M6 型射波刀立体定向放疗系统图像引导照射剂量研究

王境生 徐新宇 薛志孝 董洋 于旭耀 陈华明

射波刀立体定向放疗（stereotactic radiotherapy，SBRT）成为多种肿瘤放疗的首选适应证。临床中通常采用单次照射剂量大，照射次数少，局部治疗疗效好，患者治疗时间短（通常1～2 周内完成）[1-2]。SBRT 治疗不可耐受手术的早期非小细胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）局部控制率与手术相当，与常规放疗比较，可以显著提高早期不可手术NSCLC 的局部控制率和生存率[3]。射波刀SBRT 系统图像引导采用kV 级X 射线交角透视成像技术，通过X 射线投影图像和治疗计划CT 图像进行二维-三维（2D-3D）图像配准。M6 型射波刀SBRT 系统有5 种图像引导方法：颅骨（6D-skull）追踪方式、椎体（x-sight）追踪方式、synchrony 同步呼吸追踪方式、金标（fiducial）追踪方式、肺（x-sight lung）追踪方式[4]。目前，国内外关于M6 型射波刀SBRT 系统治疗肿瘤临床疗效文献很多，但是关于M6 型射波刀SBRT 系统图像引导给肿瘤患者增加的照射剂量及其影响因素研究甚少。

本研究回顾性分析216 例M6 型射波刀SBRT肿瘤患者，采用图像引导追踪方式和肿瘤靶区位置进行分类，分别统计患者肿瘤靶区的照射剂量、治疗分割次数、球管曝光参数、计算曝光次数、累积的照射剂量，得出平均曝光次数和平均照射剂量，与患者肿瘤靶区的照射剂量相比较。利用多元线性逐步回归模型分析累积剂量的影响因素，为肿瘤患者接受M6 型射波刀SBRT 系统的图像引导额外照射剂量提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 临床资料

本研究回顾性分析2023 年1 月1 日至5 月31日在天津医科大学肿瘤医院接受M6 型射波刀SBRT 治疗的216 例肿瘤患者，其中男性131 例，女性85 例。中位年龄65（11～90）岁。其中，73 例颅脑肿瘤患者，111 例胸部肿瘤给患者，20 例腹部肿瘤患者，12 例盆腔肿瘤患者。所有患者采用曝光时间间隔为20～150 s。患者基本资料见表1。本研究经天津医科大学肿瘤医院伦理委员会批准（伦理批号：bc202 3133）并且全部患者已签署知情同意书。

1.2 方法

入射皮肤剂量为获取追踪和定位用的X 射线影像照射的患者剂量，是在无背向散射的情况下在成像中心测量的空气比释动能（两个成像射束交叉的中轴上的点）。反平方定律校正适用于射波刀M6 立体放疗系统中标称X 射线源至等中心距离和在系统安装时记录的实际距离之间的差异。入射皮肤剂量（以cGy 为单位）作为kV 和mAs 的函数，是多个Cyberknife 系统上X 射线球管和发生器的平均值。M6型射波刀SBRT 系统中文件tmt_dispatch.log 有图像剂量imaging dose，详细记录每次球管AB 曝光产生图像的照射剂量。肿瘤患者接受全程M6 型射波刀SBRT 结束后，在治疗界面会左下角记录到该患者治疗过程中总的球管AB 曝光次数和累积的照射剂量。

1.3 统计学分析

采用SPSS 26.0 软件进行统计学分析。将肿瘤患者按照图像引导方式和肿瘤靶区位置进行分类，分别统计患者曝光次数、累积的照射剂量，得出不同部位的平均曝光次数、平均照射剂量，与患者肿瘤靶区的照射剂量相比较，并勾画ROC 曲线取肿瘤体积及BED10的cutoff 值以对其分层，利用多元线性逐步回归模型分析累积剂量的影响因素。

2 结果

2.1 不同图像引导方式患者曝光次数及累积照射剂量

73 例颅骨（6D-skull）追踪方式，97 例椎体（x-sight）追踪方式，38 例同步呼吸（sychrony）追踪方式，6 例金标（fiducial）追踪方式、2 例肺追踪（x-sight lung）肿瘤患者平均曝光次数、平均累积照射剂量（cGy）、累积照射剂量/靶区照射剂量（%）分别为131 次、1.6 cGy、0.02%～0.18%；212 次、8.0 cGy、0.05%～0.45%；322 次、12.2 cGy、0.06%～0.62%；237 次、10.1 cGy、0.07%～0.36%；411 次、12 cGy、0.20%～0.21%。颅骨（6D-skull）追踪方式肿瘤患者累积照射剂量最低，其余4 种图像引导方式肿瘤患者的平均曝光次数、累积照射剂量接近，见表2。

