三維治療計劃系統設計的電子束照射野在放射治療中靶區位置的確定

祝洪義，黃艷賓，王 兵，于凌蛟，金肅年，鄧曉琴

(1.大連醫科大學 附屬第一醫院 放療科，遼寧 大連 116011；2.大連醫科大學 附屬第二醫院 放療科，遼寧 大連 116027)

在臨床腫瘤放射治療中，部分腫瘤患者，因病變位置表淺，形狀不規則，或者腫瘤周圍存在重要器官，一般利用常規定位手段難以準確界定腫塊邊界，從而無法進行合理精確的放射治療。而采用三維治療計劃系統設計適形照射野，進行電子束照射或X線與電子束混合照射，可提高治療的準確性和擺位的重復性。但三維治療計劃系統設計的適形電子束照射野計劃，在實施過程中受電子束擋塊鉛窗開口位置因素影響，無法在患者體表準確確定照射野范圍，不能直接按照X線適形治療的方法擺位治療。針對這一問題，本文通過實驗和對比加以總結分析，并提出解決方法。

1 資料與方法

1.1 資料與設備

選取5例電子束治療或X線與電子束混合治療的腫瘤患者，男3例，女2例。其中腮腺癌1例，篩竇腫瘤1例，頸部淋巴結轉移瘤1例，胸壁腫瘤1例，腹股溝區腫瘤1例。

美國Varian Eclipse三維治療計劃系統(3DTPS)、Varian 23EX電子直線加速器、GE16排螺旋CT(配有激光定位系統)、北京大恒自動切割機和數字化儀、低熔點鉛、聚苯乙烯高密度泡沫板、電子束模具及相配套的影子板、游標卡尺(精度要求0.1 mm)。

1.2 方 法

1.2.1 定位及計劃設計：5例病例均采用仰臥位，熱塑膜固定， CT模擬定位，在患者體表和體位固定膜表面標記參考定位中心。在上表面及左、右兩側十字中心點處沿身體長軸各粘貼一根2 mm長金屬絲。設中心層面為“0”層面，按層厚和層間距均為2.5 mm進行螺旋CT掃描，掃描后圖像重建為0.625 mm層厚，作為“計劃CT圖像”；將“計劃CT圖像”傳至CT-Sim工作站，醫生勾畫靶區；再將勾畫好靶區的圖像發送到3DTPS，物理師進行電子束野計劃設計，采用標準源皮距100 cm照射。應注意靶區中心盡量設在照射野對稱中心位置附近，以防止因偏心過大造成無法使用與其照射野大小相匹配的電子束鉛模具[1]。利用計劃系統的BEV(beam’s eye view)功能打印兩張帶有照射野十字中心線的DRR (digitally reconstructed radiograph)圖，圖像成像距離(即源片距)分別為95 cm(用于確定泡沫陽模中心)和100 cm(用于照射野大小驗證)。

1.2.2 泡沫陽模制作：由網絡生成的電子束模塊文件傳輸至自動切割機系統進行模塊切割，或利用數字化儀將DRR圖上照射野輪廓輸入計算機系統后再切割泡沫陽模(沒有擋塊屏蔽的照射區域)。Varian加速器電子束照射的源托距(源至托架擋塊的距離)為95 cm，使用源片距為95 cm的DRR圖制作模塊，則所切割泡沫陽模與DRR圖照射野比例為1∶1，兩者相重合可對所切割陽模的大小進行初檢驗，并根據DRR圖上的中心線標記出泡沫陽模的中心線，并標記好泡沫陽模的入射面及方向(按加速器槍-靶方向標記)。打開數字化儀的觀片燈，將DRR圖紙反放于觀片燈上，泡沫陽模入射面朝下，與透過燈光映襯出的照射野輪廓相重合，沿圖紙中心線在泡沫塊四個方向的底緣標記四點，然后在入射面將四點作十字連線確定泡沫塊中心，即電子束照射野中心。

