應(yīng)用KV—CBCT校正直腸癌IMRT擺位誤差的研究

宋偉男+王波+張建旭

【摘要】 目的 使用千伏級(jí)錐形束CT（KV-CBCT）實(shí)時(shí)在線校正直腸癌調(diào)強(qiáng)適形放療（IMRT）的擺位誤差， 確定直腸癌患者放療計(jì)劃外擴(kuò)邊界的范圍， 分析體質(zhì)量差別對(duì)擺位的影響。方法 42例接受IMRT的直腸癌患者， 按照體質(zhì)量指數(shù)（BMI）分為A組（BMI≥24 kg/m2）和B組（BMI<24 kg/m2）， 各21例。將CBCT 與計(jì)劃CT圖像進(jìn)行灰度自動(dòng)配準(zhǔn)， 計(jì)算擺位誤差并進(jìn)行在線評(píng)價(jià)。結(jié)果 42例患者在X軸（左右）、Y軸（頭腳）、Z軸（前后）方向擺位誤差分別為（1.1±2.3）、（2.1±5.0）、（-1.1±2.2）mm， 外放邊界為5.3、10.9、5.7 mm。A組患者在Y方向擺位誤差較B組增大， 差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。兩組在X、Z方向擺放誤差比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。結(jié)論 應(yīng)用KV-CBCT在線校正可減小直腸癌患者擺位誤差， 并利用擺位誤差估算放療擺位外擴(kuò)邊界值， BMI大者應(yīng)適當(dāng)增加外擴(kuò)邊界。

【關(guān)鍵詞】 直腸癌；錐形束CT；調(diào)強(qiáng)放療；擺位誤差

DOI：10.14163/j.cnki.11-5547/r.2017.22.014

【Abstract】 Objective To determine the scope of external boundary expansion for radiotherapy planning and analyze the impact of body mass difference on setup by using kilovoltage cone beam CT （KV-CBCT） for real-time online correction of setup errors of rectal cancer in three dimensional intensity modulated radiation therapy （IMRT）. Methods A total of 42 rectal cancer patients with IMRT were divided by body mass index [BMI， weight/height （kg/m2）] into group A （BMI≥24 kg/m2） and group B （BMI<24 kg/m2）， with 21 cases in each group. The CBCT was automatically registered with the planned CT image， and the position error was calculated and evaluated on-line. Results 42 patients had setup error at X axis （left and right）， Y axis （head and foot） and Z axis （front and back） respectively as （1.1±2.3）， （2.1±5.0） and （-1.1±2.2） mm， and the margin were 5.3， 10.9， 5.7 mm. Group A had larger setup error at Y axis， and the difference had statistical significance （P<0.05）. Both groups had no statistically significant difference in setup error at X and Z axis （P>0.05）. Conclusion Application of KV-CBCT online correction can reduce the setup errors of rectal cancer patients and estimate the external expansion boundary values of radiotherapy settings by using the position error， and the external expansion boundary of larger BMI should be increased appropriately.

【Key words】 Rectal cancer； Cone beam CT； Intensity modulated radiation therapy； Setup error

近年來(lái)， 隨著計(jì)算機(jī)成像技術(shù)的飛速發(fā)展和放療設(shè)備的更新?lián)Q代， 放射治療正快步進(jìn)入精確放療時(shí)代。圖像引導(dǎo)放療（IGRT）是一種實(shí)時(shí)、在線成像技術(shù)跟IMRT的完美結(jié)合， 能夠快速高效地給出實(shí)際治療位置跟計(jì)劃靶體積的配準(zhǔn)差異并及時(shí)對(duì)擺位誤差作出調(diào)整， 在保證計(jì)劃靶區(qū)高劑量的同時(shí)， 有效地規(guī)避了周?chē)＝M織超量照射[1]， 因而深受歡迎。直腸癌由于位于盆腔下部的狹窄部位， 和小腸、膀胱等敏感器官相毗鄰， 對(duì)射線的劑量分布有著較高的要求， 是首批引入IGRT、經(jīng)驗(yàn)技術(shù)相對(duì)成熟并取得良好效果的癌種之一， 本文通過(guò)分析直腸癌擺位過(guò)程中在X、Y、Z軸三個(gè)方向上擺位誤差數(shù)據(jù)、外擴(kuò)邊界和校正方法， 以期為臨床決策提供參考依據(jù)。現(xiàn)報(bào)告如下

1 資料與方法

1. 1 一般資料 回顧性分析2016年8～9月在青島中心（腫瘤）醫(yī)院經(jīng)病理學(xué)確診并接受放療的42例直腸癌患者資料， 年齡22～79歲， 中位年齡55歲；KPS評(píng)分≥70分。患者均為首次放療即接受KV-CBCT者， 以后視情況每周或每2周行1次KV-CBCT。患者按照BMI分為A組（BMI≥24 kg/m2）和B組（BMI<24 kg/m2）， 各21例。

