探讨研究一站式放疗对直肠癌精准放疗摆位误差的影响

胡轶雯 许青 夏凡 于蕾 陈阳栋 复旦大学附属肿瘤医院放射治疗中心，复旦大学上海医学院肿瘤学系 （上海 200032）

内容提要： 目的：探讨分析All-in-one（一站式放疗）方案与常规放疗流程在直肠癌精准放疗中摆位误差的差异性。方法：回顾性分析2021年1月～2021年12月在复旦大学附属肿瘤医院接受放疗的70例直肠癌患者的临床资料，将采用All-in-one的患者纳入观察组，采用常规流程的放疗患者纳入对照组，每组各35例，均采用仰卧位，合适型号的头枕+腿部固定的治疗体位，治疗机选用联影直线加速器uRT-linac 506c。首次治疗前采用FBCT图像引导，后每周一次FBCT图像引导，均采用自动配准方式，对两组数据进行比较分析，分别记录观察组和对照组在左右平移（Lat）、头脚平移（Lng）、腹背平移（Vrt）个方向的平移误差值及在俯仰角（Pitch）、翻滚角（Roll）和偏转角（Yaw）3个方向的旋转误差值，计算其平均值、标准差、系统误差和随机误差，采用独立样本t检验比较数据差异有无统计学意义。结果：观察组和对照组获取的各方向上的摆位误差均值进行独立样本t检验，获得的Lat、Lng、Vrt平移方向上和Pitch、Roll、Yaw旋转方向上的t，P分别为t=-4.787，P=0.000；t=-0.614，P=0.540；t=-4.727，P=0.000；t=-5.142，P=0.000；t=-3.512，P=0.002；t=-2.199，P=0.029。可知，在Lat、Vrt平移方向上和Pitch、Roll、Yaw旋转方向上的差异显著（P＜0.05），有统计学意义，而Lng平移方向上的摆位误差数据差异不显著（P＞0.05），无统计学意义。结论：All-in-one方案是对常规放疗流程进行了优化并能够减少摆位误差中的系统误差，也可给常规放疗流程进行有效补充。

直肠癌是临床常见的恶性肿瘤，以往多项临床研究表明，直肠癌患者术前放疗和化疗对控制术后局部复发率及延长生存期效果显著[1,2]。为了减少患者的摆位误差，提高治疗的摆位精准性，在日常放射治疗中都会使用图像引导放射治疗（Image-Guided Radiation Therapy，IGRT）的技术[3]。传统IGRT技术通常采用锥形束CT（Cone Beam CT，CBCT），因为成像原理上的限制，散射引起的图像伪影多且无法通过软件后处理消除，成像效果和分辨率等各项指标均远逊于诊断级CT[4,5]。随着医疗设备的创新发展，联影公司推出了CT直线加速器一体机uRT-linac，除了配有常规的MV-CBCT外，还搭载了16排70cm孔径的诊断级KV-FBCT[6-9]。基于搭载的诊断级FBCT获取的优质图像，可直接作为模拟定位图像用于靶区的勾画和治疗计划的制定，因此推出了一站式放疗方案（All-in-one），即医生、物理师、治疗师在同一个机房完成定位、勾画、计划制定和治疗，将各个环节之间的等候时间压缩至更短，从而给患者带来福音。本文旨在探讨Allin-one方案与常规放疗流程，在直肠癌精准放疗中摆位误差的差异性研究[10]。

1.资料与方法

1.1 临床资料

回顾性选取2021年1月～2021年12月在复旦大学附属肿瘤医院接受放疗的70例直肠癌患者的临床资料，将采用Allin-one方案的患者纳入观察组，采用常规放疗流程的患者纳入对照组，每组各35例。观察组年龄30～90岁，平均56岁，其中男性22例，女性13例。对照组中年龄38～84岁，平均60岁，其中男性22例，女性13例。患者均为首程放疗，无远处转移，Karnofsky体力状况评分≥70，基线临床分期为T3-4和/或N+，并签署书面的治疗知情同意。

