錐形束CT 引導下盆腔腫瘤在六維床上不同固定體位的擺位誤差及靶區外放邊界

付曹飛

廈門大學附屬翔安醫院放射治療科 （福建廈門 361101）

放射治療、手術與化療是治療腫瘤患者的主要方式。精準治療是放射治療的主要發展方向，調強放射治療（intensity modulated radiotherapy，IMRT）與容積旋轉調強放射治療（volumetric modulated arc therapy，VMAT）等技術的廣泛應用對精準放射治療提出了更高的要求。放射治療過程中的擺位誤差直接影響投照在患者身上的物理輻射劑量[1]，從而影響臨床療效[2-6]，因此，減小擺位誤差是精準放射治療的必然要求。擺位誤差受技術人員的擺位操作、患者固定體位及固定方式、腫瘤所在解剖位置的器官運動等諸多因素的影響。對于直腸癌、宮頸癌等盆腔腫瘤患者，因存在腹部皮膚松弛、肥胖及呼吸運動等問題，會增加體位固定和擺位的難度[7]，所以選擇合適的固定體位及固定方式對減小擺位誤差尤其重要。本研究探討錐形束CT（cone beam computed tomography，CBCT）引導下盆腔腫瘤在六維床上不同固定體位的擺位誤差及靶區外放邊界，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 病例資料

選取2018年9月至2019年6月于醫院行IMRT 的20例盆腔腫瘤患者作為研究對象，其中男12例，女8例；年齡35～80歲，中位年齡52歲；卡氏評分（Karnofsky performance score，KPS）≥80分；子宮頸癌4例，子宮內膜癌3例，膀胱癌5例，前列腺癌3例，直腸癌5例。

1.2 設備資料

瓦里安醫用電子直線加速器VitalBeam 及其配備的千伏（kV）級CBCT 影像引導系統與六維床擺位驗證系統；瓦里安Eclipse13.5計劃系統；飛利浦大孔徑模擬定位CT。

1.3 圖像掃描

按不同固定體位將患者分為試驗組和對照組，各10例，試驗組采取仰臥位，利用定位板與真空負壓袋進行固定，對照組采取俯臥位，利用腹盆固定器進行固定。兩組均使用荷蘭飛利浦16排大孔徑模擬定位CT 行無間隔螺旋掃描，設置管電壓為120 kV、曝光量為400 mAs、層厚為5 mm，獲取增強圖像；將定位CT 圖像傳至Eclipse 計劃系統，由臨床醫師在CT 圖像上勾畫腫瘤靶區（gross tumor volume，GTV）和高危淋巴引流區域臨床靶區（clinical target volume，CTV），由物理師完成計劃設計與評估，隨后，由臨床醫師和物理師共同確定治療計劃；靶區勾畫均參照ICRU83號報告的定義進行；最后將患者的治療計劃與CT 模擬圖像通過網絡系統傳輸至VitalBeam 加速器上等待治療。

1.4 誤差數據獲取

兩組擺位后，于治療前行CBCT 掃描，獲取校正前的CBCT 圖像，然后利用系統自帶的配準軟件將校正前的CBCT 圖像與計劃CT 圖像按照骨性標志進行配準，獲取左右（X）、頭腳（Y）、前后（Z）平移方向和旋轉冠狀位（Rx）、矢狀位（Ry）、橫斷位（Rz）6個方向的誤差數據。

1.5 統計學處理

采用SPSS 22.0統計軟件進行數據分析，對符合正態分布的誤差數據進行配對t 檢驗，對非正態分布的誤差數據進行Wilcoxon 符號秩檢驗，分析兩組擺位誤差數據，分別計算擺位的∑和σ，P<0.05為差異有統計學意義。

