使用机载锥形束CT前3次配准数据对胸部放疗患者治疗坐标进行重新移位的可行性

丁立涛 付敬国 吴 冰 余 璇

(武汉大学人民医院放疗科，湖北省武汉市 430060，电子邮箱：296787193@qq.com)

精确放疗被认为是21世纪初放射肿瘤学的发展方向，是放疗技术发展的主流[1]。提高放疗精度不仅可以提高肿瘤治疗的准确性，还可以减少放疗对正常组织的影响[2]。近年出现了不少可提高放疗精度的新技术，其中机载锥形束CT引导放疗作为一种逐渐成熟的影像引导放疗技术，改变了传统放疗技术的实施方式，大大地提高了放疗的精度，因此在临床应用上受到极高的重视[3]。但是，机载锥形束CT同样给患者带来了不小的经济负担，因此大部分患者无法承受；同时，机载锥形束CT可视为一种千伏级的X射线源，患者每次放疗前需行机载锥形束CT图像引导，无形中增加了患者的受照射剂量及照射次数[4-5]。本研究旨在分析使用机载锥形束CT前3次配准数据对胸部放疗患者治疗坐标进行重新移位的可行性。

1 资料与方法

1.1 临床资料 选择2019年1～3月在本院行胸部放疗的27例患者，其中胸椎肿瘤、食管癌、肺癌患者各9例。纳入标准：患者Karnofsky体能评分>60分，沟通正常，无严重精神类疾病。排除标准：患有严重呼吸障碍、平躺时喘息的患者。患者年龄50～76岁，中位年龄63岁，其中男性16例，女性11例；放疗部位为胸椎、食管、肺部，各9例。 所选患者均知情研究目的，并签署知情同意书。

1.2 体位固定与CT扫描 患者均取仰卧位，采用真空垫进行体位固定，应用弓形尺摆位技术保证患者每次治疗体位一致。所有患者均采用增强CT(GE公司HiSpeed 螺旋CT)模拟定位，扫描范围上至环状软骨，下至肾上腺，使用3～5 mm断层，扫描前对患者进行呼吸运动幅度训练，使其呼吸幅度均匀。CT图像采集完成后，在电脑上完成患者二维断层图像到三维图像的重建。重建之后将图像传送至Varian Eclipse治疗计划系统医生工作站进行靶区及危及器官的勾画。

1.3 靶区和危及器官的勾画以及放疗计划设计 根据CT断层图像所示，由临床医生在Varian Eclipse治疗计划系统内勾画靶区和周围危及器官，从而确定靶区与周围危及器官的关系。物理师设计放疗计划，与医生确认后，再将放疗计划上传至Varian Eclipse治疗计划系统，使用Varian Clinac EX医用直线加速器实施治疗。

1.4 放疗计划执行及图像引导放疗 首次的放疗计划由医生、物理师、技师共同参与执行。摆位完成后，运用机载OBI系统行图像引导扫描，扫描重建完成后得到横断面、矢状面及冠状面图像；行自动配准后，根据配准效果可手动调节得到最终配准结果，移位后实施放疗，全部过程由技师执行，医士及物理师指导完成。27例胸部放疗患者在行前3次图像引导放疗后，记录3次匹配结果，其中匹配结果在X轴(左右方向)、Y轴(头脚方向)、Z轴(前后方向)任一方向上的误差大于5 mm时需重新摆位；计算前3次摆位误差均值[(X1+X2+X3)/3，(Y1+Y2+Y3)/3，(Z1+Z2+Z3)/3]，以所得误差均值对原坐标进行相应位移，以获得新坐标。以新坐标进行摆位，连续再做3次图像引导放疗，记录匹配结果，计算摆位误差均值。将每例患者每次放疗摆位误差均值作为1次数据统计。

1.5 统计学分析 应用SPSS 17.0软件进行统计分析。不符合正态分布的计量资料以[M(Q)]表示，比较采用Wilcoxon符号秩和检验。以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

胸椎与食管放疗患者重新移位前的三轴摆位误差均大于重新移位后(均P<0.05)；而肺部放疗患者重新移位前X轴、Z轴方向上的摆位误差均大于重新移位后(均P<0.05)，但在Y轴方向上重新移位前后的摆位误差差异无统计学意义(P>0.05)。见表1。

表1 重新移位前后摆位误差比较[M(Q),mm)]

3 讨 论

放疗误差可分为系统误差及随机误差。系统误差主要与设备本身精度等有关，而随机误差主要与患者本身及技术员对患者的定位与摆位相关。减少系统误差的主要措施包括物理师日常质量保证和质量控制工作的实行，以及对相关机器参数的校准等。通过减少随机误差，提高放疗精度的主要措施有：(1)精确的体位固定技术。(2)提高技术员的摆位质量[6-7]，即准确对好坐标参数、患者体部标记点等。通过提高摆位精度，可以有效地控制随机误差的产生[8]。因此，本研究中重新移位时，如患者出现某一方向上数据偏差过大(>5 mm)则需重新摆位。(3)减少因患者本身原因所产生的误差，包括呼吸运动幅度(肺部及乳腺疾病患者常见)、标记点异位(肥胖患者常见)[9]、器官充盈度不同(盆腔及胃部等疾病患者常见)等所产生的误差因素，需做好相应准备工作。因此，在本研究中我们非常重视肺部放疗患者的呼吸运动幅度训练[10]，经过训练可以减小因患者呼吸幅度太大而导致脱靶的概率，同时在定位及复位时均保证患者与真空袋的贴合度、患者体位舒适度、体部标记点的准确度等，以排除重新移位时因操作不精确或患者移位而出现的误差[11]，从而使本研究的后期数据分析更具可靠性。

本研究主要分析X、Y、Z三轴方向上的误差改进，进行图像配准时不勾选旋转误差。关于图像引导配准的标准，对于胸椎与食管放疗患者，主要考虑骨性结构位置的一致性，采用骨性结构自动配准法将靶区段相应椎体部位匹配好即可；而对于肺部放疗患者，考虑到呼吸幅度的影响，不能将骨性结构作为唯一配准标准，应以肿瘤+椎体作为配准标准[12]。 本研究结果显示，对于胸椎及食管放疗患者，在X、Y、Z三轴方向上重新移位后的摆位误差小于重新移位前(P<0.05)；对于肺部放疗患者，Y轴方向上重新移位前后的摆位误差差异无统计学意义(P>0.05)，但由于呼吸幅度的影响，此类患者在Y轴方向上的误差并未明显减小；而由于X、Z轴方向受呼吸影响较Y轴方向小，且患者重新移位时体位未进行旋转，在准确对好体部标记点的情况下，重新移位后X、Z轴方向上的摆位误差较重新移位前减小(均P<0.05)。因此，对于胸椎及食管放疗患者，图像引导配准主要考虑骨性结构的一致性时，可考虑根据其前3次图像配准结果进行重新移位，在提高放疗精确度的同时，避免了每次放疗前行图像引导的剂量累计，也减轻了患者的经济负担；对于肺部放疗患者，由于受到呼吸运动的影响，Y轴方向上的误差较大，而呼吸门控技术可以较好地解决运动靶区的问题[13]，根据前3次图像配准结果进行重新移位或依然可行。

综上所述，在对部分胸部放疗患者实施放疗计划时，可以根据锥形束CT的前3次配准数据进行移位，从而减小治疗误差，并可减轻患者的经济负担，也避免了每次行锥形束CT造成的额外照射。