基于IGRT技术的直肠癌俯卧位摆位误差及外放边界的研究

徐玉云 俞海东 林国峰 杨和忠

(梅州市人民医院放疗科 梅州 514000)

直肠癌辅助放疗摆位中应用ORFIT 架固定可以有效减少小肠和膀胱受射线照射的剂量体积，但俯卧体位舒适性较差，这也对日常摆位提出了更高的要求，如何进一步减少摆位误差，提高治疗的精准度，减少危及器官的受照射体积是目前研究的热点。图像引导放疗(IGRT)是目前先进的放射治疗技术，其优势在于它将放疗加速器和和图像引导装置合二为一，通过放疗前行锥形束Ct扫描与计划CT进行对比，可在线较正摆位误差，同时精确测量出摆位误差数值,根据Van Herk等推导的摆位扩边公式外放边界=2.5Σ+0.7σ，推算出物理师在制定计划时对CTV外放的MPTV值，尽可能以最窄的MPTV保证覆盖肿瘤靶区，控制肿瘤的同时，减少危及器官的照射体积，降低了治疗的毒副反应，改善患者的生存质量。

1 资料与方法

1.1 病例选择

选取我中心应用医科达Synergy直线加速器行IGRT(图像引导调强放)的直肠癌患者29例， 均采用俯卧位，热塑定位膜联合ORFIT架固定。

1.2 设备及技术

医科达Synergy直线加速器行图像引导调强放疗，并采集CBCT图像；图像匹配功能由Synergy系统的XVI系统软件完成；Klarity ORFIT架联合热塑膜固定摆位技术。

1.3 计划CT图像的采集

患者模拟机下定位，并行前面及两侧等中心体表标记。然后螺旋CT扫描机以3 mm的层厚获取CT图像，并将扫描CT图像传输到计划系统，临床医师进行靶区勾画，物理师完成放疗计划设计。计划设计完成后，将计划CT图像及患者的治疗中心信息传输至医科达Synergy的X线容积影像(X-ray volume image，XVI)图像配准系统，作为图像配准参考图像。

1.4 CBCT图像的获取

在Synergy加速器下应用120kv级锥形束CT(CBCT)获取XVl图像，旋转扫描角度CW, 180°至180°。扫描剂量22mGy，每位患者从首次放疗开始，连续3次行治疗前CBCT扫描，后续治疗期间不定期行CBCT扫描7次。

1.5 图像匹配及摆位误差校正

图像匹配功能由Synergy系统的XVI系统软件完成。所有病例图像匹配均采用自动匹配中的灰度匹配。XVI影像与定位CT进行配准后，计算机即可自动确定此时三维方向上的摆位误差。分别记录患者线性方向上的左右x、头脚y和前后z方向并对摆位误差进行在线纠正。期间若发现摆位误差大于5mm，或肿瘤靶区配准不满意，反复配准仍然不能满意纠正时，需要重新摆位，再次CBCT扫描，必要时重新定位CT扫描和制定放疗计划；若CBCT扫描发现连续多次摆位误差呈同方向误差时，可调整等中心标记点。

2 误差分析及边界计算

分次间的误差产生主要因素是摆位误差及形变产生的误差，即每次治疗前扫描前配准得出的误差；分次间误差又可分为系统误差和随机误差。分别计算每例患者的平均误差和标准差，患者的平均误差以M表示，M的标准差就是系统摆位误差，以 Σ表示；患者的标准差的平方根就是随机系统误差，以σ表示。结果显示，采用俯卧位，热塑定位膜联合ORFIT架固定摆位技术的直肠癌患者左右x、头脚y和前后z方向的摆位误差数值分别为(0.20±0.06)cm、(0.27±0.10)cm、(0.19±0.07)cm。根据Van Herk等推导的摆位扩边公式=2.5Σ+0.7σ，可推算出CTV至PTV的x、y、z轴方向上外扩边界分别为0.56cm、0.75cm、0.53cm。数据采用SPSS16.0统计软件进行分析，误差分析采用F检验，P<0.05表示具有统计学意义。