1.2.3 確定電子束鉛模具中心：在加速器托架上插入電子束限光筒，鉛擋位置放入帶有配套影子板的電子束鉛模具。打開燈光野，在影子板上畫出加速器燈光野十字中心線。

1.2.4 電子束鉛擋制作：將畫有加速器十字中心線的影子板與電子束模具夾在一起，倒置于臺面，泡沫塊正面朝下，注意擺正方向，使泡沫塊上十字線與影子板上十字線重合，用鉛塊壓住泡沫塊，澆鑄低熔點鉛，待鉛液凝固后，取下影子板和泡沫塊，射野擋塊即制作完成。制作流程如圖1(A、B、C、D)所示。

若采用源片距與源托距不相等的DRR圖制作電子束鉛擋，因泡沫陽模大小與DRR圖照射野不是1∶1比例，不能按照前面介紹的“泡沫陽模準備”步驟確定泡沫塊中心，可以在切割泡沫陽模時選擇帶邊框切割模式，切割機在邊框外邊緣可自動切割出中心線的位置標記，對應兩點相連即可確定泡沫陽模中心。制作流程如圖2(a、b、c、d)所示。

1.2.5 治療擺位：加速器治療機上按CT定位體位擺位，對準CT模擬定位參考中心，按計劃單上的擺位坐標移床找到照射野中心，標記中心點十字線。插入限光筒，安放上電子束擋塊，按計劃輸入治療條件，調整源皮距為100 cm。在熱塑膜表面按鉛窗野投影標記出照射野輪廓。

圖1 源片距與源托距相等情況下電子束鉛擋制作流程Fig 1 The making flow of electron beam block in the equal distance of source-film and source-support

圖2 源片距與源托距不相等情況下電子束鉛擋制作流程Fig 2 The making flow of electron beam block in the unequal distance of source-film and source-support

1.2.6 治療驗證：(1)鉛窗野與計劃野符合性驗證： 將源片距為100 cm的DRR圖平放于加速器床面，調整床面到射線源距離為100 cm(源片距=照射距離=100 cm，保證了DRR圖上照射野與實際照射野大小比例為1∶1)，并使加速器照射野中心十字線與DRR圖十字線重合，在DRR圖中心十字線的X1、X2、Y1、 Y2四個方向標記出鉛窗野燈光投影邊緣，再用游標卡尺分別測量四個方向的鉛窗野投影邊緣與DRR圖上照射野之間的偏差。(2)照射野中心點位置驗證： 按治療體位到CT機上復位，將擺位得到的照射野中心點所在層面設為掃描“0”層面，按層厚和層間距均為2.5 mm掃描，掃描范圍為照射野上下各5 cm，再將圖像重建為0.625 mm層厚，作為“擺位CT圖像”，通過網絡將圖像傳輸到3DTPS。在“計劃CT圖像”的照射野中心點層面選取幾個解剖標記點，與“擺位CT圖像”的“0”層面及前后層面相比對，找到相同層面，查看該層面與 “0”層面相差的層數，相差層數×0.625 mm即為實際治療中心點與計劃中心點在Y方向位置偏差值；X方向偏差可用計劃系統中的測量工具直接測出。根據IEC標準：X方向為人體左右方向，Y方向為人體頭腳方向，Z方向為人體前后方向。由于采用源皮距100 cm照射，腮腺癌為GA90°機架角90°照射，X方向不做誤差統計，其余4例為機架角0°照射， Z方向不做誤差統計。

2 結 果

電子束鉛窗野與計劃照射野能很好吻合。鉛窗野與計劃野符合性偏差為沿X1、X2、Y1、Y2四個方向上照射野邊緣最大偏差≤1.7 mm，照射野中心點位置任一方向最大偏差≤2.2 mm，所有偏差均<3.0 mm，見表1。

表1 5例病例首次擺位誤差驗證結果Tab 1 The confirmation results of the first position error of five patients

