锥形束CT图像引导系统在肝癌立体定向放射治疗中的摆位误差分析

陈文豪

（复旦大学附属肿瘤医院放射治疗中心，上海 200032）

肝癌是我国常见的癌症，存在一定潜伏期，早期不易发现，晚期会出现乏力、消瘦、多汗等症状。立体定向放射治疗即采取定向技术，应用小野集束射线对靶区实施分次较大剂量照射。立体定向放射治疗以肿瘤控制率高、正常组织耐受性较好、患者生存期长、操作方便等独特优势在大多数肿瘤根治性治疗中脱颖而出。但是立体定向放射治疗技术对定位精度、摆位精度及设备精度要求极高。在治疗中减少摆位误差能够降低对正常组织的辐射[1]。与电子射野影像系统（EPID）比较，应用频率较高，在图像分辨率上较弱。锥形束CT图像引导系统具有图像分辨率高，能够实现骨性配准和灰度配准，误差精确率高等优势。本研究分析肝癌立体定向放射治疗中采取锥形束CT图像引导系统后的摆位误差情况，并与EPID技术进行对比，以期提高肝癌立体定向放射治疗有效率，现报道如下。

1 资料与方法

1.1一般资料按随机数字表法将复旦大学附属肿瘤医院2019年1月至2021年1月接收的110例接受立体定向放射治疗的肝癌患者分为对照组和观察组，各55例。对照组患者中男性29例，女性26例；年龄36～63岁，平均年龄（48.23±2.10）岁。观察组患者中男性28例，女性27例；年龄34～61岁，平均年龄（48.20±2.07）岁。两组患者一般资料比较，差异无统计学差异（P＞0.05），有可比性。本研究经复旦大学附属肿瘤医院医学伦理委员会批准，患者及其家属均签署知情同意书。纳入标准：①符合《原发性肝癌规范化病理诊断指南（2015年版）》[2]中肝癌的诊断标准；②均具有明确放射治疗适应证，首次接受放疗。排除标准：①精神异常，认知障碍；②配合度低；③合并严重心、脑血管疾病及脏器功能障碍。

1.2研究方法两组患者取仰卧位，采取多功能固定底板（深州市腾飞宇科技有限公司，型号：YZB/粤深0004-2010）、真空垫（广州人福医疗设备有限公司，粤穗械备20170055号，型号：R-D011 ）和热塑体膜（苏州齐汇达工程塑料有限公司，型号：3078 BK176）进行体位固定。采取CT对患者进行扫描，扫描层厚2.5 mm，将获取图像传至系统中。对照组患者实施EPID。在治疗床上安装鱼叉型定位参考架和定位臂，监测六维治疗床治疗期间的变化。采用激光灯（潍坊阿普萨萨医疗科技有限公司，型号：SS-01型）和体膜中心标记常规目视摆位。红外线光学定位按照鱼叉型定位参考架6个定位球引导治疗床移位到预定位置。拍摄X射线片，将X射线片和计划CT数字重建影像进行骨性标记图像配准融合。结束后，根据实际情况记录各方向误差。将获取的各方面误差进行自动矫正。将EPID校正值限设定为1.5 mm/1°。校正后再次拍摄X射线片，和数字重建数字影像（DRR）射线片进行配准融合，得出校正后各方面残留的误差值。观察组患者采取锥形束CT图像引导系统。利用激光灯和体膜中心标记点进行常规目视摆位。摆位结束后，采取锥形束CT图像引导系统获取图像。将三维图像与计划CT图像重建的DRR图像进行图像融合配准。肝癌肿瘤周围主要为软组织，故采用锥形束CT图像引导系统中的灰度配准，可获得较高的精确度。配准后记录各方向误差。根据误差情况进行调整。调整结束后再次重复锥形束CT图像引导系统图像验证过程，获取调整后各方面残留误差。

