圖像引導放療中兩種驗證方式的比較研究

丘敏敏 林澤煌 鄧永錦 黃泰茗 閔蒙真 鐘嘉健

中山大學附屬第一醫院放射治療科，廣東廣州 510080

放療是腫瘤治療的三大手段之一，75%的腫瘤患者需要放療[1]。調強放療具有高度適形性，靶區邊緣劑量陡峭，可提高靶區劑量同時保護正常組織器官，得到廣泛應用。這也對擺位精度提出更高要求。圖像引導放療技術（image-guided radiation therapy，IGRT）可為調強放療的精確實施提供保障[2]。按照射線能量，可分為MV 級和kV 級。采用MV 級射線的包括電子射野影像系統（electronic portal imaging device，EPID）、螺旋斷層放療系統（tomotherapy）等，EPID 存在拍攝流程復雜，圖像分辨率低，需手動配準等問題，配準效果很大程度依賴技師工作水平，校正精度無法保證[3-4]；而Tomo 圖像質量高、操作便捷、自動化程度高，但掃描速度慢、治療時間長，且國內裝機不多，并不能廣泛應用[5]。此外，MV 級驗證普遍存在輻射劑量大，射線利用率不高等問題[6]。kV 級驗證存在拍攝流程簡潔、圖像分辨率高，自動化程度高、輻射小、射線利用率高等優勢[7-8]。錐形束CT（cone-beam computed tomography，CBCT）和二維影像（two-dimensional kilovolt，2D-kV）是目前主流的kV 級驗證方式。本研究旨在通過比較CBCT 和2D-kV 兩種驗證方式的配準精度、耗時等因素，為臨床日常圖像引導放療提供參考。

1 材料與方法

1.1 一般資料

回顧性分析中山大學附屬第一醫院2016年3月至10月接受放療的50 例患者，其中頭頸組20 例，胸腹組15 例，盆腔組15 例。頭頸組中，男14 例，女6例；年齡35～78 歲，中位年齡49 歲。胸腹組中，男8 例，女7 例；年齡17～73 歲，中位年齡51 歲。盆腔組中，男6 例，女9 例；年齡34～81 歲，中位年齡57 歲。三組患者的一般資料比較，差異無統計學意義（P＞0.05），具有可比性。所有患者知曉數據采集過程并簽署知情同意書。所有患者在Varian Novalis TX 直線加速器上接受治療。

1.2 方法

所有患者采用常規分割放療，每周治療5 次。通過瓦里安機載影像系統（on-board imager，OBI），每天進行圖像采集，每周選擇一天進行CBCT 采集，其余4 d 進行2D-kV 采集。CBCT 采集是應用OBI 系統獲得三維圖像，而2D-kV 是通過正側位曝光，得到正交的兩張平片。兩種驗證方式的采集參數如表1 所示，曝光參數及劑量如表2 所示。配準采用自動骨匹配與手動微調相結合，誤差方向Vrt、Lng、Lat 分別表示升降（vertical，Vrt）、進出（longitudinal，Lng）、左右（lateral，Lat）的誤差。

表1 兩種驗證方式的采集參數

表2 兩種驗證方式的曝光參數及劑量

曝光協議，2D-kV 分別為正/側位曝光協議；掃描范圍，CBCT 圖像為圓柱體，長×FOV；2D-kV 為長方形，長×寬，長指頭腳方向；獲取時間和配準時間為參考其他文章，結合本科室實際操作時間的估算值[9]。

曝光條件和劑量參考廠家提供的操作手冊，為標準曝光條件。實際操作中，2D-kV 可根據病人實際情況降低曝光參數，CBCT 則無法隨意調整。曝光條件：CBCT 組為每幀曝光條件，2D-kV 分別為正/側位曝光條件。mAs，CBCT 為拍攝的總mAs，2D-kV 分別為正/側位的mAs。

2 結果

2.1 兩組驗證方式的圖像采集結果

50 例患者總共進行1320 組圖像采集，其中270組為CBCT，1050 組為2D-kV。

2.2 兩種驗證方式誤差絕對值的比較

兩種驗證方式誤差絕對值的比較，兩組最大值接近，其中胸腹組誤差較大，CBCT 驗證中Lng 方向最大值為11 mm，2D-kV 驗證中Vrt 方向最大值為10 mm（表3）。

