聯(lián)合ExactTrac X-Ray與Cone Beam CT在NSCLC-SBRT中的應(yīng)用分析

趙鵬軍 王佳浩*

應(yīng)用立體定向放射治療（SBRT）早期非小細(xì)胞肺癌（NSCLC）能夠獲得較為理想的局部控制率與總生存率［1-3］。然而NSCLC病灶特殊，腫瘤會(huì)隨患者的呼吸而運(yùn)動(dòng)，在治療過程中組織蠕動(dòng)、呼吸運(yùn)動(dòng)、心臟搏動(dòng)等將會(huì)導(dǎo)致腫瘤與正常器官的劑量變化，從而影響SBRT的治療療效。在線影像引導(dǎo)放療（IGRT）技術(shù)，可以保證放療計(jì)劃實(shí)施的準(zhǔn)確性［4-6］。ETX影像引導(dǎo)系統(tǒng)是用2個(gè)交叉的千伏級(jí)X射線成像系統(tǒng)裝置獲取圖像并修正擺位誤差；而CBCT影像引導(dǎo)系統(tǒng)是人工通過將患者體表定位點(diǎn)與激光燈重合的方式擺位，再用CBCT技術(shù)獲取圖像并修正擺位誤差。作者在NCSLC-SBRT治療分次間及分次內(nèi)，聯(lián)合這兩種獨(dú)立的影像引導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行精確擺位，確保放療劑量傳遞的準(zhǔn)確性。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選擇2019年1月至9月接受SBRT的NSCLC患者22例，男16例，女6例；年齡48～76歲，中位年齡53歲。腫瘤位于左肺12例、右肺10例。

1.2 CT模擬定位與計(jì)劃制定 所有患者均取仰臥位平躺在體架上，使用熱塑體膜固定，16排大孔徑螺旋CT（Brilliance Big Bore；Philips Medical Systems，Andover，MA，USA）掃描采用加入時(shí)間因素的四維CT（4DCT），掃描范圍從環(huán)狀軟骨到肋膈角下緣，包括全肺，圖像重建層厚為3 mm。選取吸氣末與呼氣末的十個(gè)序列圖像傳輸至Eclipse計(jì)劃系統(tǒng)（Varian，clinical version 13.5）進(jìn)行靶區(qū)與危及器官勾畫。采用美國(guó)Varian公司Novalis Tx直線加速器的6MV X射線進(jìn)行治療，計(jì)劃制定采用Eclipse V13.5的非共面IMRT計(jì)劃。

1.3 患者驗(yàn)證方式 （1）CBCT掃描：所有患者采用人工擺位，患者體表標(biāo)記中心點(diǎn)與墻面激光燈重合即為擺位完成，在實(shí)施放射治療前行CBCT掃描。CBCT圖像掃描采用Chest 模式（電壓110 KV，電流20 mA），half-fan濾線器，掃描角度182°～178°，獲得圖像與計(jì)劃CT圖像進(jìn)行融合配準(zhǔn)，配準(zhǔn)范圍為肺部腫塊并兼顧胸腔輪廓與脊柱等骨性標(biāo)記，得到左右、上下、前后方向的平移誤差和繞前后方向的旋轉(zhuǎn)誤差，記錄治療前的移位誤差值（CBCT_Setup_X，Y，Z，R），由治療床移動(dòng)進(jìn)行患者體位調(diào)整，繼而進(jìn)行放射治療。（2）ETX攝片：治療過程中選擇加速器機(jī)架角度為0°與180°進(jìn)行ETX驗(yàn)證，驗(yàn)證先后順序?yàn)榉派渲委熐跋冗M(jìn)行0°驗(yàn)證，放射治療結(jié)束后進(jìn)行180°驗(yàn)證。ETX攝片驗(yàn)證采用KV-X射線（電壓120 KV，電流160 mA）獲得一組斜位45°交叉的X線射野片，通過計(jì)算機(jī)融合、配準(zhǔn)算法與放療計(jì)劃系統(tǒng)生成的DRR圖像進(jìn)行配準(zhǔn)，圖像配準(zhǔn)范圍為胸腔輪廓及脊柱等骨性標(biāo)志，得到平移誤差和旋轉(zhuǎn)誤差，記錄治療過程中的移位誤差值。（3）治療分次間及分次內(nèi)誤差：統(tǒng)計(jì)CBCT掃描與ETX間及2次ETX攝片間的誤差差異，取CBCT掃描為分次間移位誤差，2次ETX攝片驗(yàn)證為分次內(nèi)移位誤差。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 應(yīng)用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)軟件。符合正態(tài)分布的計(jì)量資料用（±s）表示，組內(nèi)比較用配對(duì)t檢驗(yàn)，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 分次間CBCT圖像掃描情況 22例患者每次治療前均進(jìn)行CBCT掃描，共計(jì)掃描CBCT 154次。分次間CBCT掃描在X、Y、Z、R的平均誤差分別為（0.38±0.26）cm、（0.49±0.37）cm、（0.32±0.19）cm與（0.85±0.60）cm。