序号x轴(左右方向)y轴(头脚方向)z轴(前后方向)10.25±0.13-0.17±0.20-0.34±0.1220.38±0.21-0.15±0.22-0.41±0.163-0.22±0.29-0.05±0.24-0.36±0.184-0.12±0.200.10±0.40-0.40±0.165-0.01±0.23-0.39±0.37-0.43±0.086-0.18±0.220.08±0.37-0.18±0.117-0.23±0.100.03±0.22-0.22±0.348-0.40±0.08-0.20±0.33-0.15±0.249-0.10±0.11-0.20±0.30-0.18±0.1110-0.10±0.23-0.39±0.35-0.01±0.1511-0.37±0.230.00±0.35-0.01±0.2212-0.14±0.220.48±0.20-0.39±0.1313-0.11±0.240.07±0.51-0.04±0.1714-0.25±0.150.45±0.31-0.14±0.1015-0.35±0.150.27±0.30-0.34±0.2616-0.43±0.150.00±0.22-0.49±0.1217-0.12±0.17-0.24±0.19-0.03±0.1518-0.22±0.170.12±0.220.16±0.2119-0.11±0.19-0.22±0.44-0.15±0.1720 -0.40±0.160.32±0.25-0.13±0.1521-0.43±0.19-0.18±0.24-0.44±0.2222-0.48±0.20-0.11±0.40-0.13±0.1623-0.21±0.14-0.07±0.19-0.49±0.1424-0.31±0.340.14±0.61-0.23±0.4225-0.46±0.10-0.19±0.20-0.16±0.1426-0.26±0.31-0.08±0.26-0.08±0.18270.14±0.08-0.57±0.16-0.27±0.1028-0.24±0.15-0.16±0.160.06±0.0829-0.07±0.160.12±0.230.23±0.10

3 讨论

随着放射治疗技术的快速发展，精准放疗已经成为目前研究的热点。由于放射治疗过程中存在摆位误差、靶区运动等不确定因素，为防止靶区遗漏，计划设计时需要在临床靶区CTV上外放一定边界，形成计划靶区PTV[1～2]。Van Herk等[3]推导的摆位扩边公式=2.5Σ+0.7σ，其外扩边界MPTV靶区满足90%群体患者的临床靶区，剂量至少达到95%的处方剂量。在盆腔肿瘤中，分次内摆位误差较分次间摆位重复性及误差较小[4]。吴君心等[5～6]对盆腔肿瘤放射治疗分次间及分次内的摆位误差进行研究发现，在线纠正摆位误差后，与计划 CT 相比仍存在轻微误差， 但较首次摆位后的降低，统计结果有显著性意义(P<0.05)。本研究仅对分次间摆位误差进行分析研究，结果左右x、头脚y和前后z方向的摆位误差数值分别为(0.20±0.06)cm、(0.27±0.10)cm、(0.19±0.07)cm。头脚方向摆位误差较大，左右及上下方向大致相同。根据扩边公式推算出CTV至PTV的x、y、z轴方向上外扩边界分别为0.56cm、0.75cm、0.53cm 。

临床放疗中摆位误差及临床靶区外放边界受多种因素影响，直肠及膀胱的充盈度的不同(即分次内误差)也是导致靶区位移的重要因素之一。为此，放疗前肠道排空，B超监测尿量尽可能保证内靶区的一致性是此研究的前提。受设备、人员、时间等条件限制，无法行放疗前尿量监测，参与入组人员均排空尿量后饮水500ml，2h后实施放疗，尽可能保证每次膀胱充盈度的一致。随着放疗剂量的增加，直肠肿瘤的退缩，使得充盈扩张的直肠体积逐渐缩小，肿瘤靶区也将随之变化，精确的放疗实施则要求重新CT扫描，勾画靶区，重新制定放疗计划。

由于每个治疗中心采用的技术及设备存在差异,所以各治疗中心应有自己的关于各种肿瘤治疗的摆位误差数据。IGRT技术的发展，使得放疗的摆位误差得到很大程度的纠正， 通过对我中心放疗中ORFIT 架固定的俯卧位直肠癌患者进行摆位误差分析研究,得出合理的CTV外放边界值，在不遗漏靶区的同时尽可能减少正常器官照射剂量和体积，提高治疗精准度，以进一步降低毒副反应，改善患者的生存质量。