表3 兩種驗證方式誤差絕對值的最大值（mm）

2.3 兩種驗證方式在Vrt、Lng、Lat 方向誤差統計的比較

頭頸組兩種驗證方式在Vrt、Lng、Lat 方向的誤差統計比較，差異無統計學意義（P＞0.05）（表4）。胸腹組兩種驗證方式在Vrt、Lng、Lat 方向的誤差統計比較，差異無統計學意義（P＞0.05）（表5）。盆腔組兩種驗證方式在Vrt、Lng、Lat 方向的誤差統計比較，差異無統計學意義（P＞0.05）（表6）。

表4 頭頸組兩種驗證方式在Vrt、Lng、Lat 方向誤差統計的比較（mm）

表5 胸腹組兩種驗證方式在Vrt、Lng、Lat 方向誤差統計的比較（mm）

表6 盆腔組兩種驗證方式在Vrt、Lng、Lat 方向誤差統計的比較（mm）

3 討論

調強放療具有精確定位、精確計劃、精確治療的“三精”特點，這也對擺位準確性提出了更高地要求。IGRT 可校正擺位誤差，為精確治療提供保證。而CBCT和2D-kV 是目前主流的kV 級驗證方式。

胸腹組出現誤差最大值，可能由于靶區和危及器官受呼吸運動、腸道蠕動、等影響，位置變化大，導致誤差增加，這也說明位置驗證的必要性和重要性。本研究顯示，三組患者在CBCT 和2D-kV 兩種驗證方式的誤差比較，沒有統計學差異（P＞0.05），說明兩種驗證方式準確度沒有明顯差異。胡健等[10]發現2D-kV可使誤差減低到2 mm 以內，配準精度可信，可一定程度代替CBCT。

與CBCT 比較，2D-kV 具有以下優勢：①CBCT 圖像最大長度為18 cm；而2D-kV 在等中心位置，圖像長度為26 cm，調整射線源與探測器的位置，圖像最大長度可達50 cm，拍攝范圍大大增加[11]。對于食管癌等長靶區或多靶區患者，可顯示完整靶區，有利于整體協同配準，提高治療精度。②CBCT 對床值有限制，當靶區太偏或床值過低時，需將床移到指定位置（床左右為0，床高為-20 mm；當床左右超過±5 mm 時，無法自動移床，需到機房內手動操作）；而2D-kV 沒有這些限制。對位于四肢尤其是遠端的靶區，中心點偏離中線較遠，床左右經常在±10 mm 以上，無法拍攝CBCT，只能選擇2D-kV 進行驗證，以避免發生碰撞。③2D-kV 只需任意2 個角度的正交圖像，靈活性高。而CBCT 至少需要200°的旋轉拍攝，2D-kV 圖像獲取和配準的時間明顯短于CBCT。胡健等[10]指出2D-kV驗證時間僅為CBCT 的三分之一。Hoogeman 等[12]則發現在15 分鐘的治療過程中，患者會產生0.8～1.2 mm的誤差。隨著治療時間延長，分次內誤差會增加。對于基礎狀況差、疼痛、自主意識不強的患者，2D-kV 縮短治療時間，一定程度上可減少分次內誤差，保障治療精度。④驗證過程會增加患者吸收劑量[13-14]。Ludlow等[15-16]認為CBCT 的劑量是2D-kV 的9 倍以上。而體重指數能夠影響患者吸收劑量[17]，對于體型小、體重輕的患者，2D-kV 可手動降低曝光參數，進一步降低吸收劑量。鐘嘉健等[18-20]報道對于瘦弱患者，在保證圖像質量情況下，可降低20%～60%劑量，吸收劑量降為0.5～1.2 mGy，遠低于CBCT 劑量。

綜上所述，CBCT 和2D-kV 兩種方式驗證精度相當，均可提高放療精度。2D-kV 在操作限制、耗時、劑量等方面存在優勢，為臨床日常圖像引導放療提供參考。