2種圖像引導技術在腦轉移瘤調強放療中的應用

張惠英 陳春輝 李曉林

腦轉移瘤是成人中樞神經系統惡性腫瘤中最常見的病因，大多慢性起病，但病程往往進展迅速，并且腦轉移瘤占顱內腫瘤的10%～15%，其中肺癌腦轉移占30%～40%，以非小細胞癌居多[1]。腦轉移瘤患者早期一般無癥狀，隨著腫瘤體積增大，可逐漸出現顱內壓增高、癲癇等癥狀。有文章報道，小細胞未分化癌如生存期超過2 年者，腦轉移率達80%[2]。近年來，我國腦轉移瘤的發病率日益增長，對人類的生命健康產生了巨大的威脅。而采用手術治療具有一定局限性，由于血腦屏障的存在，化療對腦轉移瘤的治療受限，因此調強放療已成為腦轉移瘤的重要治療手段[3-4]。隨著圖像引導放射治療技術的不斷發展，可在治療過程中確定腫瘤及正常器官組織的定位和監控，并判斷其是否與治療前計劃的照射靶區一致，進一步校正和調整偏差，確保后續治療的精準度；最大程度地將照射劑量集中到患者腫瘤靶區，殺傷腫瘤細胞并盡可能減少正常組織損傷；同時在預防患者并發率及病死率方面發揮重要作用。KV 級錐形束CT（cone beam CT，CBCT）屬于目前應用最廣的圖像引導技術，可有效糾正擺位誤差，確保放療的準確性，提高患者生存率[5]。圖像引導定位技術（image scout，Iscout）與CBCT 具有相同的優勢，能夠讓治療的安全性和臨床效果得到明顯增加。但如何糾正擺位誤差，是治療師們較為關心的問題。基于此，本研究通過2 種圖像引導技術對腦轉移瘤調強放療中的應用進行探討，為臨床提供合理參考依據，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2020 年11 月—2022 年11 月在福建醫科大學附屬漳州市醫院放療科治療的124 例腦轉移瘤放療患者。納入標準：（1）符合《國際疾病分類腫瘤學專輯》[6]診斷標準。（2）初次行經外周靜脈穿刺的中心靜脈導管置管。排除標準：（1）精神障礙者。（2）嚴重認知障礙者。（3）因故無法完成本研究者。其中62 例采用CBCT 圖像引導技術，設為CBCT 組，另外62 例采用Iscout，設為Iscout 組。CBCT組男性36 例，女性26 例；年齡52～76 歲，平均（63.75±5.89）歲；病理分型：肺癌41 例，乳腺癌21 例；Iscout 組男性34 例，女性28 例；年齡54～75 歲，平均（64.25±5.69）歲；病理分型：肺癌45 例，乳腺癌17 例。2 組患者年齡、疾病類型等資料比較，差異無統計學意義（P＞0.05），具有可比性。本研究經福建醫科大學附屬漳州市醫院醫學倫理委員會批準。

1.2 方法

1.2.1 CBCT 組

應用CBCT 圖像引導技術，由X 線球管和對側的非晶硅探測板組成，通過加速器機架旋轉帶動X 線球管旋轉，并獲取一定的2D 投影圖像，然后進行3D 圖像重建。患者在治療前常規做CBCT掃描，對患者進行綜合的檢查和評估，了解患者口腔狀況和病史等信息。確定治療區域和治療方案，進行影像學分析。以靶區體積（planning target volume，PTV）為中心進行掃描，并與定位CT 圖像進行匹配。在曝光期間，設備會發出X 射線束，通過患者頭顱或口腔，生成三維圖像，體素可達0.075 mm，分辨率達到業內最高的2.61 p/mm，最快速的重建速度，重建時間低于15 s；而配準誤差方面，每個單位要求大同小異，CBCT 掃描后，頭頸的配準一般采用骨性配準，選擇自動配準，如果配準效果不佳，還要輔以手動配準。