2.2 分次內(nèi)ETX圖像驗(yàn)證情況 22例患者治療過程中均進(jìn)行2次ETX驗(yàn)證，共驗(yàn)證308次，分次內(nèi)ETX_0攝片驗(yàn)證在X、Y、Z、R的平均誤差分別（0.23±0.14）cm、（0.26±0.15）cm，、（0.29±0.17）cm與（0.31±0.19）cm。；ETX_180在X、Y、Z、R的平均誤差分別（0.28±0.16）cm、（0.31±0.18）cm、（0.31±0.17）cm與（0.35±0.19）cm。CBCT_X，Y，Z，R及ETX_0，180_X，Y，Z，R誤差分布箱線圖見圖1。

圖1 兩種圖像驗(yàn)證方式的移位誤差箱線圖分布

2.3 分次內(nèi)誤差分析 放射治療開始及結(jié)束執(zhí)行兩次ETX驗(yàn)證，其中ETX_180較ETX_0在X、Y方向平均誤差分別增加21.7%、19.2%，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；在Z、R方向平均誤差分別增加6.9%，12.9%，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。見表1。

表1 ETX圖像引導(dǎo)技術(shù)的分次內(nèi)誤差（±s）

表1 ETX圖像引導(dǎo)技術(shù)的分次內(nèi)誤差（±s）

注：ETX_0：加速器角度在0°時(shí)ETX驗(yàn)證；ETX_180：加速器角度在180°時(shí)ETX驗(yàn)證

組別 ETX_0 ETX_180 t值 P值X 0.23±0.14 0.28±0.16 -2.538 0.012 Y 0.26±0.15 0.31±0.18 -2.514 0.013 Z 0.29±0.17 0.31±0.17 -1.181 0.239 R 0.31±0.19 0.35±0.19 -1.585 0.115

3 討論

Varian Novalis直線加速器提供2種獨(dú)立的影響引導(dǎo)驗(yàn)證系統(tǒng)，即CBCT與ETX。較多研究表明［7-11］，CBCT與ETX均能有效修正各個(gè)部位腫瘤患者的擺位誤差，提高治療精確度，降低正常組織的受照射劑量，提高治療增益比。CBCT與ETX間也存在諸多差異，如在圖像成像質(zhì)量方面，CBCT有更高的空間分辨率，能較為清晰的顯示腫瘤及正常組織的位置、大小，在軟組織配準(zhǔn)及圖像可視性方面優(yōu)于ETX［12］；在成像時(shí)間及成像劑量方面，ETX有更好的時(shí)間分辨率及更低的圖像成像劑量，能夠潛在的減小患者因耗時(shí)過長(zhǎng)而產(chǎn)生自主運(yùn)動(dòng)的可能性，提高設(shè)備利用效率［13-14］。