1.3观察指标①比较对照组患者校正前后摆位误差。②比较观察组患者校正前后摆位误差。③比较两组患者校正后摆位误差。摆位误差主要包括患者左右方向的平移误差（Xt）；患者头脚方向的平移误差（Yt）；患者前后方向的平移误差（Zt）；患者绕前后方向的旋转误差（Zr）。④比较两组患者外扩边界指标。主要包括左右方向、头脚方向及前后方向。∑为群体化系统误差，σ为群体化随机误差。肿瘤放疗治疗计划靶区外放（M计划靶区）=2.5∑+1.7σ。危及器官计划体积外放（M计划体积）=1.3∑+0.5σ。

1.4统计学分析用SPSS 22.0统计学软件处理数据。计量资料以()表示，组间比较采用独立样本t检验。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1对照组患者校正前后摆位误差比较对照组患者校正后摆位误差值小于校正前，差异有统计学意义（P＜0.05），见表1。

表1 对照组患者校正前后摆位误差比较()

表1 对照组患者校正前后摆位误差比较()

注：Xt：患者左右方向的平移误差；Yt：患者头脚方向的平移误差；Zt：患者前后方向的平移误差；Zr：患者绕前后方向的旋转误差。

时间点例数 Xt(mm) Yt(mm) Zt(mm) Zr(°)校正前 55 3.27±2.14 4.57±2.78 4.77±1.80 1.27±0.23校正后 55 1.19±0.79 1.50±0.74 1.36±0.67 0.36±0.29 t值 6.762 7.914 13.167 18.233 P值 ＜0.05 ＜0.05 ＜0.05 ＜0.05

2.2观察组患者校正前后摆位误差比较观察组患者校正后摆位误差值小于校正前，差异有统计学意义（P＜0.05），见表2。

表2 观察组患者校正前后摆位误差比较()

表2 观察组患者校正前后摆位误差比较()

注：Xt：患者左右方向的平移误差；Yt：患者头脚方向的平移误差；Zt：患者前后方向的平移误差；Zr：患者绕前后方向的旋转误差。

时间点例数 Xt(mm) Yt(mm) Zt(mm) Zr(°)校正前 55 3.24±2.10 4.54±2.75 4.74±1.76 1.25±0.20校正后 55 1.04±0.70 1.14±0.43 1.02±0.24 0.12±0.10 t值 7.371 9.059 15.531 37.478 P值 ＜0.05 ＜0.05 ＜0.05 ＜0.05

2.3两组患者校正后摆位误差比较观察组患者校正后摆位误差值略小于对照组，但组间比较，差异无统计学意义（P＞0.05），见表3。

表3 两组患者校正后摆位误差比较()

表3 两组患者校正后摆位误差比较()

注：Xt：患者左右方向的平移误差；Yt：患者头脚方向的平移误差；Zt：患者前后方向的平移误差；Zr：患者绕前后方向的旋转误差。

组别 例数 Xt(mm) Y(mm) Zt(mm) Zr(°)观察组 55 1.04±0.70 1.14±0.43 1.02±0.24 0.12±0.10对照组 55 1.19±0.79 1.50±0.74 1.36±0.67 0.36±0.29 t值 1.054 1.078 1.342 0.802 P值 0.294 0.321 0.309 0.090

2.4两组患者外扩边界指标比较观察组患者在左右方向∑值/σ值/ M计划靶区/ M计划体积外扩边界指标范围更大，但两组患者各方向外扩边界指标比较，差异无统计学意义（P＞0.05），见表4。

表4 两组患者外扩边界指标比较()

表4 两组患者外扩边界指标比较()

注：∑：群体化系统误差；σ：群体化随机误差；M计划靶区：肿瘤放疗治疗计划靶区外放；M计划体积：危及器官计划体积外放。

组别 左右方向∑值/σ值/ M计划靶区 / M计划体积头脚方向∑值/σ值/ M计划靶区 / M计划体积前后方向∑值/σ值/ M计划靶区 / M计划体积观察组 1.03±0.13/1.17±0.12/3.39±0.23/1.87±0.22 0.78±0.35/1.38±0.25/2.77±0.22/1.68±0.12 0.95±0.10/1.20±0.17/3.09±0.03/1.88±0.05对照组 0.73±0.10/1.14±0.08/3.30±0.17/1.73±0.18 0.82±0.12/1.40±0.14/2.80±0.12/1.70±0.10 0.98±0.09/0.90±0.11/3.01±0.02/1.80±0.02 t值 2.384/3.110/3.708/2.336 2.102/2.003/2.102/0.230 2.110/2.101/2.131/2.001 P值 0.121/1.203/0.304/0.121 0.901/1.002/1.000/1.020 0.210/-0.231/0.101/0.110

