千伏級錐形束計算機斷層掃描低劑量掃描模式的應用

曾凌云，黃翌航

廣西壯族自治區人民醫院放療科 （廣西南寧 530021）

放射治療設備和技術的進步與發展極大地提高了放射治療的準確性，有效改善了治療的增益比，尤其是圖像引導放射治療（image guided radiotherapy，IGRT）的出現，使得放射治療真正進入到精確、精準治療的時代[1-4]，因此，越來越多的患者開始接受和選擇這種新的放射治療技術。千伏級錐形束計算機斷層掃描（kV-cone beam computed tomography，kV-CBCT）技術雖然可提高放射治療的精度與準確性，但也額外增加了患者的受輻射劑量，且在不同的掃描條件下輻射劑量也存在較大的差別，因此，合理地選擇kV-CBCT 的掃描條件能夠有效降低輻射劑量[5]。基于此，本研究探討IGRT 中kV-CBCT 低劑量掃描模式的應用價值，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選擇2018年6－11月于我院臨床腫瘤中心放療科接受IGRT的45例患者作為研究對象，其中，胸部腫瘤14例（男7例，女7例，年齡28～76歲，中位年齡51.5歲），腹部腫瘤8例（男6例，女2例，年齡41～59歲，中位年齡51.0歲），盆腔腫瘤23例（男6例，女17例，年齡35～82歲，中位年齡54.0歲）。所有患者的卡諾夫斯凱計分（Kanofsky performance score，KPS）均≥80分。本研究已獲得醫院醫學倫理委員會的審核批準，患者均自愿參與研究且已簽署知情同意書。

1.2 方法

設備和軟件系統：醫科達公司Synergy?醫用電子直線加速器、機載kV-CBCT 系統及XVI 軟件，SIEMENS SOMATOM Sensation Open 大孔徑16排螺旋 CT，Pinnacle 放射治療計劃設計系統，MOSAIQ 治療計劃系統。

CT 定位與體位固定：胸部腫瘤患者（乳腺癌患者除外）和腹部腫瘤患者均取仰臥位，雙手置頭頂抱頭，使用胸腹體架加熱縮膜固定，乳腺癌患者取仰臥位，背部統一墊專用1#斜枕，使用胸腹體架加熱縮膜固定[6]；盆腔腫瘤患者取俯臥位，雙手平行放置過頭頂，使用俯臥位體架加熱縮膜固定[6]。胸部腫瘤患者CT 定位圖像采用放射治療_胸部（RT_Thorax）螺旋模式（管電壓、管電流、層厚分別設置為120 kV、95 mAs、4 mm）獲取；腹部腫瘤患者 CT定位圖像采用放射治療_ 腹部（RT_Abdomen）螺旋模式（管電壓、管電流、層厚分別設置為120 kV、190 mAs、4 mm）獲取；盆腔腫瘤患者CT 定位圖像采用放射治療_ 盆腔（RT_Pelvis）螺旋模式（管電壓、管電流、層厚分別設置為120 kV、190 mAs、層厚4 mm）獲取。所有定位圖像均傳輸至Pinnacle 計劃系統進行放射治療計劃的設計。

kV-CBCT 圖像采集與獲取：所有患者每次治療前均在與CT 定位時體位固定一致的條件下，應用機載XVI 軟件采集kV-CBCT 容積影像并自動重建成三維CT 圖像，并均選擇輻射劑量最低的頭頸掃描條件進行掃描（常規掃描條件參數見表1）。

表1 常規掃描條件參數

圖像匹配和測量擺位誤差：kV-CBCT 掃描完畢自動重建三維CT 圖像后，在匹配框中選擇比較明顯的骨性結構與CT 定位圖像先進行骨配準[7-9]，判斷兩種CT 圖像對應的結構組織是否獲得最佳重疊影像，若靶區配準不夠滿意，再進行手動微調匹配配準，直至獲得最佳影像重疊作為最終配準結果；圖像配準完成后，系統會自動生成左右（X）、前后（Y）、上下（Z）軸方向的平移誤差和旋轉誤差；所有患者在首次放射治療前均行1次IGRT，隨后每周做3次IGRT。

