射波刀金标追踪仰卧位与俯卧位治疗照射精度的对比*

2019-02-14丁俊强朴俊杰徐慧军王东方段学章

中国医学装备 2019年1期

丁俊强朴俊杰徐慧军孙静王佳王东方段学章*

射波刀[1]是由美国斯坦福大学John Adler[2]教授所研发，并于2001年获得美国食品药品监督管理局(Food and Drug Administration，FDA)认证，可用于全身各部位肿瘤的新型立体定向放射治疗设备，具有影像引导，实时追踪等功能。患者治疗时，两个与水平面成45°夹角的X射线机发出X射线穿过人体，经地面的平板探测器采集所得影像重建后与患者治疗前数字化重建影像(digitally reconstructed radiograph，DRR)进行配准来引导摆位，借由6 D颅骨追踪、脊柱追踪、金标追踪、呼吸追踪以及肺追踪五种追踪方式[3]来治疗，并通过6轴机械臂[库卡(KUKA)多关节工业机器人]实时修正误差，从而实现精准放射治疗[4]。

金标追踪系统[5]是通过追踪植入患者体内的金属标记物来追踪肿瘤。射波刀通常采用仰卧位治疗，但有些患者因病情特殊无法仰卧，或病灶位置特殊(靠近脊柱)，这种情况下，如果可以采用俯卧位治疗，不仅可以提高患者的舒适度，还能够减少射线对正常组织的穿射，因此俯卧位治疗具有一定的临床需求。本研究通过对射波刀仰卧位与俯卧位治疗照射精度的对比，探讨射波刀俯卧位治疗的可行性。

1 材料与方法

1.1 设备与材料

第5代射波刀(VSI，美国ACCURAY公司)；LUCY头颈模体(美国CIRS公司)；真空袋；X射线计算机断层扫描(X-ray computed tomography，CT)设备(SOMATOM，德国西门子公司)；EBT3免洗胶片(美国ISP公司)；E2E(End-to-End)分析软件；MultiPlan 5.0治疗计划系统(美国ACCURAY公司)；V700型扫描仪(日本EPSON公司)。

1.2 CT图像获取

将装有废旧EBT3胶片的头颈模体，分别以仰卧位、俯卧位两种体位置于CT平板床，采用射波刀定位CT扫描条件[6]：管电压120 kV、管电流400 mA，层厚1 mm，无间隔、螺旋扫描，获取定位图像(头颈模体俯卧位扫描时需借助真空袋固定)，如图1所示。

图1 头颈模体俯卧位扫描示图

1.3 模体计划设计

在MuitiPlan 5.0治疗计划系统中，导入模体定位影像，勾画虚拟靶区，采用金标追踪方式，选择准直器25 mm，采用等中心[7]的方式设计计划，70%剂量线420 cGy，如图2所示。

图2 模体计划设计界面图

1.4 模体计划执行

置换新的EBT3胶片后，将头颈模体置于射波刀治疗床，调取模体计划，图像配准，调整摆位，使模体3个平移方向误差＜0.3 mm，3个旋转方向误差＜0.3°，执行照射计划(如图3所示)。

图3 模体俯卧位摆位及计划执行示图

1.5 胶片扫描与分析

取出照射后的EBT3胶片，分别为胶片1(A/L image)和胶片2(A/S image)，另选取一张未经照射过的胶片作为本底，一同在扫描仪内中间位置平放，并用钢尺使其纵向对齐。以300 dpi分辨率[8]扫描后，保存图像，打开E2E分析软件，导入已保存图像，分析两种检测结果(如图4所示)。

图4 E2E软件分析检测结果界面图

2 结果

射波刀金标追踪仰卧位和俯卧位摆位照射精度检测结果中，Left与Anterior(A/L image)源于胶片1，Superior与Anterior(A/S image)源于胶片2，而总误差(Total)通过特定算法，整合前面的误差[9]。射波刀金标追踪仰卧位和俯卧位摆位照射精度检测结果见表1、表2。

通过对两种摆位误差数据的均值进行分析，配对样本t检验(表3)，得到两种数据的均值。仰卧位为(0.3980±0.11212)mm，俯卧位为(0.2660±0.11437)mm，两种摆位误差均值比较，差异有统计学意义(t=2.963，P＜0.05)，表明两种摆位误差数据的误差均值有差异，而俯卧位的误差均值低于仰卧位组，均小于射波刀安全治疗要求[10]的0.90 mm，符合美国医学物理家协会(American Association of Physicists in Medicine，AAPM) TG-135[11]报告中的要求，见表3。

表1 仰卧位模体检测结果(mm)

表2 俯卧位模体检测结果(mm)

表3 两种摆位误差的统计学分析

3 讨论

目前，射波刀系统不支持俯卧位定位图像的导入，通常采用仰卧位定位并治疗，但是对于一些因病情需要(无法仰卧或病灶靠近后方)而只能采用俯卧位治疗的患者而言，非常不人性化。由于射波刀的结构设计，受限于治疗床、机械臂以及影像板的位置，大部分射束只能从上方入射。对于病灶靠近后方的患者，如果采用仰卧位治疗，大部分射束要穿过非常多的正常组织，才能到达病灶，能量衰减以及正常组织的过多损伤，有违于放射防护最优化原则[12]。因此，针对不同患者，采用更为人性化的治疗方案(如俯卧位治疗)，需求越来越迫切。

许建刚等[13]研究特殊部位肿瘤患者行射波刀治疗时的摆位体位；赵瑞等[14]利用头颈模体，研究了颅骨追踪时仰卧位和俯卧位的精度对比，结果表明差别不大；徐慧军等[15]采用脊柱追踪的方式对比了俯卧位与仰卧位的精度，其结果表明两种方式无差异；李玉等[16]研究肺部肿瘤采用仰卧位与俯卧位设计治疗计划时的区别，结果表明俯卧位时射波刀机器跳数、正常肺组织体积受量明显小于仰卧位，能更好的保护正常肺组织、皮肤及食管等；赖建军等[17]使用自制俯卧位腹板降低摆位误差的同时提升了患者舒适度。