鼻咽癌進(jìn)行圖像引導(dǎo)放療時(shí)不同配準(zhǔn)方法對(duì)體位校正的影響

王詩(shī)琴，張書(shū)旭，余輝，譚劍明

廣州醫(yī)學(xué)院附屬腫瘤醫(yī)院 放療中心，廣東 廣州 510095

三維適形與調(diào)強(qiáng)放療技術(shù)的普遍應(yīng)用，對(duì)放療擺位精度的要求更加高了。在臨床應(yīng)用過(guò)程中，擺位稍一疏忽，則會(huì)出現(xiàn)“失之毫厘，謬之千里”的后果[1]。部分靶區(qū)不能得到足夠的劑量和/或高劑量區(qū)部分落在危險(xiǎn)器官或正常組織區(qū)域。為提高擺位準(zhǔn)確性，影像引導(dǎo)放射治療 (image guided radiotherapy,IGRT)的概念被提出，通過(guò)治療前擺位時(shí)或治療中采集患者身體結(jié)構(gòu)圖像，與計(jì)劃設(shè)計(jì)時(shí)生成的CT數(shù)字重建圖像（digitally reconstructed radiograph，DRR）相比較，或糾正擺位，或調(diào)整射束，或修正計(jì)劃。使得治療更加符合腫瘤放射治療劑量學(xué)要求。IGRT是一種治療原則的總稱(chēng)，并不是一種單一技術(shù)的簡(jiǎn)稱(chēng)，實(shí)現(xiàn)IGRT有多種途徑，有簡(jiǎn)單也有復(fù)雜，投入也不一樣[2]。電子射野影像裝置 (electronic portal image device，EPID)是最早開(kāi)發(fā)使用的，最簡(jiǎn)單的影像引導(dǎo)裝置[3]，技術(shù)已經(jīng)比較成熟，性?xún)r(jià)比較高[4,5]。我院于2008年10月安裝投入使用一臺(tái)Varian公司生產(chǎn)的醫(yī)用電子直線加速器，配置EPID和相關(guān)圖像處理軟件，該軟件具有自動(dòng)圖像配準(zhǔn)和手動(dòng)微調(diào)的功能。為充分研究其臨床應(yīng)用空間，我科對(duì)其進(jìn)行了一系列的實(shí)驗(yàn)。本次實(shí)驗(yàn)針對(duì)我院放療科醫(yī)生不同的配準(zhǔn)方法進(jìn)行比較分析。

1 材料與方法

1.1 病例資料

2008年10月至2008年12月期間，在Varian-23EX醫(yī)用電子直線加速器上進(jìn)行圖像引導(dǎo)放療的鼻咽癌病人37人（男28人、女9人，其中有10人進(jìn)行過(guò)兩段放療）。所有患者經(jīng)CT掃描后，在放療計(jì)劃系統(tǒng)中進(jìn)行90°/270°面頸聯(lián)合不規(guī)則野設(shè)計(jì)，同時(shí)生成相應(yīng)射野的數(shù)字重建圖像（DRR），將放療計(jì)劃經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)傳輸至加速器控制電腦，按計(jì)劃設(shè)計(jì)進(jìn)行擺位、照射。用EPID雙曝光法拍攝患者在治療體位的射野照射區(qū)域及外擴(kuò)4cm的周邊組織結(jié)構(gòu)圖像，獲得側(cè)位定位片和相應(yīng)角度的CT數(shù)字重建片總計(jì)47組。將EPID拍攝的圖像與計(jì)劃系統(tǒng)生成的相應(yīng)射野的DRR圖像進(jìn)行配準(zhǔn)。根據(jù)誤差大小，必要時(shí)調(diào)整患者體位。

1.2 圖像配準(zhǔn)

實(shí)驗(yàn)中采用了四種不同的配準(zhǔn)方法：方法A：利用23EX的Varis網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)工作平臺(tái)，將窗寬/窗位設(shè)置為自動(dòng)模式 (即auto-window-level )，按照軟件操作手冊(cè)指示，用軟件的自動(dòng)配準(zhǔn)功能對(duì)DRR和EPID圖像進(jìn)行灰度配準(zhǔn)。方法B：在自動(dòng)窗寬/窗位條件下，結(jié)合臨床經(jīng)驗(yàn)將配準(zhǔn)參考點(diǎn)定為第一頸椎體前緣中點(diǎn)，用軟件對(duì)配準(zhǔn)參考點(diǎn)進(jìn)行自動(dòng)配準(zhǔn)。方法C：在方法A的基礎(chǔ)上，手動(dòng)調(diào)節(jié)窗寬窗位后，進(jìn)行自動(dòng)圖像灰度配準(zhǔn)。方法D：在方法B的基礎(chǔ)上，手動(dòng)調(diào)節(jié)窗寬窗位，以第一頸椎體前緣中點(diǎn)作為配準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行配準(zhǔn)。經(jīng)過(guò)圖像配準(zhǔn)后，分別得到靶區(qū)在X軸和Y軸方向上的擺位誤差。

