非小细胞肺癌立体定向放疗摆位误差分析

李玉成 陈哲灵 贾勇士 邵凯南 詹文明 李强 邱凌云 王成 陈维军*

近年来随着图像引导、体表追踪、呼吸门控、实时监控等物理技术的发展，使立体定向体部放射治疗（stereotactic body radiotherapy，SBRT）在靶区得到足够剂量的同时，明显降低正常组织的剂量。ICRU 62与83号报告［1-2］指出，为消除患者治疗时器官不自主运动引起的误差，需对临床靶区外放得到内靶区，为消除摆位误差带来的影响需对内靶区外放得到计划靶区，虽然靶区外放边界增大可以使肿瘤得到足够剂量，但危及器官的损伤也随之增加。因此国内外诸多学者［3-6］对于如何保证肿瘤受到足够剂量的同时降低正常组织的剂量，进行了一系列的研究，但研究病例数较少或分析不够精细。本文通过分析300例SBRT患者的摆位误差，得到不同肺叶的靶区外放边界值，为临床靶区外放边界提供参考。

1 材料与方法

1.1 一般资料 选取2014年1月至2019年12月本院进行SBRT的患者300例，回顾性分析其CBCT影像资料，根据体位固定方式分为热塑体模组和负压真空垫组，热塑体模固定137例，负压真空垫固定163例；男214例，女性86例；年龄27～85岁，中位年龄59岁，平均年龄63.5岁。所有患者CBCT扫描次数共计1451次，除了固定方式不同其它扫描条件如治疗方式、摆位方法等都一样，具有可比性。（1）纳入标准：肝功能无明显异常、无治疗禁忌证、卡氏评分＞70分、可配合本次治疗。（2）排除标准：放射治疗禁忌证、合并其他疾病影响本次研究结果观察、合并其他肿瘤［7］。本研究经医院伦理委员会批准，所有患者签署了知情同意书。

1.2 方法 （1）体位固定：放射治疗中通常使用的体位固定技术为负压真空垫和热塑体模［8-10］。所有研究对象都使用负压真空垫或者热塑体模固定，CT定位时尽量让患者保持舒适的体位，不采用强迫体位。（2）CT扫描：热塑体模组患者扫描时需在模具上剪开一个洞用于采集其回信信号，然后使用Philips 32排大孔径CT模拟定位机对其行4DCT扫描，扫描范围为下颌至膈肌下缘，扫描层距为3 mm，层厚为3 mm，采集得到呼吸运动的波形曲线并修正，重建出10个时相的CT图像及平均密度投影的CT图像，之后将所有CT图像经DICOM网络传入到RayStation v4.7治疗计划系统。（3）靶区勾画和计划设计：由副高以上放疗医生根据ICRU62和83号报告对接受SBRT的患者靶区和危及器官进行勾画［1-2］；由高年资物理师进行计划设计，使用RayStation v4.7治疗计划系统，采用3DCRT、IMRT和VMAT技术，剂量网格为0.2 cm/voxel。（4）数据采集：所有研究对象治疗前行CBCT扫描，其中100例患者在治疗前后均进行扫描，CBCT扫描条件为low dose thorax模式，重建影像层厚为3 mm，与CT模拟定位扫描层厚一致，更有利于图像的匹配；将CBCT影像与计划CT影像进行手动配准，如果发现患者有旋转则重新摆位扫描；再由临床医生、物理师共同审核、确认匹配结果，最后得出左右（X轴）、头脚（Y轴）、前后（Z轴）三维方向的误差并记录。

1.3 观察指标 （1）比较分析两组患者三维方向的摆位误差，然后按人体解剖学结构对右肺上叶、右肺中叶、右肺下叶、左肺上叶、左肺下叶进行分析［11］。（2）根据经验公式计算不同肺叶的靶区外放边界值。

1.4 统计学方法 采用SPSS 22.0统计软件。计量资料以（±s）表示，采用独立样本t检验或配对样本t检验。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组患者三维方向摆位误差值的比较 头脚方向，负压真空垫组的摆位误差小于热塑体模组，差异有统计学意义（P＜0.05）。前后方向，热塑体模组的摆位误差小于负压真空垫组，差异有统计学意义（P＜0.05）。见表1。

表1 两组患者三维方向摆位误差值的比较［cm，（±s）］

表1 两组患者三维方向摆位误差值的比较［cm，（±s）］

注：与热塑体模组比较，*P＜0.05；与负压真空垫组比较，△P＜0.05

摆位 负压真空垫组 热塑体模组 t值 P值左右 （x） 0.24±0.21 0.22±0.19 -1.88 0.060头脚（y） 0.24±0.23* 0.30±0.25 4.06 ＜0.001前后（z） 0.25±0.12 0.21±0.18△ -4.67 ＜0.001