1.2.2 Iscout 組

Iscout，江蘇瑞爾公司研發的影像追蹤圖像引導定位系統。準備前對患者進行全面的評估和檢查，包括了解病史和口腔情況等。同時進行CT 或MRI 影像分析和制定調強放療計劃，應用Iscout 通過影像，在治療過程中確定腫瘤及正常器官組織的定位和監控，并判斷其是否與治療前計劃的照射靶區一致，進一步校正和調整偏差，確保后續治療的精準度。同時定位準確、定位誤差小（＜1.0 mm）、定位時間快，單次定位需數10 s，通過患者頭部生成三維圖像，整個定位過程一般也只需1～2 min，且成像劑量低，為0.2～1.0 mGy，小于CBCT 成像劑量。不僅可以用于治療前的擺位引導，還可以用在治療過程中，進行多次位置校正、驗證，保證最后剩余擺位誤差達到臨床要求。

1.3 觀察指標

1.3.1 不同軸向上的平移誤差

采用不同軸向上的平移誤差對2 種圖像進行比較。根據臨床靶區（clinical target volume，CTV）到PTV 外放公式MPTV ＝2.5Σ+0.7δ，計算2 組患者在頭腳、腹背及左右方向的擴邊值，包括左右方向（right-left，RL）、頭腳方向（superior-inferior，SI）、腹背方向（anterior-posterior，AP），研究3 個軸向上的平移誤差。

1.3.2 定位時間

包括準備時間、曝光時間、配準時間及定位總時間。準備時間：指控制機械，CBCT 組需將機械臂轉至22°進行掃描，Iscout 組在0 位即可開始定位；曝光時間：CBCT需將機械從22°逐漸旋轉到-178°，直到曝光消失，Iscout 組臂架在0 位曝光；配準時間：指系統得出圖像結構后，醫師在自動配準的基礎上對選擇靶區明顯結構進行手動微調，確定配準結果；定位總時間＝準備時間+曝光時間+配準時間。

1.3.3 MPTV 值

采用MPTV 外擴公式進行對比，計算2 組圖像靶區的外擴值。Σ 表示系統誤差，σ 表示隨機誤差。

1.4 統計學處理

采用SPSS 24.0 統計學軟件進行數據分析。計量資料以（）表示，組間比較采用獨立樣本均數t檢驗；計數資料以n（%）表示，采用χ2檢驗。P＜0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 2 組不同軸向上的平移誤差情況比較

CBCT 組掃描RL、SI、AP 方向的擺位誤差與Iscout 組比較，差異無統計學意義（P＞0.05）。見表1。

表1 CBCT 組與Iscout 組不同軸向上的平移誤差情況比較（mm，）

表1 CBCT 組與Iscout 組不同軸向上的平移誤差情況比較（mm，）

2.2 2 組準備時間、曝光時間、配準時間、定位總時間比較

CBCT 組曝光時間、配準時間及定位總時間長于Iscout組，差異有統計學意義（P＜0.05）；2 組準備時間比較，差異無統計學意義（P＞0.05）。見表2。

表2 CBCT 組與Iscout 組準備時間、曝光時間、配準時間、定位總時間比較（s，）

表2 CBCT 組與Iscout 組準備時間、曝光時間、配準時間、定位總時間比較（s，）

2.3 2 組MPTV 外擴公式比較

CBCT 組在RL、SI、AP 方向上的MPTV 分別是7.02、10.43、8.13 mm，Iscout 組在RL、SI、AP 方向上的MPTV分別是7.15、10.57、8.19 mm，其中SI 方向上CBCT 組外擴邊界比Iscout 組小2.1 mm，在RL 和AP 方向上2 組固定方式計算的外擴區域無明顯區別。見表3。