本研究按Van Herk[8]的推理公式MPTV=2.5∑+0.7σ 計算不同固定體位的計劃靶區（planning target volume，PTV），MPTV為腫瘤靶區外放邊界值（margin of planning target volume），∑為所有分次誤差的平均值，σ 為所有分次誤差的標準差。本研究只計算在X、Y、Z 等平移方向的MPTV，目前未見六維床旋轉方向的MPTV計算公式的相關研究[9]，因此，暫不計算旋轉方向的擺位誤差MPTV。

2 結果

兩組各得到100組數據。與對照組比較，試驗組在X 方向的擺位誤差大于對照組，差異有統計學意義（P<0.05）；試驗組在Y、Z、Rx、Ry、Rz方向的擺位誤差均小于對照組，但差異無統計學意義（P>0.05），見表1。試驗組與對照組平移方向（X、Y、Z）的MPTV分別為0.58、0.33、0.60 cm 和0.36、0.79、0.81 cm。

表1 治療前6個方向擺位誤差的統計結果比較（）

表1 治療前6個方向擺位誤差的統計結果比較（）

組別 例數 平移方向（cm）X Y Z試驗組 10 -0.12±0.40 -0.07±0.22 0.14±0.35對照組 10 -0.05±0.34 0.27±0.16 0.19±0.48 P 0.012 0.178 0.320組別 例數 旋轉方向（°）Rx Ry Rz試驗組 10 0.79±1.60 0.41±0.71 -0.03±0.80對照組 10 1.10±1.49 0.65±1.00 -0.23±0.75 P 0.159 0.050 0.072

3 討論

放射治療過程中的擺位誤差包括系統誤差和隨機誤差。系統誤差取決于模擬定位CT、加速器等設備的固有特性，可通過改進設備精度、提高設備穩定性、定期檢查校準設備[1]等措施來減小；隨機誤差則主要取決于患者體位固定和擺位操作等因素，無法避免，但可根據患者的具體情況采取不同策略盡量減小。與傳統的二維驗證圖像比較，利用CBCT 采集患者擺位圖像進行擺位和誤差驗證的圖像引導技術（image guided radiation therapy，IGRT）可準確計算出患者在各個方向上的實際誤差[10]，利于提升擺位精度。因機體存在直腸、膀胱等空腔臟器，盆腔腫瘤易受固定體位及固定方式的影響，所以不同固定體位將引起不同程度的誤差。

本研究結果顯示，與對照組比較，試驗組在X 方向的擺位誤差大于對照組，差異有統計學意義（P<0.05）；試驗組在Y、Z、Rx、Ry、Rz方向的擺位誤差均小于對照組，但差異無統計學意義（P>0.05）。歐陽水根等[11]關于子宮腫瘤擺位誤差的研究顯示，俯臥位的擺位誤差均大于仰臥位，與本研究結果略有不同，分析原因可能是本研究使用的是六維床擺位校準系統，較傳統的四維床多兩個旋轉方向的誤差，在擺位時可能引起X 方向的誤差變化；使用的設備、樣本數量、統計學處理方法等也會影響最終結果。研究擺位誤差的一個重要目標是確定CTV 外擴至PTV的范圍，即MPTV。目前，公認的MPTV是根據Van Herk 的MPTV=2.5∑+0.7σ 公式進行計算，但由于Van Herk 只考慮了平移方向的擺位誤差對MPTV的影響，六維床的旋轉方向擺位誤差未作考慮，因此本研究只計算X、Y、Z 方向的MPTV。本研究結果顯示，試驗組在Y 方向的MPTV最小，而對照組在X 方向的MPTV最小，因此，臨床上勾畫靶區時應當綜合考慮患者固定體位對MPTV的影響。

綜上所述，CBCT 引導下盆腔腫瘤在六維床上的仰臥位與俯臥位擺位誤差存在差異，選取不同體位的原則是盡量保證患者擺位舒適度，便于重復操作時采取誤差更小的固定體位。由于本研究的誤差數據是六維床校正前的擺位誤差，并未考慮六維床校正后的誤差數據及MPTV，因此，經六維床校正后不同體位的擺位誤差是否會產生不同的影響需進一步研究。