CBCT用于腹盆部惡性腫瘤放療擺位誤差分析

許友毅 丁伯金 王鵬

(中國科學技術大學附屬第一醫院（西區）放射治療科，合肥 2300317)

確保腫瘤位置準確性是保證腫瘤放射治療療效的重要基礎，圖像引導放射治療(Image-Guided Radiotherapy,IGRT)的出現在于試圖解決上述問題，而錐形束CT (cone beam CT,CBCT)技術通過對治療時腫瘤位置與計劃CT實時在線驗證[1,2]，可有效地對腹盆部腫瘤擺位誤差以及器官運動和形變等問題進行檢測，達到縮小上述誤差的目的，確保治療的精確實施[3]。使用Varian Triology直線加速器，利用IGRT技術（CBCT）獲得接受放射治療患者在左右、頭腳、前后三個方向上的擺位誤差，獲取基礎數據，可及時糾正和縮小分次照射間的擺位誤差，通過公式法計算出CTV外放邊界，確保放療質量控制。現將相關工作報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

收集2019年6月至2019年12月于中國科學技術大學附屬第一醫院西區放射治療科Varian Triology直線加速器放射治療的腹盆部腫瘤患者共230例，其中男性71例，女性159例，包括宮頸癌98例，子宮內膜癌32例，直腸癌術后41例，前列腺癌25例，骨轉移18例，腹膜后淋巴結轉移16例。

1.2 體位固定和腹盆部增強CT掃描

體位固定是確保放射治療計劃制定和執行的重要步驟。患者仰臥位，負壓真空墊固定，固定范圍包括胸部至膝蓋水平，仰臥在碳纖維平板上，根據體型選擇頭枕，雙上肢交叉放置于額上方，或者雙手握住固定柱，叮囑患者牢記雙上肢位置，確保體位一致性。依據患者的影像片（增強CT和/或增強MRI），在體表找到腫瘤大致位置，根據激光定位燈，在患者真空墊的左側、右側和患者腹前壁皮膚設置中心分別勾畫“+”字形作為參考點，并用金屬物作為標記。增強腹盆部CT掃描，范圍在膈肌以上至坐骨結節下2.5cm，掃描方式為螺旋掃描，掃描層厚、層間距、CT圖像分辨率參數分別設置為2.5mm、2mm、512×512。通過DICOM系統將圖像網絡傳輸至Philps Pinnacle 9.10計劃系統。

1.3 放射治療計劃的制定

根據影像資料（CT、MRI等），臨床醫師分別勾畫CTV和形成CTV和PTV，并勾畫正常組織和鄰近的危及器官，給予靶區處方劑量，給予正常組織和危及器官的進行劑量約束；物理師設計調強放療計劃，經副主任醫師以上醫師認定并簽字后，將上述放射治療計劃和增強CT影像通過DICOM網絡系統傳輸至Varian Trilogy直線加速器。

1.4 CBCT圖像獲取及圖像匹配

應用kV CBCT，于每周放射治療前完成治療體位的腹盆部圖像掃描，放射治療時獲取CBCT圖像。在技術員協助下患者完成治療擺位，探測器對腹盆部完成完整1周(360o)掃描，獲取腹盆部三維CT影像，掃描層厚0.25cm，中分辨率重建圖像，通過自帶圖像匹配功能對所采集的圖像數據自動重建，得到三個維度層面（左右、頭腳、前后方向上）CT影像，然后與首次掃描CT圖像(計劃CT）進行匹配，自動匹配，或者結合手動修正，采用骨性匹配（鄰近關鍵骨組織），獲得身體的左右方向(x)、頭腳方向(y)、腹背方向(z) 3個維度上的擺位誤差。對上述擺位誤差測量值進行校正后進行再次CBCT掃描，獲得經過數據校正后的擺位誤差。上述程序由高年資臨床醫師、物理師和技術員共同完成。

1.5 數據分析

上述230例患者調強擺位3個維度方向上的擺位誤差通過SPSS22統計學加以分析，并通過計算得到各個方向上的誤差均值和標準差，通過公式法得到CTV至PTV的距離。其中調強放療中的系統誤差使用擺位誤差的均值[∑]表示，而隨機誤差使用標準差[σ]表示。所使用的公式為van-Herk經典公式[4]，MPTV=2.5∑+0.7σ（確保95%的處方劑量線至少包繞99%的靶區體積），∑為3個方向上擺位誤差的均值，σ為相應的標準差。