表3 CBCT 組與Iscout 組MPTV 外擴公式比較（mm）

3 討論

放射治療是腦轉移瘤的重要治療手段。目前，隨著影像技術及計算機技術的不斷發展，調強放療的每個放射點、病灶劑量均可調節。調強放療時可對靶區里正常組織、器官或者周圍正常組織、器官劑量進行調整，從而保護正常組織、器官，使其損傷降低到最小[7-8]。同時可使病灶劑量均勻，并且腫瘤照射劑量達到最高，從而獲得最精準的放療效果。但在放療的過程中存在一些患者擺放體位或自身體位的輕微變化，引起擺位誤差，為了防止擺位誤差發生，通過圖像引導放射治療可以有效糾正治療中存在的擺位誤差[9]。圖像引導放射治療也屬于調強適形放療的一部分，其原理是在患者治療前及治療中應用各種影像設備，如電子射野成像裝置、超聲引導放射治療系統等，對患者、器官、腫瘤進行監控，通過治療師的調整，提高治療的準確性，有利于減少放療中的治療差錯，以最大程度殺滅腫瘤，并且保護體內正常組織器官[10]。CBCT 屬于目前應用最廣的圖像引導技術，它使用大面積非晶硅數字化X 射線探測板，機架旋轉一圈可獲取和一定體積范圍內的CT 圖像[11]。這種體積內的CT 影像重建后的三維影像模型，與患者治療計劃的模型匹配相比較，可自動計算出治療床需要調節的參數。從機器圖可以看到CBCT 具有體積小、重量輕、開放式架構的特點，可以直接整合到直線加速器上。CBCT 圖像的質量空間分辨率高且操作簡單便捷，在放療中經常使用與容積成像功能，可以快速完成治療位置的校正。同時它也具有在治療位置進行X 線透視、攝片等功能[12]。另外，Iscout 圖像引導放療結合圖像引導定位技術和光學運動跟蹤技術，對患者體內靶區運動進行實時跟蹤[13-14]。采用kV 級X 射線立體平面成像技術，通過軟件形式控制2 組對稱于定位中心點的X 射線像單元，并獲得2 個方向的X 射線投影圖像，利用患者內部解剖結構的圖像特征，進行X 射線圖像和CT 圖像的二維-三維圖像配準，對患者進行擺位驗證，探測及糾正患者擺位誤差，并且驗證患者最終剩余擺位誤差，不僅定位誤差不＞1.0 mm，可進行分次間及分次內擺位驗證能探測出3 個平移和3 個轉角的擺位誤差，而且定位時間較短，不需患者長時間等待[15]。本研究顯示，CBCT 組掃描RL、SI、AP 方向的擺位誤差與Iscout 組比較，差異無統計學意義（P＞0.05）。說明2 組圖像引導定位技術對擺位誤差高度一致，都有利于患者治療。2 組掃描準備時間比較，差異無統計學意義（P＞0.05），CBCT 組曝光時間、配準時間及定位總時間長于Iscout 組，差異有統計學意義（P＜0.05）。說明Iscout 圖像引導定位具有明顯優勢，它的定位時間快，單次定位只需數10 s，整個定位過程一般只需1～2 min，并且成像劑量低，為0.2～1.0 mGy，小于CBCT 成像劑量。不僅可以用于治療前的擺位引導，還可以用在治療過程中，進行多次位置校正、驗證，保證最后剩余擺位誤差達到臨床要求。而MPTV 圖像靶區的外擴值無明顯差別，說明CBCT 圖像空間分辨率高，匹配比較精準，可以在線匹配。

綜上所述，腦轉移瘤調強放療時，2 種圖像引導定位技術對擺位誤差均進行糾正，CBCT 圖像引導技術圖像空間分辨率高，但定位總時間較長，而Iscout 圖像引導定位技術能夠讓患者獲得快速、準確、低劑量的擺位驗證，對于常伴有顱高壓增高的患者，其治療的安全性和臨床效果得到明顯增加。