1.2 方法

两组患者均采用仰卧位，头部给予合适头枕，双手十指交叉相扣自然置于胸前，腰部放松，脚垫固定在踝关节处，充分暴露下腹部和盆腔部（图1）。对照组模拟定位采用德国西门子公司生产的大孔径64排CT定位机；治疗实施采用中国联影公司生产的uRT-linac加速器；观察组模拟定位和治疗实施均采用中国联影公司生产的uRT-linac加速器（图2）。

图1.体位固定方式

图2.联影uRT-linac 506c 直线加速器结构

1.2.1 All-in-one方案直肠癌放疗流程

医生、物理师、治疗师均在联影uRT-linac加速器机房，医生和治疗师对患者进行体位固定和摆位后进行CT模拟定位，而后医生和物理师在机房操作室共同进行智能靶区勾画与人工修改审核，进入自动设计计划，自动复位（移床后给患者进行划线）同时完成计划评估与审核，患者接受FBCT图像引导验证和治疗实施。患者首次躺在治疗床上即可一次性完成整个放疗的全部流程，整个过程只需25min左右。

1.2.2 常规直肠癌放疗流程

患者在接受体位固定和定位后，需回家等待复位通知；期间医生对患者的CT图像进行靶区勾画、物理师进行治疗计划设计、医生和物理师共同对治疗计划进行评估确认、计划验证等；治疗计划确定后通知患者再次来定位室复位（移床后给患者进行划线）；最后患者进入机房，接受FBCT图像引导体位验证和治疗实施。整个过程需3～15d，期间患者需多次来医院，多次上下治疗床。

1.2.3 具体实施

在患者首次治疗实施前，观察组和对照组均行低剂量FBCT图像引导体位验证，其后1次/周，共5次，均采用刚性自动配准方式，可选仅平移和平移加旋转两种自由度。在本研究中，加速器治疗床只能对平移方向进行三维校正，未带旋转轴方向校正功能，因此旋转误差未得到校正。当三个平移方向的验证误差值均＜5mm时，可以在线校正后治疗，若任一方向的误差＞5mm时，则需要重新摆位后再行验证。

1.2.4 低剂量FBCT图像获取

应用联影uRT-linac加速器机载的16排70cm孔径诊断千伏级CT机获取图像。工作流程：在放疗技师给患者摆位后，选择CT模式，自动将治疗床伸进入CT机位，选择Pelvis-LowDose CT扫描模式，根据患者实际情况选择扫描范围，进行螺旋CT扫描，在获取CT图像的同时，将治疗床自动移出到最初摆位位置，再行图像匹配。FBCT扫描层厚为：腹盆部3mm，扫描时间为：腹盆部均在14s以内，扫描剂量CTDIvol为：5mGy。

1.3 统计学分析

将采集的所有摆位误差数据录入SPSS25.0版软件进行分析。计算观察组和对照组获取的各方向上的摆位误差，用±s表示，同时采用独立样本t检验，P＜0.05为差异有统计学意义。群体系统误差（∑）采用所有患者个体系统误差的标准差表示，个体化系统误差以所有分次间摆位误差的平均值表示[11]；群体随机误差（σ）为所有患者个体化随机误差的标准差，个体化随机误差以所有分次间摆位误差的标准差表示[12]。

图3.观察组三个旋转方向摆位误差发生率

2.结果

两组共70例患者，观察组和对照组每组各35例，每例患者全疗程行5次FBCT，共获得350次FBCT体位验证数据，平移方向（左右：Lat，头脚：Lng，腹背：Vrt）摆位误差均值如表1所示，旋转方向（俯仰：Pitch，翻滚：Roll，偏转：Yaw）摆位误差均值如表2所示。摆位误差数据的系统误差（∑）和随机误差（σ）见表3和表4。

表1.平移方向误差独立样本t检验分析结果(±s)

表1.平移方向误差独立样本t检验分析结果(±s)

