應用正態分布方法研究各部位腫瘤放射治療擺位誤差及PTV的外放邊界

羅翼，胡項英，廖志春，冼紹波，賀亞迪

柳州市中醫醫院腫瘤科放射治療中心 （廣西柳州 545001）

放射治療是提高腫瘤患者局部控制率、延長患者生命的主要治療手段之一。調強適形放射治療（intensitymodulated radiation therapy，IMRT）是臨床常用的放療技術，靶區外擴邊界的大小依賴于良好的體位固定技術[1-2]。如何提高放射治療擺位準確性，有效降低擺位誤差，是目前臨床醫師最為關注的問題。隨著放療技術的發展，精確放射治療已經成為現代惡性腫瘤放療技術改革的迫切要求，尤其是精確度要求更高的立體定向放療技術。本研究以臨床確診的60 例惡性腫瘤患者為研究對象，包括頭頸部、胸部和腹部各20例。應用基于錐形束CT（CBCT）的正態分布值方法比較分析各部位體位固定技術的擺位誤差，指導改進各體位擺位技術，提高擺位精確度，并計算出各部位腫瘤靶區CTV外擴PTV的值。現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2018年6—8月收治的惡性腫瘤患者60例，其中頭頸部、胸部和腹部各20例。

1.2 擺位固定和CT定位

患者仰臥位，頭部根據頭型墊聚氨脂材質的固定頭枕，上身裸露平躺于多功能固定一體架上。頭頸部患者體位雙手臂自然下垂伸直放在人體中線上，使用頭頸肩熱塑膜固定體位；胸腹部患者雙臂上舉內收放置于額頭上，使用體部熱塑膜固定體位。

所有患者均用黑色記號筆標記出3組激光線“+”在胸部皮膚投影的交點，標記為定位中心，采用大孔徑CT進行CT 模擬機定位，定位圖像傳輸到MONACO計劃系統，勾畫靶區及正常組織，所有計劃設計均采用DMLC和VMAT計劃，計劃確認后，在CT 模擬機上進行校位驗證，將定位中心移至計劃中心，用黑色記號筆畫出新的3 個“*”標記為治療中心。

1.3 CBCT圖像獲取和配準

應用醫科達影像引導直線加速器千伏級CBCT掃描，每例患者在放療療程中隨機取三次CBC掃描結果，應用X線容積成像（XVI）系統將獲取的錐形束CT圖像與定位CT圖像，根據軟組織窗和骨性標記在橫斷面、矢狀面和冠狀面3個面手動配準到大致位置，之后運用系統自動匹配，系統自動顯示出患者實際的等中心位置與治療計劃等中心位置在X 軸、Y 軸、Z 軸三維方向上的線性誤差。如果任一方向誤差大于5 mm，重新擺位，移動治療床修正至正確位置，然后進行放療。

1.4 統計學處理

2 結果

2.1 擺位誤差

所有患者的首次治療都進行CBCT掃描，得到各部位X 軸、Y 軸、Z 軸三維方向上的線性擺位誤差，只考慮誤差數值大小時，頭頸部擺位誤差見表1。得到各部位、各方向上擺位誤差的正態分布值為頭頸部擺位誤差見表2。

表1 各部位在3個方向上只考慮絕對值大小的擺位誤差（mm，±s）

表1 各部位在3個方向上只考慮絕對值大小的擺位誤差（mm，±s）

方向 頭頸部 胸部 腹部LR（X）1.31±1.31 1.83±2.22 2.11±2.67 SI（Y）1.90±1.90 3.74±4.61 3.36±3.66 AP（Z）1.40±1.30 1.70±1.63 1.40±1.92

表2 各部位在3個方向上擺位誤差正態分布值（mm，±s）

表2 各部位在3個方向上擺位誤差正態分布值（mm，±s）

方向 頭頸部 胸部 腹部LR（X）1.31±2.16 1.83±3.64 2.11±4.38 SI（Y）1.90±3.12 3.74±7.55 3.36±6.00 AP（Z）1.40±2.14 1.70±2.67 1.40±3.15

2.2 CTV到PTV外放邊界

擺位誤差由系統誤差和隨機誤差組成[4]，系統誤差是由于機器的精確度以及器官的運動造成的CTV靶區的漂移引起的；隨機誤差是由于每天劑量的偏差及人為隨機性引起的。根據Van Herk等[3]提出的公式（M=2.5Σ+0.7δ），Σ為標準差，δ為標準差的均方根，M為基于上述計算得到的CTV外放PTV的邊界值。本研究基于CBCT掃描得到各部位的CTV外放PTV的邊界值，根據擺位誤差的正態分布值得到PTV的外放邊界。見表3。

表3 各部位在3個方向上的計劃靶區外放值（mm）

3 討論

擺位誤差是實際照射部位跟計劃靶體積之間的差異。國際放射單位與測量委員會（ICRU）24號報告指出照射靶區內劑量偏離5%, 原發灶失控或并發癥概率也會隨之增加[5-7]。與常規放療相比,IMRT和VMAT放療技術對擺位誤差精確度有著更高的標準。隨著精確放療技術的不斷發展，影像引導技術越來越多地應用于臨床，放療精確度不斷提高，范圍縮小，有效地減少了周圍正常組織的損傷，使得放射技術得以有效、安全地運用于人體各部位惡性腫瘤的放療。通過錐形束CT了解腫瘤患者各部位放療中的擺位誤差及其影響因素，并為臨床CTV向PTV外擴邊界而提供參照依據，是實施精準放療的重要保證之一。

本研究結果顯示，擺位誤差主要發生在頭腳方向，且胸腹部的擺位誤差較大，這與其他研究結果相似[8-9]。主要原因可能是：（1）呼吸運動在頭腳方向最顯著，左右方向位移稍微偏小；（2）技術員擺位時，呼吸運動胸擴起伏造成水平標記線上下波動，前后方向較為明顯，兩側皮膚松弛或上肢上抬姿勢有少許變化，擺位時就會發生一定的前后和頭腳方向偏差；（3）左右方向由于只用熱縮膜固定，特別是胸腹部由于皮膚和脂肪組織的移動造成左右方向的誤差較大，這需要配合真空墊等固定技術來減小擺位誤差。

本研究先根據CBCT得到的擺位誤差，通過公式M=2.5Σ+0.7δ計算，在無CBCT修正，基于激光擺位下，得到本組患者各部位CTV外擴至PTV的邊界，此組外放邊界值可能由于樣本量偏少，得到的PTV外放邊界值特別是頭腳方向值與實際擺位誤差值偏小，因此根據VanHerk等[3]提出的公式（M=2.5Σ+0.7δ）得到的PTV外放邊界在這里不能很好地滿足擺位誤差的要求。根據擺位誤差的正態分布值得到一組PTV的外放邊界，此PTV外放邊界值能滿足90%患者的擺位誤差要求，且胸腹部結果與其他研究結果[8,9]相似。然而此計算得到的外放邊界是無法滿足精確放療技術的要求，特別是立體定向放療的要求。立體定向放療技術中的外放邊界需要根據擺位技術等因素來確定，必須在影像引導技術下實施，每例患者每次放療前均行CBCT掃描，并對擺位誤差進行適當的糾正。

綜上所述，隨著放射治療技術和放療精確度發展的要求，我們需要通過提高體位固定技術、呼吸門控技術和CBCT掃描技術的配合使用，以及提高技術員擺位的技術水平全方面減少治療過程中的擺位誤差，從而提高腫瘤的控制率，減少正常組織的照射劑量，提高患者的生命質量。