調強放射治療的首次擺位誤差分析及應用

任歡，肖澤民，田偉

常德市第一人民醫院腫瘤科 （湖南常德 415000）

調強放射治療可利用加速器的多葉光柵（multi-leave collimators，MLC）運動變化調制射線能量分布，使靶區的劑量分布高度適形，同時最大限度地降低周圍正常組織的劑量。這已逐漸成為放射治療的普及性技術。由于其劑量分布的高度精確性對靶區勾畫和擺位誤差的要求越來越高，所以臨床上為了有效減少各種因素造成的靶區位置變化，會在臨床靶體積（clinical target volume，CTV）外擴一定的邊界值形成計劃靶體積（planning target volume，PTV）[1]；而利用錐形束CT（cone beam CT，CBCT）進行圖像引導放射治療能夠有效地糾正擺位誤差，減小誤差帶來的影響，從而提高放射治療的精確性[2]。各放射治療單位的設備技術、擺位水平、質控流程均存在一定的差異，本研究回顧性分析2019年全年在我院腫瘤科瓦里安直線加速器上行調強放射治療的患者的首次擺位誤差數據，分析各部位擺位誤差形成的原因，并計算出CTV 的外擴邊界值，作為臨床參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選擇2019年1—12月在我院腫瘤科瓦里安直線加速器上行調強放射治療的腫瘤患者432例。（1）頭頸部腫瘤患者130例（頭頸組），男95例，女35例；年齡14～78歲，中位年齡53歲；鼻咽癌82例，腦膠質瘤及腦膜瘤19例，舌癌17例，下咽癌及喉癌9例，甲狀腺癌及腮腺癌3例。（2）胸腹部腫瘤患者94例（胸腹組），男72例，女22例；年齡42～80歲，中位年齡63歲；肺癌60例，食管癌17例，胸腺瘤7例，肝癌5例，胃癌5例。（3）盆腔腫瘤患者208例（盆腔組），男35例，女173例；年齡27～87歲，中位年齡55歲；宮頸癌156例，結直腸癌46例，膀胱癌2例，前列腺癌4例。

1.2 設備材料

Varian 公司Trilogy 直線加速器[ 帶機載影像系統（OBI），能夠實施CBCT]；Siemens 公司AS40大孔徑模擬定位CT；Varian 公司Eclipse 治療計劃系統；深圳騰飛宇熱塑膜及定位體架。

1.3 模擬定位

患者均采取仰臥位，頭頸組使用頭頸肩架+塑料頭枕+頭頸熱塑膜固定，胸腹組使用定位體架+真空墊+熱塑體膜固定，盆腔組使用腳部真空墊固定；將患者固定于模擬定位CT 平板床上，利用外置三維激光系統確定其等中心位置，并在體表貼上鉛點做好體表標記；掃描層厚頭頸組為3 mm，胸腹組為5 mm，盆腔組為5 mm，將獲取的CT 影像傳輸至Eclipse 治療計劃系統。

1.4 靶區的確認及治療計劃的設計

由主治醫師根據臨床資料結合患者的影像學資料在定位CT 圖像上勾畫靶區和危及器官，在副主任醫師或以上級別醫師對其確認后由物理師設計調強放射治療計劃；頭頸組及盆腔組使用容積旋轉調強技術，胸腹組多使用固定野調強技術；由副主任醫師或以上級別醫師和物理師對最終調強計劃共同評價、審核、確認后傳輸至直線加速器準備治療。

1.5 首次治療獲取的CBCT 圖像及擺位誤差數據

首次擺位由主治醫師、兩名技師和物理師共同參與，體位要求和CT 定位時完全一致，兩名技師根據三維激光燈及患者體表標記位置擺位；頭部掃描條件為100 kV/80 mA/25 mAs，體部掃描條件為125 kV/80 mA/13 mAs，將掃描采集的圖像與計劃系統傳輸至直線加速器的圖像進行匹配，配準方法采用自動加手動法，先利用計算機骨性配準的方法自動配準得出3個方向和1個旋轉角度的擺位誤差數據，再由主治醫師和物理師根據配準結果從橫斷面、矢狀面、冠狀面逐層分析配準效果并結合手動微調，評判是否滿足臨床要求，再給予調整，糾正床值，實施治療。

1.6 統計學處理

應用SPSS Statistics 26統計軟件對CBCT 配準結果進行分析，擺位誤差取所得數據的絕對值，用∑±σ（mm）表示，均值（∑）代表治療過程中的系統誤差，標準差（σ）代表隨機誤差，根據Van Herk[3-4]經典公式邊界值M=2.5∑+0.7σ 計算CTV 外擴邊界值。