NSCLC-SBRT由于其治療的特殊性，患者分次劑量較大，分次數(shù)較少，患者在治療室內(nèi)接受放射治療的時(shí)間較常規(guī)放射治療時(shí)間長(zhǎng)。RICO等［15］對(duì)比不同放射治療技術(shù)在肺癌SBRT中的應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，固定野治療（IMRT）較旋轉(zhuǎn)治療（VMAT）的治療時(shí)間明顯增加［（24.76±5.4）min：（15.30±3.68）min，P＜0.001］，但患者在分次內(nèi)的3D矢量移位誤差二者差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）；ROSSI等［16］比較VMAT與非共面野IMRT技術(shù)發(fā)現(xiàn)，VMAT較非共面IMRT縮短整體放療時(shí)間（12 min：32 min，P＜0.001），且非共面IMRT技術(shù)在分次內(nèi)位移更大，但對(duì)于PTV外擴(kuò)邊界二者差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。患者治療時(shí)間的增加會(huì)一定程度上增加分次內(nèi)患者的移位誤差，由此造成NSCLC-SBRT劑量的偏差，這種移位誤差應(yīng)在治療過程中進(jìn)行相應(yīng)監(jiān)測(cè)，降低分次內(nèi)移位誤差。

本資料結(jié)果顯示，NSCLC-SBRT治療分次間必須進(jìn)行CBCT掃描以保證患者體位的一致性及重復(fù)性。在治療過程中，加速器出束狀態(tài)與CBCT掃描驗(yàn)證無法同時(shí)進(jìn)行，因此治療分次內(nèi)無法用CBCT監(jiān)測(cè)患者可能產(chǎn)生的移位誤差，特別對(duì)于非共面野、治療床有角度狀態(tài)下，CBCT效用更低。ETX可以在非共面野及加速器出束狀態(tài)進(jìn)行攝片驗(yàn)證（在4DTC中與Varian聯(lián)鎖斷開），起到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)患者移位誤差的作用。

本資料結(jié)果顯示，排除人為擺位誤差及系統(tǒng)誤差后，在NSCLC-SBRT分次治療內(nèi)，患者可能出現(xiàn)呼吸不規(guī)律、不經(jīng)意間的自主體位變動(dòng)、器官運(yùn)動(dòng)等，從而產(chǎn)生一定的移位誤差，特別在X與Y方向，這種移位誤差應(yīng)盡量避免。

如何解決或監(jiān)測(cè)NSCLC-SBRT患者分次內(nèi)的移位誤差是放療學(xué)者共同面對(duì)的問題，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在這一方面也做了較多研究。（1）放療過程中采用光學(xué)體表監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)患者體位變化，進(jìn)而做出相應(yīng)調(diào)整，減少分次內(nèi)誤差［17］；（2）采用均整塊移除技術(shù)FFF模式下的適形弧放射治療，有效縮短治療時(shí)間，從而減少分次內(nèi)誤差［18］；（3）腫瘤周邊植入金屬標(biāo)記物，治療過程中采用動(dòng)態(tài)腫瘤追蹤系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)［19］；（4）基于4D-IGRT技術(shù)下的影像引導(dǎo)放療，在放射治療前進(jìn)行4D-CBCT掃描，從而獲得當(dāng)前治療下的腫瘤運(yùn)動(dòng)情況，進(jìn)而減少分次內(nèi)誤差［20］；（5）采用呼吸門控技術(shù)，例如主動(dòng)呼吸控制系統(tǒng)（ABC）或?qū)崟r(shí)位置管理系統(tǒng)（RPM）對(duì)患者在治療前及治療過程中進(jìn)行相應(yīng)的呼吸訓(xùn)練及控制，從而達(dá)到減少分次內(nèi)誤差的目的。

本研究結(jié)合CBCT與ETX各自的優(yōu)勢(shì)，在NSCLCSBRT患者治療分次間及分次內(nèi)能夠較為精準(zhǔn)的進(jìn)行IGRT技術(shù)，特別對(duì)于非共面野IMRT技術(shù)下，ETX能夠在治療分次內(nèi)利用較短的攝片時(shí)間對(duì)患者進(jìn)行監(jiān)測(cè)，確保放療劑量傳遞的準(zhǔn)確性。