1.3 統計學處理

采用SPSS 19.0統計軟件進行數據分析，分別計算胸部腫瘤、腹部腫瘤、盆腔腫瘤患者X、Y、Z 軸方向的擺位誤差，并用平均值表示系統擺位誤差，標準差表示隨機擺位誤差；平均擺位誤差以±s 表示，誤差分析采用單樣本t 檢驗，P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 常規掃描條件下的輻射劑量分析

常規掃描條件下胸腹部和盆腔的掃描參數基本一致，在此條件下的球管電壓及總毫安秒值均較高，致使其標稱掃描劑量高，是頭頸掃描條件下總毫安秒的11倍以上，標稱掃描劑量的17倍以上，見表1。若1個放射治療療程按25次計算，且每次都采用kV-CBCT 行IGRT，1個療程結束后，頭頸掃描條件下的輻射總劑量僅為22.5 mGy，而胸腹及盆腔掃描條件下的輻射總劑量則高達400.0 mGy。采用頭頸掃描條件實際掃描1次所耗時間比常規掃描條件下掃描時間縮短約50%。

2.2 誤差分析

按照不同腫瘤部位分別統計45例患者共727次kVCBCT 的擺位誤差，包含226次胸部擺位誤差、126次腹部擺位誤差、375次盆腔擺位誤差，均近似成正態分布。胸部、腹部、盆腔的擺位誤差散點分布圖見圖1～3。

圖1 胸部誤差散點分布

圖2 腹部誤差散點分布

圖3 盆腔誤差散點分布

胸部、腹部和盆腔的X、Y、Z 軸方向的平均擺位誤差均＜0.5 cm。胸部X、Y、Z 軸方向的平均擺位誤差分別為（-0.0008±0.2897）、（-0.0414±0.4428）、（-0.0194±0.2163）cm；腹部X、Y、Z 軸方向的平均擺位誤差分別為（-0.0571±0.2651）、（-0.0999±0.4476）、（-0.0108±0.1972）cm；盆腔X、Y、Z 軸方向的平均擺位誤差分別為（-0.0413±0.2561）、（-0.1016±0.4451）、（0.0948±0.2626）cm，見表2。

表2 胸部、腹部和盆腔的X、Y、Z 軸方向的擺位誤差分析

3 討論

近年來，隨著放射治療技術的發展，基于機載X 線kV-CBCT 技術的IGRT 作為一種精準的放射治療技術得到普及和應用。在臨床實際應用kV-CBCT 時，額外輻射劑量是一個值得注意的問題[5]。雖然相對而言，額外輻射劑量并不是很高，但不同kV-CBCT 掃描條件下輻射劑量具有明顯的差別，尤其在要求每次放射治療前均進行1次kVCBCT 時，累積的輻射劑量更不應忽視，因為輻射生物效應中隨機性效應的發生概率與輻射劑量呈線性相關[10-12]。應用kV-CBCT 時選擇低劑量掃描條件以獲取圖像進行位移誤差分析的結果與常規標準掃描條件下的誤差分析結果（常規標準掃描條件下的誤差已有同行[1，7-8]做過大量分析，本研究不再重復分析）一致，且與常規標準條件下的圖像比較，低劑量掃描條件下獲得的kV-CBCT 圖像在符合IGRT 技術的要求下患者的相對受輻射劑量更低。

綜上所述，為降低輻射引起的隨機性效應發生的概率，在行IGRT 時合理選擇掃描條件和參數，可有效降低輻射劑量，在實際應用中也確實可行。在實際放射治療周期中亦可合理安排kV-CBCT 的掃描次數以降低輻射劑量。目前，已有非X 線圖像引導的放射治療技術應用于臨床實踐中，如基于超聲CT 的超聲圖像引導的放射治療技術、磁共振圖像引導的放射治療技術。隨著技術的進步，無輻射、更安全的IGRT 技術會被更廣泛地應用于臨床中。