3 討 論

傳統電子束放射治療一般過程為：普通模擬定位機下定位，利用CT圖像測量出腫瘤中心距參考解剖標志的距離，透視下定出腫瘤中心，再根據腫瘤大小外擴形成照射野，或直接根據體表可見腫物或觸診所捫及腫物大小外擴確定照射野；在病人體表畫出照射野輪廓，在燈光野下將體表照射野輪廓描繪在有機玻璃模板上，記錄源片距(射線源到有模板上表面的距離)，再按模板上輪廓制作電子束鉛擋塊(制作時不需考慮鉛窗開口位置)，到直線加速器下擺位，使鉛窗野與體表野相吻合，然后實施治療。傳統方法存在以下缺陷：(1)靶區位置和范圍難以準確確定，易漏照或多照。(2)需按照體表照射野手工脫模板，增加了誤差因素。(3)靶區劑量無法評估，射線能量給定及靶區實際受照劑量均不準確。(4)不能按腫瘤形狀適形治療。

采用3DTPS制作的電子束照射野計劃實施治療，與傳統電子束治療相比具有明顯的優勢：(1)可以精確確定病灶的位置和范圍，可以更好地躲避重要器官。(2)直接用照射野DRR圖或網絡傳輸模塊文件進行泡沫模塊的切割，省去手工脫模板環節，減小誤差。(3)在3DTPS中進行計劃評估，電子束能量選擇和靶區劑量相對更為準確。(4)可以多角度觀察腫瘤形狀，選擇合適的入射角度，實現適形治療。

3DTPS設計的電子束野計劃，在治療實施過程中不同于傳統電子束治療，應注意以下幾方面：(1)傳統電子束治療擺位只需將鉛窗野與體表野重合即可，而采用3DTPS設計計劃，患者身上無照射野輪廓，只有CT模擬定位標記的參考定位中心，故計劃執行需參照X線適形治療的擺位模式，根據計劃給出的擺位坐標，通過移床找到實際照射野中心，從而確定靶區位置。(2)電子束治療的中心點只有于射線束垂直方向的體表一點，不同于X等中心照射的三點擺位法，這是由于電子束常規照射因受限光筒和劑量分布限制，一般采用固定源皮距單野照射方式[2](Varian加速器采用的是SSD=100 cm的照射方式)，故擺位應采用對十字中心與源皮距相結合的方法確保位置的準確性。(3)電子束照射因涉及到鉛擋塊因素，確保鉛窗野中心與體表照射野中心(或加速器治療中心)的一致性，是保證3DTPS設計的電子束治療計劃順利實施的關鍵。在鉛擋塊制作環節，由于電子束限光筒在加速器上位置固定，配套使用的影子板在電子束擋塊模具中的位置也是固定的(與擋塊模具內嵌卡位)。這樣在影子板上標記加速器射野中心，泡沫陽模按DRR圖標記射野中心線，再使泡沫陽模中心與影子板標記中心相重合，便保證了制作出來的鉛模中心與加速器治療中心的一致性。

本組中對5例病例實測誤差統計來看，利用治療機燈光野投影驗證射野擋塊，鉛擋野與計劃野邊緣偏移量在±3 mm以內，中心點位置偏差控制在3 mm以內，符合臨床要求[3-6]，說明本方法是可行的。分析誤差產生的原因，主要由鉛模制作過程中的熱絲切割誤差、體表標記線受皮膚牽拉等因素影響。

對于配有自動多葉光柵的加速器，也可以按X線適形治療方式制作單野適形計劃，照射野形狀由多葉光柵形成，通過網絡傳輸到加速器上執行，按照CT定位的適形治療方式擺位。根據計劃坐標移床找到照射野中心，利用自動多葉光柵所形成的照射野的燈光投影，在患者體表標記照射野輪廓，再按常規電子束照射擺位治療。

總之，利用3DTPS設計的電子束治療計劃，在實施過程中按照本文所介紹的方法，同時充分考慮到各個環節的影響因素，減少誤差，可以保證腫瘤放射治療精度，提高治療的準確性和擺位的重復性，滿足臨床要求。

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