表2 不同图像引导方式患者曝光参数、累积和平均曝光次数、累积和平均照射剂量

2.2 不同治疗部位患者曝光次数及累积照射剂量

73 例颅脑肿瘤患者，111 例胸部肿瘤给患者，20例腹部肿瘤患者，12 例盆腔肿瘤患者平均曝光次数、平均累积照射剂量（cGy）、累积照射剂量/靶区照射剂量（%）分别为131 次、1.6 cGy、0.02%～0.18%；258 次、9.6 cGy、0.05%～0.62%；191 次、7.7 cGy、0.08%～0.44%；209 次、8.5 cGy、0.07%～0.36%。颅脑肿瘤患者的平均曝光次数、累积照射剂量最低，胸部、腹部、盆腔肿瘤患者的平均曝光次数、累积照射剂量接近。见表3。

表3 不同治疗部位肿瘤患者曝光参数、累积和平均曝光次数、累积和平均照射剂量

2.3 影响因素

以累积剂量为因变量，以肿瘤部位（颅内=1，胸部=2，腹部=3，盆腔=4）、肿瘤体积（＜30 mL=0，≥30 mL=1）及肿瘤BED10（≤60 Gy=0，＞60 Gy=1）为自变量，进行多元线性回归分析。结果显示，回归方程显著，F=45.295，P＜0.001。自变量共线性显示tolerance 均＞0.2，方差膨胀因子（VIF）均＜10，提示各自变量间不存在共线性。BED10、靶区体积、肿瘤部位均为累积剂量的影响因素。当肿瘤体积≥30 mL、BED10＞60 Gy、肿瘤位于胸、腹、盆腔时，累积剂量增大。调整后R2=0.511，表明调整后这些变量解释累积剂量51.10%的变异，见表4。

表4 肿瘤靶区部位、肿瘤体积及BED10 对累积剂量的影响

3 讨论

M6 型射波刀M6 系统采用二维kV 级X 射线，X 线能量、X 线源至探测器的距离、患者体厚、照射部位等会影响患者的图像引导照射剂量[5]。本研究分析不同图像引导追踪方式和肿瘤靶区位置肿瘤患者的曝光次数和累积照射剂量及其影响因素，发现采用6D-skull（颅骨）追踪方式颅脑肿瘤患者曝光次数、累积照射剂量最低，采用其余4 种图像引导方式对应的胸部、腹部、盆腔肿瘤患者曝光次数、累积照射剂量接近。研究基于肿瘤患者的单个射波刀物理计划的基础上，多个射波刀物理计划的肿瘤患者接受到M6 型射波刀SBRT 系统图像引导系统产生的累积照射剂量应该为多个射波刀物理计划的累积照射剂量之和。

奚惠等[6]对M6 型射波刀SBRT 系统的各项技术指标进行临床验收测试，测定图像引导定位追踪偏差x=0 mm、y=0.1 mm、z=0.1 mm、r=0.1°、p=-0.1°，测试结果均优于验收标准，其精确性、可靠性均满足临床要求。有研究对30 例患者数据资料生成的分别由A、B 投影图像构成564 组投影图像,分析记录Xsight 系统配准结果的差值,S/I、L/R 和A/P 的3 个平移结果的差值分别为（0.100.24）mm、（-0.060.32）mm 和（0.110.21）mm；Roll、Pitch 和Yaw 的3 个转角结果的差值分别为（-0.010.35）°、（0.070.23）°和（0.010.24）°，x-sight 系统均基于kV 级X 射线2D-3D 图像配准立体定位引导技术，临床比对结果一致性好[7]。郭静钰等[8]研究发现，采用静态追踪模式患者平均每位每次分割治疗接受曝光次数为36.5 次，采用动态追踪模式时为49.2 次，单次曝光最小吸收剂量为0.5 μGy，最大为385 μGy。G3 型射波刀SBRT 系统实现图像引导功能，对患者产生额外吸收剂量保持在较低的范围内[9]。本研究进一步发现靶区体积、肿瘤部位、BED10均为累积照射剂量的影响因素。当肿瘤体积≥30 mL、BED10＞60 Gy、肿瘤位于胸部、腹部、盆腔时，累积照射剂量增大。M6 型射波刀SBRT 系统中图像引导部分，能够对患者治疗过程中进行实时位置精度验证，肿瘤患者接受到的辐射剂量较少。

本文无影响其科学性与可信度的经济利益冲突。