2.2 不同肺叶摆位误差的靶区外放边界值 见表2。

表2 不同肺叶摆位误差的靶区外放边界值（cm）

3 讨论

近年来诸多学者提出“精确定位、精确计划、精确治疗”的“三精”概念。体位固定是精准放疗的第一个环节，因此如何获得有效的体位固定技术显得非常重要。本文研究证实，负压真空垫和热塑体模两种固定方式的摆位误差值在患者的左右方向比较，差异无统计学意义（P＞0.05）；前后方向，热塑体模组的摆位误差小于负压真空垫组，差异有统计学意义（P＜0.05）；头脚方向，负压真空垫组的摆位误差值小于热塑体模组，差异均有统计学意义（P＜0.05）。李玉成等［12］对121例SBRT患者的摆位误差值研究发现，Z轴方向的摆位误差负压真空垫组大于热塑体模组，差异有统计学意义（P＜0.05），Y轴方向两组比较差异无统计学意义。当样本量增加到300例时，Y轴方向两组比较差异有统计学意义（P＜0.05），且负压真空垫组摆位误差小于热塑体模组。NAVARRO-MARTIN等［13］对73例接受SBRT治疗的肺癌患者研究发现，负压真空垫组摆位误差明显大于热塑体模组，分析其原因可能是文章研究病例数较小及国外患者身体状况不一样所致。本研究负压真空垫组在前后方向的摆位误差大于热塑体模组，分析其原因可能是热塑体模固定时模具完全贴合患者身上，对患者的上下呼吸幅度有抑制作用，在治疗过程中呼吸相对平稳［14-15］。

放射治疗的误差主要来源于系统误差和随机误差，系统误差和随机误差对靶区和危及器官剂量的影响有所不同。何正中等［16］研究发现，总照射剂量受系统误差影响较大，而分次的照射量主要是由随机误差引起的。SIEBERS等［17］报道，随机误差对调强放疗剂量的影响小于系统误差。因此，患者放疗治疗时要密切关注系统误差。由表2可以看出，肺下叶的系统误差和随机误差在X、Y、Z方向上都大于肺上叶的系统误差和随机误差，因为呼吸运动对肺上叶影响小于肺下叶；肺上叶的随机误差小于肺中叶和肺下叶的随机误差，说明肺上叶的误差值稳定性较好。TIMMERMAN等［3］研究结果显示，前后、左右方向的靶区外放边界值为0.5 cm，头脚方向的靶区外放边界为1 cm，本研究右肺下叶及肺中叶的外放边界值与TIMMERMAN R等的研究结果一致，但左肺下叶摆位误差较大，外放边界＞0.5 cm，因为Timmerman R等研究的是全肺的靶区外放边界，而本研究针对的是每个肺叶的靶区外放边界。王恩阳等［18］对通过分析10例SBRT患者的摆位误差，得出X、Y和Z方向的外放边界值分别为0.41、0.58、0.43 cm。邢晓芬等［5］分析了25例SBRT患者的摆位误差，得出X、Y、Z方向的靶区外放边界分别是0.24、0.37、0.21 cm。李毅等［19］通过分析14例SBRT患者，得出肺上叶X、Y、Z三维方向的靶区外放边界分别为0.49、0.78、0.47 cm，肺下叶靶区外放边界在X、Y、Z方向上分别为0.71、1.59、1.09 cm。从以上结果可以看出，头脚方向的摆位误差值最大，此与本文和多数学者的研究结果一致［20-21］。究其原因，主要是患者呼吸运动引起胸廓起伏，并且在治疗过程中患者每次双手抱头的位置有变化，也会影响头脚方向上的误差。上述研究大多只考虑了整个肺的靶区外放边界值，作者进一步分析每个肺叶的外放边界值，临床医师可以根据据此进行靶区外放，从而实现精准放疗。另外，CBCT与CT配准时会受到临床医师和物理师的主观影响，因此各肺叶的外放边界值需再增加0.1 cm，后续笔者将研究人工智能技术如何快速准确地对两幅图像进行配准，从而减少人为主观配准的差异。

综上，放疗前行CBCT扫描可以有效降低摆位误差，进而提高放疗的精确性。通过得到的摆位误差值计算每个肺叶的靶区外放边界值，为放疗医生靶区外放提供参考，从而在消灭肿瘤的同时可以明显降低正常组织的损伤。