1.3 數(shù)據(jù)處理

把實(shí)驗(yàn)中所得到的靶區(qū)在X軸和Y軸方向上的擺位誤差值導(dǎo)入統(tǒng)計(jì)軟件SPSS13.0中，計(jì)算四組數(shù)據(jù)的均值和標(biāo)準(zhǔn)差，并將方法A與B、A與C、B與D、C與D所得到的靶區(qū)在X軸和Y軸方向上的擺位誤差分別進(jìn)行配對(duì)樣本t檢驗(yàn)，比較是否存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，以P<0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

將統(tǒng)計(jì)結(jié)果列于表1和表2。

表1 不同配準(zhǔn)方法所得靶區(qū)在X軸和Y軸方向上的擺位誤差均值和標(biāo)準(zhǔn)差 （單位：mm）

表2 不同配準(zhǔn)方法所得靶區(qū)在X軸和Y軸方向上的擺位誤差的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果

3 討論

如表1所示，在X軸方向上，四種不同配準(zhǔn)方法所得靶區(qū)擺位誤差的均數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差數(shù)值較小，說(shuō)明擺位過(guò)程中，升床帶來(lái)的擺位誤差不大。而在Y軸上靶區(qū)位移方向均是向負(fù)方向，這提示可能存在擺位操作的習(xí)慣誤差，也可能機(jī)器和軟件系統(tǒng)存在系統(tǒng)誤差。不同配準(zhǔn)方法得到的Y軸方向上擺位誤差的均值差異較大，在影像質(zhì)量受限的方法B中，Y軸方向擺位誤差均數(shù)明顯大于其他組，其最大擺位誤差超過(guò)9mm，說(shuō)明放療擺位時(shí)進(jìn)床和病人躺在床上的位置、以及醫(yī)師放療前進(jìn)行的在線校正對(duì)擺位誤差影響明顯。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，不同病例的個(gè)體差異明顯，治療在計(jì)劃設(shè)計(jì)，擺位校正時(shí)都應(yīng)該考慮這一點(diǎn)，針對(duì)不同的病人，采用個(gè)體化的方法進(jìn)行擺位校準(zhǔn)。

從表2可見(jiàn)，單純使用灰度骨性對(duì)比與結(jié)合醫(yī)療經(jīng)驗(yàn)選擇這兩種方法，在限定了影像質(zhì)量的情況下（如同一窗寬窗位條件），配準(zhǔn)結(jié)果差異非常明顯。當(dāng)有影像軟件幫助時(shí)，配準(zhǔn)結(jié)果似乎又有更進(jìn)一步的改善，但對(duì)于僅按軟件操作手冊(cè)指示對(duì)兩組圖像進(jìn)行骨性標(biāo)志的灰度配準(zhǔn)時(shí)，即使窗寬窗位調(diào)整，也沒(méi)有帶來(lái)明顯的改善，對(duì)于方法C與方法D中的結(jié)果，可以用表一的結(jié)果來(lái)解釋?zhuān)驗(yàn)閄軸方向產(chǎn)生的擺位誤差比Y軸方向更小，所以是陰性結(jié)果。

由于EPID拍攝的擺位圖像是兆伏級(jí)X線影像，該圖像對(duì)空氣和軟組織的分辨率并不令人滿意，依靠骨性結(jié)構(gòu)的灰度對(duì)比進(jìn)行配準(zhǔn)，配準(zhǔn)精度和所需要時(shí)間會(huì)受各種因素的影響[6]，甚至?xí)l(fā)生錯(cuò)誤[7]。如在患者體內(nèi)植入金標(biāo)等標(biāo)記，會(huì)對(duì)配準(zhǔn)結(jié)果有所改善，但也會(huì)有一定的應(yīng)用限制[8,9]。對(duì)于頭頸部放療而言，重要組織和器官密集，同時(shí)存在很大的個(gè)體差異，正是因此，促進(jìn)了更清淅的KV級(jí)X線圖像技術(shù)在放療體位校正中的應(yīng)用[10]。對(duì)于臨床治療中，如何在有限的時(shí)間內(nèi)，快速準(zhǔn)確地進(jìn)行在線校正擺位誤差是非常重要的。相對(duì)于蝶竇、斜坡等解剖結(jié)構(gòu)，第一頸椎受窗寬窗位影響相對(duì)較小，不需要花太久時(shí)間調(diào)節(jié)便可以較準(zhǔn)確地確定和配準(zhǔn)。先進(jìn)的影像技術(shù)能大大提高醫(yī)療質(zhì)量，并提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的平臺(tái)，但完全依賴(lài)硬件是不可取的，醫(yī)療經(jīng)驗(yàn)仍然是擺位的重要因素，本研究表明，鼻咽癌進(jìn)行圖像引導(dǎo)放療時(shí)的體位校正，以第一頸椎椎體前緣中點(diǎn)作為圖像配準(zhǔn)參考點(diǎn)比較適宜。

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