1. 2 擺位固定 設(shè)備為Electa Synergy IGRT加速器。跟CT定位時(shí)一致， 患者在治療前1 h被要求清空膀胱內(nèi)尿液， 然后飲下溫開(kāi)水800 ml， 憋尿使膀胱處于充盈狀態(tài)。患者呈仰臥位躺在負(fù)壓真空墊上， 雙手上舉交叉握住位于頭頂上部的手柄， 依據(jù)計(jì)劃單上的X、Y、Z軸數(shù)據(jù)， 通過(guò)移動(dòng)治療床， 借助弓形尺和三維激光線將病灶中心置于等中心點(diǎn)處， 并告知患者保持體位不變， 擺位完畢， 等待驗(yàn)證及治療。

1. 3 圖像校準(zhǔn)及誤差校正 Electa Synergy加速器裝載千伏（kV）級(jí)X線容積成像（XVI）系統(tǒng)， 啟動(dòng)KV-CBCT后， 機(jī)架行200°弧形掃描， 采集CBCT圖像， 利用XVI系統(tǒng)重建后得到全盆腔冠狀、矢狀、橫截面的CT圖像， 借助恥骨聯(lián)合、骶髂關(guān)節(jié)、雙側(cè)髂骨上緣等骨性標(biāo)志， 跟計(jì)劃CT圖像配準(zhǔn)， 系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)給出左右（X軸）、頭腳（Y軸）、前后（Z軸）方向上的平移誤差， 可通過(guò)移動(dòng)治療床實(shí)時(shí)在線予以校正。擺位誤差由系統(tǒng)和隨機(jī)誤差構(gòu)成， 計(jì)劃外放邊界Mptv=2.5Σ+0.78δ。

1. 4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS13.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（ x-±s）表示， 采用t檢驗(yàn)。P<0.05表示差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2. 1 擺位誤差及計(jì)劃擴(kuò)邊值 42例患者共行CBCT 176次， 擺位誤差及其靶體積擴(kuò)邊值見(jiàn)表1。

2. 2 體質(zhì)量與擺位誤差的關(guān)系 A組和B組在X、Z方向上的擺位誤差比較， 差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）， 而在Y軸方向上的擺位誤差比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=2.93， P<0.05）。見(jiàn)表2， 表3。

3 討論

放射治療是提高腫瘤患者局部控制率、延長(zhǎng)患者生存的主要治療手段。擺位誤差是實(shí)際照射部位跟計(jì)劃靶體積之間的差異。國(guó)際放射單位與測(cè)量委員會(huì)（ICRU） 24號(hào)報(bào)告指出照射靶區(qū)內(nèi)劑量偏離5%， 原發(fā)灶失控或并發(fā)癥幾率也會(huì)隨之增加[2-5]。跟常規(guī)放療相比， IMRT對(duì)擺位誤差有著更高的標(biāo)準(zhǔn)[6， 7]。盆腔腫瘤由于其所處的特殊部位易受飲食多少、體態(tài)狀況、膀胱及直腸充盈程度等因素影響， 擺位重復(fù)性較差， 而盆腔腫瘤的靶區(qū)范圍一般較大， 擺位誤差對(duì)腫瘤部位和周?chē)M織影響也相應(yīng)增大， 所以對(duì)擺位精確度的要求更高[8-10]。

作為計(jì)算機(jī)成像技術(shù)跟IMRT完美結(jié)合的成熟產(chǎn)品， IGRT一經(jīng)出現(xiàn)， 即獲得放療界的高度關(guān)注。在度過(guò)了最初的適應(yīng)期后， 使用KV-CBCT校正擺位誤差正逐步形成常規(guī)化、制度化。本文中通過(guò)快速圖像配準(zhǔn)得出直腸癌IMRT在X、Y、Z軸3個(gè)方向上的擺位誤差分別是（1.1±2.3）、（2.1±5.0）、（-1.1±2.2）mm。這說(shuō)明雖然采取了負(fù)壓真空墊固定、三維激光擺位， 擺位誤差仍然難以避免， 其中Y軸即頭腳方向誤差最大。由此計(jì)算出左右、頭腳、前后方向各外擴(kuò)5.3、10.9、5.7 mm， 可以達(dá)到覆蓋90%擺位誤差的需求。進(jìn)一步分析BMI與擺位誤差的相互關(guān)系， 顯示A、B兩組在X、Z軸方向比較， 差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）， 而在Y軸方向上比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）， 表明A組患者放療時(shí)在Y軸方向上擺位誤差較B組大。所以肥胖患者在Y軸方向上的外擴(kuò)邊界應(yīng)適度增加， 若條件許可， 應(yīng)每日使用KV-CBCT采集擺位誤差并及時(shí)作出校正。

總之， 應(yīng)用KV-CBCT實(shí)時(shí)在線校正直腸癌IMRT， 能夠最大限度地降低放射治療中存在的擺位誤差， 在保證靶區(qū)獲得高劑量照射的同時(shí)， 有效降低了周?chē)＝M織的受量， 有望幫助患者獲得較好的預(yù)后生存質(zhì)量。

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[收稿日期：2017-04-21]