平移方向 观察组(mm) 对照组(mm) t P Lat 1.09±0.86 1.65±1.25 -4.787 0.000 Lng 1.73±1.36 1.82±1.30 -0.614 0.540 Vrt 1.15±1.06 1.79±1.44 -4.727 0.000

表2.旋转方向误差独立样本t检验分析结果(±s)

表2.旋转方向误差独立样本t检验分析结果(±s)

旋转方向 观察组(°) 对照组(°) t P Pitch 0.6±0.5 1.0±0.9 -5.142 0.000 Roll 0.4±0.4 0.6±0.8 -3.152 0.002 Yaw 0.4±0.3 0.5±0.7 -2.199 0.029

表3.平移方向的系统误差和随机误差

表4.旋转方向的系统误差和随机误差

图4.对照组三个旋转方向摆位误差发生率

3.讨论

放射治疗中的摆位误差，包括随机误差和系统误差[13]。系统误差包括定位图像与实际治疗时解剖结构的差异，以及不同设备之间机械方面的误差（如模拟机与加速器的治疗床精度，等中心精度和激光灯精度之间的差异等），这些误差始终存在于整个治疗过程中，反映了实际治疗和模拟定位间的差异；随机误差由技术员的摆位操作和患者身体状况变化（包括体型、器官运动、皮肤标记线等）引起的，反映了每次治疗期间患者体位重复性的差异[14]。由表1、表2可见，观察组和对照组在Lat、Vrt平移方向上和Pitch、Roll、Yaw旋转方向上的摆位误差数据差异显著（P＜0.05），有统计学意义，而Lng平移方向上的摆位误差数据差异不显著（P＞0.05）无统计学意义。通过对各方向上的误差数据进行统计计算得到系统误差和随机误差，由表3、表4可见，观察组在3个平移方向上和3个旋转方向上的系统误差均小于对照组。与常规放疗流程相比，All-in-one方案的应用，定位和治疗均用同一加速器，患者无需下床，既消除了不同放疗设备之间的机械误差，又因定位到治疗的时间缩短减少了患者解剖结构变化带来的误差。由观察组和对照组在各个方向摆位误差的差异可知，All-in-one方案可以减少常规放疗流程中的系统误差，提高治疗的准确性。

传统观点认为旋转误差对于环形或者球形肿瘤靶区没有影响，如Van Herk等[15]提出前列腺放疗靶区外扩边界由平移误差计算，旋转误差可以忽略；但对于不规则靶区，必须考虑旋转误差。又有研究认为校正旋转误差，可降低计划靶区外扩边界值[16]。李永等[17]认为旋转误差会影响靶区剂量分布，导致剂量偏差，增加周围组织受照剂量，增加患者的并发症发生。本研究中观察组和对照组治疗前的俯仰角（Pitch）、翻滚角（Roll）和偏转角（Yaw）的旋转误差平均值分别为0.6、0.4、0.4；1.0、0.6、0.5，由图3，图4相比，对照组俯仰角Pitch方向旋转＞2°发生率高。因此建议，当旋转误差偏大、加速器又不具备六维治疗床校正功能的情况下，应考虑重新摆位。若连续数日发现摆位误差依旧存在较大的旋转误差，可考虑采用All-in-one方案，以减少旋转误差对靶区的影响。此时All-in-one方案可给常规放疗流程进行有效补充，不耽误不延长患者治疗日程，达到更为精准的放疗目的。

综上所述，随着医疗设备的创新发展，应用All-in-one方案可以缩短直肠癌放疗患者在正式放疗前等候时间，减少多次上下治疗床和来回往返医院的次数。All-in-one方案是对常规放疗流程进行了优化并依旧达到精准定位、精准计划、精准治疗的目的，为放射治疗的发展提供更多的新思路，也可对在线自适应放疗（Online Adaptive Radiotherapy，Online-ART），提供可靠的支持，与常规放疗流程相比，达到更精确治疗的目的[18,19]。