胸腰椎骨转移肿瘤六维度摆位误差对比分析

黄 蕤，许 悦（通信作者）

（复旦大学附属中山医院<厦门>放疗科 福建 厦门 361006）

调强放射治疗技术能够对患者的疼痛进行有效缓解并对并发症的发生进行预防[1]。设计放疗计划过程中,需要往外扩临床靶区（CTV）的一定范围，而获取计划的靶区（PTV），靶区治疗过程中的变化、靶区形状、摆位误差等均直接影响着外扩CTV到PTV的范围[2-4]。目前，已经有研究报道了不同固定装置、治疗部位产生的摆位误差，均证实外扩CTV到PTV的范围由摆位误差决定[5]。已有研究表明，即使很小的旋转误差也会导致靶区剂量的不足，剂量分布改变，危机器官剂量升高等问题[6]。图像引导技术锥形束计算机断层扫描（CBCT）将影像扫描系统与直线加速器相结合，在每次病人治疗前通过CBCT获得可靠的位置配准数据[7]。胸椎和腰椎存在解剖学上生理弯曲曲度的不同，因此探讨固定方式的可靠性及在相同固定方式摆位条件之下存在的摆位误差差异[8]。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2019年1月—2022年2月于复旦大学附属中山医院（厦门）放射治疗科使用医科达直线加速器Elekta Versa HD调强技术治疗胸、腰椎肿瘤的患者29例，其中男17例，女12例；年龄32～77岁，中位年龄55岁；全部为转移肿瘤，其中胸椎肿瘤11例，腰椎肿瘤18例；放疗次数：放疗10次的患者有10例，20～25次的19例；辐射总剂量30 Gy的9例，40 Gy的17例，40～50 Gy的3例。纳入标准：①病人都具有齐全且完整的病历相关资料；②病人都具有良好的遵循医嘱的依从性。

1.2 方法

所有患者均采用人体真空垫仰卧固定体位。在疗程前三次均在治疗前对患者进行千伏级CBCT扫描获取匹配图像以确认体位的正确性和重复性，之后每周验证1次患者的治疗位置。CBCT扫描参数：电压120 kV，电流36.6 mAs，s20射野准直器并以1mm层厚重建图像。经过系统与计划参考图像智能自动骨匹配后并由物理师和医生、技术员共同确认其匹配结果，获得了在平移方向上的左右方向（x）、进出方向（y）以及升降方向（z），旋转方向中的俯仰方向Rx（pitch）、滚动方向Ry（roll）以及左右旋转方向Rz（yaw）六个维度的摆位偏移误差。计划传输至Monaco系统进行靶区勾画和计划设计。并将计划设计的CT图像作为参考图像进行匹配。

1.3 统计学方法

采用SPSS 26.0统计软件进行数据分析。符合正态分布的计量资料以均数±标准差（）表示，行t检验；计数资料以频数（n）、百分率（%）表示，行χ2检验，P＜0.05则差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 胸、腰椎脊柱肿瘤患者总体摆位误差情况

对29例脊柱骨转移患者进行了146次CBCT扫描，其中胸椎骨转移患者有11例，腰椎骨转移18例，获得摆位后六维床自动匹配的误差数据。

胸椎左右x、进出y、升降z方向上的平均误差的绝对值分别为（0.39±2.61）mm、（0.26±3.25）mm、（0.09±1.30）mm；单次的最大误差的绝对值分别是6.8 mm、9.5 mm、3.3 mm。在旋转方向上，俯仰Rx、滚动Ry、左右旋转Rz方向上的平均误差的绝对值分别为（0.10±1.07）°、（0.22±0.99）°、（0.16±0.81）°；单次的最大误差的绝对值分别是3.2°、2.6°、2.7°。详见表1。

腰椎左右x、进出y、升降z方向上的平均误差的绝对值分别为（0.10±2.81）mm、（1.18±2.50）mm、（0.14±1.48）mm；单次的最大误差的绝对值分别是6.4 mm、8.6 mm、3.7 mm。旋转方向上，俯仰Rx、滚动Ry、左右旋转Rz方向上的平均误差的绝对值分别为（0.23±0.49）°、（0.23±0.66）°、（0.40±0.88）°；单次的最大误差的绝对值分别是1.6°、1.4°、3.9°。详见表1。