2 結果

圖像配準完成后，可得出每例患者首次擺位3個方向的平移誤差和1個方向的旋轉誤差，且頭頸組各方向上的誤差均較小，但旋轉誤差較大，見表1。

表1 3組擺位誤差結果分析

3 討論

治療實施是調強放射治療流程的最后一步，準確無誤的擺位及及時地分析和糾正擺位誤差，可有效提高靶區劑量的準確性，減少危及器官的受量，提高放射治療的療效[5]。但在實際的臨床工作中，放射治療技師執行擺位操作的專業水平[6]、患者的配合程度、體內器官組織的非自主運動、體表標記的準確性均是直接影響擺位誤差的關鍵因素，形成隨機誤差σ；此外，CT 定位機和直線加速器等設備的質量控制、圖像傳輸和計劃設計等環節的誤差會對CBCT 掃描的圖像配準結果產生間接影響，導致形成系統誤差∑。

本研究對432例患者的首次擺位誤差結果進行統計分析：（1）腹背、頭腳、左右3個平移方向的擺位誤差均是頭頸組最小，且出現誤差＞3 mm 的例數最少，說明頭頸部腫瘤因受解剖結構的限制，器官運動位移小，外輪廓線明顯、易固定，使用頭頸肩熱塑膜固定效果好，但頭頸組擺位誤差的方向性較為明顯，根據正負方向分析，誤差在背側、頭側、右側方向所占比例明顯稍高，物理師在做直線加速器及定位裝置等設備的質量控制時應密切關注其規律，考慮是否來源于系統誤差，放射治療技師在擺位時應注意和患者進行良好的溝通，使其積極配合調整體位；（2）計算結果顯示，頭頸組在腹背、頭腳、左右3個方向的CTV 外擴邊界值建議分別為3.7 mm、5.0 mm、2.0 mm，該范圍與楊波等[7]的研究結果（5 mm、5 mm、5 mm）比較略小，與馬翔等[8]的研究結果（3 mm、3 mm、2 mm）比較頭腳方向稍大，頭頸部旋轉方向誤差明顯大于體部的原因與頭頸部解剖結構密切相關，有學者研究了不同頸部固定方式可有效減小頭頸部擺位誤差，包括旋轉誤差[9-10]；（3）胸腹組在定位體架上使用真空墊+熱塑膜的方法固定，且在患者身體兩側皮膚體表做好十字線輔助擺位，將患者皮膚標記線與激光燈對好后再固定熱塑膜，根據熱塑膜上的標記線與等中心位置對好，胸腹腔內由于臟器較多，心臟搏動、呼吸運動、胃腸蠕動等均可影響患者的擺位誤差，且患者雙手上舉握桿也可能帶來皮膚的牽拉而影響皮膚標記線的位置，從而影響擺位的準確性，根據計算結果推薦在胸腹部腫瘤靶區勾畫時腹背、頭腳、左右3個方向的CTV 外擴邊界值分別為4.7 mm、7.4 mm、4.7 mm，并充分重視頭腳方向的誤差，該結果與戚濤等[11]的研究結果相似；（4）盆腔組接受調強放射治療時受膀胱、直腸的充盈狀態影響較大[12]，圖像進行骨性配準后需要醫師、物理師更多的參與評估靶區及周圍重要結構的誤差影響情況，根據個體差異適時進行手動調整，目前較多使用的各方向上CTV 外擴邊界值5 mm 可能過于保守，根據本研究回顧的擺位誤差結果，推薦在腹背、頭腳、左右3個方向上分別使用6.1 mm、5.6 mm、6.0 mm 的CTV 外擴邊界值，該誤差結果低于Patni 等[13]的研究結果。

本研究回顧性分析了2019全年在我院瓦里安直線加速器上接受調強放射治療的432例患者的首次擺位誤差，未考慮調強放射治療分次間的誤差影響，但根據倪曉雷等[14]的研究，首次擺位誤差與分次間未見明顯差異。在患者分組上，將腦膠質瘤等單純頭部腫瘤患者與鼻咽癌等頭頸部腫瘤患者歸為頭頸組，肺癌等胸部腫瘤患者和胃癌等腹部腫瘤患者歸為胸腹組，以上單純以患者腫瘤部位分類過于粗略，可以在體位固定和定位方式上，進一步探尋更加優良的固定方式，如頭頸部腫瘤患者可考慮發泡膠或個體化頭枕，胸腹部腫瘤患者可考慮4D-CT 和呼吸門控技術，盆腔腫瘤患者也可考慮使用熱塑膜，下一步工作應根據不同的病種進行進一步的優化和細分，或選擇不同的固定方式進行對照研究，統計并計算出各病種的擺位誤差及CTV 外擴邊界值，供臨床靶區勾畫參考。從放射治療定位到實施治療的整個流程中，放射治療醫師、物理師、技師、護士應各盡其責并全力配合，共同提高本部門的質量控制水平，最大限度地降低系統誤差和隨機誤差，為腫瘤患者帶來高質量的精準治療。