支架置入食管癌患者放療時錐形束CT圖像與定位CT圖像不同融合配準(zhǔn)方式擺位的誤差

吳承駿，孫凌飛，溫翠俠

(徐州市中心醫(yī)院,江蘇徐州221000)

放射治療在食管癌的綜合治療中占有重要的地位，圖像引導(dǎo)放療(IGRT)通過實時獲取患者影像信息，可減少擺位誤差，實現(xiàn)精確放療。文獻(xiàn)[1]報道，15%～31%的患者放療時需要KV級錐形束CT(KV-CBCT)來校正擺位誤差。

KV-CBCT是IGRT的重要設(shè)備，通過加速器機(jī)載的千伏級X射線源產(chǎn)生的錐形束射線掃描，采集的圖像經(jīng)重建后與定位CT圖像進(jìn)行融合配準(zhǔn)，獲得患者放療時在三維方向上的誤差[2]。不同的融合配準(zhǔn)方式可能導(dǎo)致不同的擺位誤差結(jié)果[3]。醫(yī)師手動配準(zhǔn)一般精確度較高，但花費時間較長；骨配準(zhǔn)在保證精確度的情況下用時短，臨床應(yīng)用最為廣泛；灰度配準(zhǔn)適用于遠(yuǎn)離骨結(jié)構(gòu)的腫瘤組織。在CBCT圖像中，由于分辨率相對較低，腫瘤靶區(qū)不能良好的顯示，如果常規(guī)按照腫瘤組織進(jìn)行手動配準(zhǔn)往往難度較大。食管癌患者由于進(jìn)食梗阻癥狀往往選擇支架置入，而支架多為金屬材質(zhì)，無論在定位CT還是CBCT上均有清晰的顯示，由于支架直接反映了腫瘤的位置，這時利用基于金屬支架的手動配準(zhǔn)可能較常規(guī)手動配準(zhǔn)更為精確。但具體哪種配準(zhǔn)方式更好目前臨床尚無定論，本研究比較了三種不同的CBCT圖像及定位CT圖像融合配準(zhǔn)方式下食管癌患者的擺位誤差，為臨床選擇合適的融合配準(zhǔn)方式提供理論依據(jù)。

1.1 臨床資料 2018年7月～2019年3月在徐州市中心醫(yī)院放療科行放療的支架(鎳鈦金屬合金支架)置入后食管癌患者18例，其中男14例、女4例，中位年齡63歲。腫瘤部位位于胸上段4例，胸中段9例，胸下段5例(分段參考2010年AJCC標(biāo)準(zhǔn))。患者均因嚴(yán)重進(jìn)食困難預(yù)先行支架置入擴(kuò)張，后行腫瘤放療，均完善相關(guān)檢查，除外肝、骨等遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移患者。

1.2 CBCT圖像及定位CT圖像數(shù)據(jù)收集、融合配準(zhǔn) 患者入院后每周一次行CBCT,收集其CBCT圖像，并導(dǎo)入計劃系統(tǒng)內(nèi)與定位CT圖像融合配準(zhǔn)。分別采用自動灰度匹配(直線加速器系統(tǒng)自帶工具，將軟組織作為參照自動匹配)、自動骨匹配(直線加速器系統(tǒng)自帶工具，將骨性組織作為參照自動匹配)、基于支架上緣的手動匹配(將支架作為目標(biāo)參照，手動對比擺位誤差)進(jìn)行融合配準(zhǔn)，得到X(左右)、Y(前后)、Z(頭腳)三個方向上的擺位誤差，將得到的擺位誤差輸入治療床進(jìn)行誤差校正，然后對患者進(jìn)行放療。

2 結(jié)果

自動灰度匹配融合配準(zhǔn)方式下，X、Y、Z軸方向上食管癌患者放療擺位誤差分別為(0.40±0.09)、(0.39±0.26)、(0.44±0.12)cm，自動骨匹配融合配準(zhǔn)方式下分別為(0.38±0.25)、(0.35±0.08)、(0.40±0.22)cm，支架手動匹配融合配準(zhǔn)方式下分別為(0.37±0.19)、(0.33±0.20)、(0.35±0.18)cm。自動骨匹配與支架手動匹配方式相比較，P均>0.05；自動灰度匹配與支架手動匹配比較：在X軸及Z軸上比較，t分別為2.47、2.21，P<0.05;在Y軸上比較，P>0.05。

3 討論

放射治療是食管癌治療的重要手段之一，各種誤差的存在是影響精確放療的因素，分次間的擺位誤差主要來源于固定設(shè)備的不可靠性、激光燈、模擬機(jī)和治療床的差別等，而分次內(nèi)的誤差則受患者蠕動、呼吸運動、咳嗽等因素的影響[4]。擺位誤差是放療分次間器官移位的主要原因，也是重要的不確定因素[5]。IGRT在常規(guī)放療基礎(chǔ)上引入了CBCT技術(shù)，通過對擺位誤差的糾正提高了放療的精確度。