表1 胸、腰锥体骨转移的自动匹配数据误差

2.2 胸腰椎脊柱肿瘤患者摆位误差对比

在胸椎、腰椎骨转移的x、y、z、Rx、Ry、Rz方向的摆位误差中，胸腰椎的x、y、z、Rz方向的摆位误差对比差异无统计学意义（P＞0.05），而Rx和Ry方向上的摆位误差对比，差异显著（P＜0.05），而其中Ry方向的误差对比差异极其显著（P＜0.01）。而其中胸椎的Rx、Ry误差比起腰椎更大。在骨转移的胸腰椎患者中，Rx、Ry方向中单次摆位误差最大的是胸椎的Rx方向，为1.6°。见表2。

表2 脊柱肿瘤骨转移患者总体摆位误差情况（）

表2 脊柱肿瘤骨转移患者总体摆位误差情况（）

注：t及P为六维床匹配后检验结果。

方向 x/mm y/mm z/mm胸椎 -0.39±2.61 0.26±3.25 -0.09±1.30腰椎 -0.10±2.81 1.18±2.50 0.14±1.48 t-0.64 -1.92 -0.99 P 0.521 0.056 0.324方向 Rx/° Ry/° Rz/°胸椎 -0.10±1.07 -0.22±0.99 -0.16±0.81腰椎 0.23±0.49 0.23±0.66 -0.40±0.88 t-2.24 -3.09 1.65 P 0.028 0.003 0.100

3 讨论

IMRT相对于传统放疗对精度的要求更高，而结合实际的治疗工作中，放疗误差是由多方面多环节微小的误差影响的，包括机械误差、计量学误差、系统算法误差、网络传输数据细节丢失等无法避免的影响。而放疗实施中技术员的摆位误差及患者的自主运动是具有随机性和偶然性可以人为可控消除及减小的，因此尤为关键。在脊柱肿瘤放疗过程中，脊髓需要严格限制剂量，治疗计划中处方剂量必须对脊髓安全剂量进行限定，将放射性脊髓病的发生率降至最低[9]。有数据表明，调强放疗在脊髓附近的剂量梯度可以达到10%/mm，2 mm以上的误差可能导致脊髓照射的剂量上升20%或者肿瘤接受剂量不足[10]。ICRU 24报告则指出剂量偏差5%则可能会使肿瘤失控或（和）正常组织并发症的增加[11]。Gutfeld等[12]研究认为，当旋转误差超过2°靶区剂量会变化3%～5%，即＞2°的误差是需要矫正的。人体定位袋在胸腰椎脊柱Rz方向固定差异不大，Rx有显著差异，Ry有极其显著差异。提示技术员在摆位时重点关照的先后顺序，及对胸椎Ry旋转误差应增加除了定位线意外的措施。李陆军等[13]研究认为，旋转误差的影响与靶区的长度有关，而靶区越长，对靶区两端的位移影响就越大。有学者认为[14]，如果具有较长的靶区，比如，在椎旁肿瘤、头颈部肿瘤放疗过程中，即便旋转误差极小，也会改变靶区剂量分布，严重的情况下还会导致靶区缺乏充足的剂量，毗邻危及的器官反而具有较高的剂量。李志聪等[15]认为，并计算在远端靶区长度为（15.0±1.5）cm情况时，出当旋转1°远端靶区位移（2.62±0.26）mm，当旋转2°远端靶区位移（5.23±0.52），考虑到临床实际情况将旋转纠正阈值定为1.5°较为合理。因此虽然大部分病例旋转误差并未达到需要矫正的阈值，但当靶区长度超过15 cm时临床中治疗胸椎脊柱骨转移病灶时更应考虑靶区长度进行靶区勾画预防放射性脊髓病等副反应的发生。关于靶区长度与靶区范围的相关性需要进一步研究进行确认。