差差异均无统计学意义，各个方向的误差均小于0.2 cm，符合临床要求。龙腾飞等[7]研究三维的配准比二维的配准，更能直观地反映出配准误差，更容易被临床医生所接受，这是基于在CT室（in room CT）的研究。CT-onrail是滑轨CT和直线加速器同一机房，共用治疗床的图像引导系统[8-9]、CBCT是加速器自带的KV级CT，CT-TPS做位置验证基于模拟定位CT和TPS相结合，与前者相比有一定劣势，但属于三维的图像配准，与医科达Monaco-TPS联合应用，能够精确反应出误差，Monaco-TPS图像融合采用互信息算法，3 种融合方式：AF、VOF、PR，3种方式各有优缺点，需联合应用，提高图像配准精度，误差数值可精确到0.01 cm。EPID采集的MV级图像图像分辨力低，软组织图像较DRR相对丰富，TPS重建的DRR图像主要对骨组织成像，是属性不同图像配准，误差数值可精确到0.1 cm，增加了误差评估难度，优势是可以在线验证、省时省力，目前EPID在放疗设备质控、剂量验证方向的应用研究较多[10-14]，前景广阔。

综上所述，通过对37例头颈部肿瘤首次放疗位置验证的研究，CT-TPS与EPID两种位置验证方法均能准确提供误差数值，两者差异无统计学意义，满足临床要求，对于基层放疗单位，两种方法可以联合使用，也可单独使用，CT-TPS位置验证在EPID出现故障时可以替代EPID。

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