3 讨论

肝癌即发生在肝脏或者从肝脏始发的恶性肿瘤，主要发生原因为乙型肝炎、丙型肝炎或者酒精引起的肝硬化，除外还有非酒精性脂肪肝细胞癌。肝癌对人体健康影响极大，需要及时治疗。立体定向放射治疗又被称为立体定向消融放疗，是专门设备通过立体定位技术实现小照射野聚焦式的放射治疗。立体定向放射治疗核心要素是通过对靶区病灶实施少分次，高剂量的精准照射，效果与锋利手术刀对病灶进行锐利切割相似，同时又要求最大程度保护周围正常器官不受射线影响[3]。在立体定向放射治疗中，精确要求越高则对于体位和照射野准确性要求也随之增高。放射治疗中影响治疗效果的关键因素则是摆位误差[4]。做好摆位误差分析，及时采取有效方法缩小摆位误差，能够提高放射治疗效果。

锥形束CT图像引导系统是目前应用最广的放疗图像引导技术[5]。锥形束CT图像引导系统应用大面积非晶硅数字化X射线探测板，机架旋转一周后能够获取和重建一定体积范围内的CT图像[6]。锥形束CT图像引导系统具有体积小、重量轻、开放式架构特点，能够直接整合在直线加速器上，机架旋转一周或者大半周，则可获取一个体积范围内的CT图像[7]。锥形束CT图像引导系统在肝癌立体定向放射治疗中通过将多序列的KV图像进行三维重建，具有图像分辨率高，并能够实现骨性配准和灰度配准，获取的误差精确度也较高[8]。EPID系统包括KV级X射线球管和两个正交的平板探测器[9]。EPID系统图像分辨率相对较差[10]。肝癌位置和骨性标记不密切，在图像配准过程中，采取灰度配准的锥形束CT图像引导系统误差纠正精度比采取骨性标记配准的EPID误差纠正精度高[11]。本研究结果发现，对照组患者校正后摆位误差值比校正前小。六维治疗床校正前各方向的摆位误差较大，最大见于前后方向，头脚方向次之，校正后各方向误差明显减少。观察组患者校正后各方向误差值比校正前小。校正前的Zt误差最大，Yt次之。校正后Xt、Yt、Zt及Zr误差少于校正前。本研究显示，观察组患者校正后摆位误差值略小于对照组，但组间比较，差异无统计学意义；观察组患者在∑值/σ值/ M计划靶区/ M计划体积外扩边界指标范围更大，但组间比较，差异无统计学意义。锥形束CT图像引导系统更能够减少摆位误差，主要是因为肝癌周围骨性标志有椎骨、肋骨。EPID图像分辨率较弱，对操作人员要求极高，存在较多不确定影响因素。另外，肝脏肿瘤会受到呼吸运动等影响。采取灰度配准获取图像配准融合准确度相对较高。锥形束CT图像引导系统在肝癌立体定向放射治疗中为保证误差更小[12]。缓解患者不良情绪，使其能够得到放松，保持呼吸稳定，可减少呼吸运动影响造成的误差。制作体膜时，应该将体膜和患者体表有效紧贴，减少缝隙[13]。将定位板纵向中轴线和矢状位激光灯，患者机体中轴线重合。从减小肝癌摆位误差角度出发，采用灰度配准的锥形束CT误差纠正精度较采用骨性配准的精准X线更高[14]。

综上所述，锥形束CT图像引导系统在肝癌立体定向放射治疗中能够有效减少摆位误差，锥形束CT图像引导系统在放射治疗中具有明显作用。为保证靶区和附近正常组织器官剂量分布更为精确，则需要及时分析原因，及时采取对应措施，保证治疗总有效率。