Liliana等[6]比較了平面KV級CT與CBCT對食管癌患者放療擺位誤差的影響，認(rèn)為所選擇的模式會影響到所觀察到的誤差修正。尚凱等[7]研究發(fā)現(xiàn)，胸段食管癌IGRT時骨性及灰度匹配在X、Z軸上有差異，考慮縱隔內(nèi)全為軟組織，位置相對固定，建議采用灰度配準(zhǔn)。吳建亭等[8]比較了不同配準(zhǔn)方式對食管癌擺位誤差的影響，發(fā)現(xiàn)自動灰度配準(zhǔn)、自動灰度+手動配準(zhǔn)、自動骨性配準(zhǔn)、自動骨性+手動配準(zhǔn)在X方向上的誤差分別為(2.70±2.20)、(3.04±2.36)、(2.76±2.24)、(3.04±2.45)mm，在Y方向上的誤差分別為(2.82±2.15)、(2.95±2.31)、(2.74±1.78)、(2.66±1.82)mm，在Z方向上的誤差分別為(2.42±1.91)、(2.49±2.02)、(3.07±2.16)、(2.67±2.02)mm，建議對于食管癌的圖像配準(zhǔn)，加上手動配準(zhǔn)是有必要的，自動骨性+手動配準(zhǔn)的精確度最好。車少敏等[9]建議對頸段及胸上段食管癌以骨性配準(zhǔn)為首選，必要時結(jié)合手動微調(diào)更好。本研究發(fā)現(xiàn)，自動灰度匹配與支架手動匹配相比較，在X軸及Z軸上有統(tǒng)計學(xué)差異，在Y軸上無統(tǒng)計學(xué)差異。由于人體非剛性結(jié)構(gòu)，單純自動匹配可能造成腫瘤部位的偏差，因此，我們認(rèn)為在系統(tǒng)自動匹配之后加上手動調(diào)整是很有必要的。

Melanie等[10]通過預(yù)先對食管癌植入基準(zhǔn)標(biāo)記物，然后行放療和CBCT掃描，探討了不同配準(zhǔn)方式對擺位誤差的影響，認(rèn)為通過外在標(biāo)記物進(jìn)行配準(zhǔn)是完全可行的。de Blanck等[11]利用內(nèi)鏡將一種不透明標(biāo)記物標(biāo)記在食管腫瘤的邊緣，發(fā)現(xiàn)其改善了放療的精確定位，且沒有顯著不良反應(yīng)。Liu等[12]針對胃食管交界處腫瘤植入放射不透明基準(zhǔn)作為腫瘤替代物，而后進(jìn)行呼吸門控放療，發(fā)現(xiàn)植入的基準(zhǔn)物與腫瘤體積的運動有很好的相關(guān)性，而門控降低了腫瘤在治療過程中的移動，不過不同患者間的變異較大。Chandran等[13]對26例患者共植入92個標(biāo)記物，發(fā)現(xiàn)標(biāo)記物的放置改善了放療的定位，有助于IGRT放療，且沒有明顯不良事件的發(fā)生。在我們的研究中，由于患者嚴(yán)重進(jìn)食困難而預(yù)先行支架置入，由于支架的金屬特性本身就是一種很好的參照物，在IGRT擺位中是一種合適的配準(zhǔn)參照。自動骨匹配與支架手動匹配相比較，左右前后及頭腳三個方向上均沒有統(tǒng)計學(xué)差異，提示兩者具有等效性，而由于支架的位置直接反映了腫瘤的部位，較常規(guī)手動配準(zhǔn)用來評估擺位誤差更為準(zhǔn)確。

總之，支架置入后放療的食管癌患者CBCT圖像與定位CT圖像通過自動骨匹配與支架手動匹配進(jìn)行融合配準(zhǔn)的擺位誤差相似，均優(yōu)于自動灰度匹配。目前臨床上多應(yīng)用CBCT來糾正放療前的擺位誤差，而放療分次內(nèi)的誤差同樣不容忽視。黃大鋇等[14]研究發(fā)現(xiàn)，放療分次內(nèi)的誤差隨著治療時間的延長而增大，下一步我們將評估放療前后分次內(nèi)不同融合配準(zhǔn)方式對患者放療誤差的影響。CBCT掃描的是一段時間內(nèi)的容積圖像，顯示的是完整的呼吸心跳周期內(nèi)的圖像，而定位CT掃描的是瞬時圖像，顯示的是某一特定時間的圖像，兩者匹配時本身就會產(chǎn)生誤差，進(jìn)一步的研究可采用呼吸門控或4DCT來輔助解決這個問題。