2 結果

腹盆部腫瘤患者（n=230）三個維度擺位誤差，以及經過糾正后的腹部，盆部擺位誤差以及CTV外放值見表1～表5。糾正前患者腹部CTV外放左右方向1.06cm，頭腳方向1.00cm，和腹背方向0.65cm；盆部左右方向1.06cm，頭腳方向1.00cm，和腹背方向0.68cm。糾正后患者CTV外放值腹部左右方向0.83cm，頭腳方向0.75cm，和腹背方向0.44cm；盆部左右方向0.65cm，頭腳方向0.70cm，和腹背方向0.45cm。

表1 腹盆腫瘤（n=230）三個維度方向首次治療前分次間人工擺位誤差(cm)

表2 腹部腫瘤（n=45）三個維度方向首次治療前分次間人工擺位誤差(cm)

表3 盆腔腫瘤（n=185）三個維度方向首次治療前分次間人工擺位誤差(cm)

表4 腹部腫瘤（n=45）三個維度方向糾正后分次間人工擺位誤差(cm)

表5 盆腔腫瘤（n=185）三個維度方向糾正后分次間人工擺位誤差(cm)

3 討論

調強放療(intensity modulated radiotherapy,IMRT)在腹盆部惡性腫瘤中的應用日趨增加和普及[5]，臨床實踐證明其在提高臨床療效和減少對腸道等器官損傷方面有一定的優勢，目前對腸道不良反應的限制也達到了非常重要的地位[6,7]。IMRT治療技術要求日常放射治療必須有很高的靶區精度和擺位精度，保證分次間的擺位精度會對最終臨床療效、正常組織器官損傷和預后產生較大影響，因而確保擺位重復性非常重要，擺位誤差被認為是影響CTV外擴最主要的不確定因素，是客觀存在，但需要盡可能最小化；而圖像引導放射治療(image-guided radiotherapy,IGRT)的產生主要目的是用于減少分次治療前擺位誤差，通過對比在線CT圖像與治療計劃CT圖像進行骨性匹配，在線調整治療床，使擺位誤差得到有效控制，并通過多次在線掃描，最終確認CTV外放邊界形成PTV[8]，減少擺位誤差不確定性所造成的影響，以提高腹盆部惡性腫瘤調強放療精度，提高放射治療增益比。目前認為放射治療實施主要存在如下不確定性：設備的系統誤差、每日照射之間存在的擺位誤差、以及腫瘤的運動（如呼吸運動等）。對于腹盆部腫瘤而言，擺位誤差被認為是造成不確定性的主要原因。現有放射治療技術的改進試圖確保高度的擺位重復性，但分次間的擺位誤差仍然不可完全避免。

通過上述數據統計學分析表明，首先，所探討的三個方向擺位誤差是不同的，就患者頭腳方向、左右方向和前后方向而言，頭腳方向較其它兩個方向為大，之后為左右方向，前后方向最小，這與文獻[9,10]所報道的基本一致。其次，腹腔和盆腔擺位誤差是不同的，腹部擺位誤差左右方向和頭腳方向更大，而腹背方向較小。最后，通過該組數據的分析認為：對于腹盆部腫瘤照射，左右和前后方向CTV外放8mm，腹背方向外放5mm。

分析出現該現象的原因如下，（1）患者在進行模擬定位和實際擺位時肩部狀態不一致，肩部活動度較大；（2）患者頭顱位于頭枕中，仰臥位其后仰過伸及前屈均會導致頭腳位置移動；（3）身體表面皮膚的松弛（如肥胖或者消瘦的體質）程度均會造成標記線變形或者移位；（4）治療過程中真空墊固定板與治療床分次治療間也存在擺位誤差；（5）腹部腹背部擺維誤差較小的原因，分析是腰部肌肉脂肪較臀部較少，所以誤差絕對值較小。上述誤差和器官運動會導致靶區、正常組織和危及器官存在不確定性。該組數據未考慮旋轉誤差對劑量的影響，根據相關報道[11]：平均值為1°的旋轉誤差對靶區劑量的影響較小，可忽略不計。

臨床實踐證明[12,13]：調強放療擺位誤差對治療的影響表現在靶區照射劑量和正常組織劑量，擺位誤差過大會導致計劃靶區劑量不足，而正常組織的受照劑量增大，影響療效和毒副作用。通過上述研究數據說明：CBCT是一種糾正擺位誤差的常用影像學檢查[14]，可對其擺位誤差進行糾正，有效減小腹盆部腫瘤放射治療擺位誤差值，提高照射的質量控制。各治療中心可以結合各自的實際情況測量擺位誤差，設置適合各自相應的CTV外放邊界以形成PTV。