Onrad系統(tǒng)宮頸癌放療兆伏級CT掃描pitch選擇對擺位誤差的影響

摘要：目的" 應(yīng)用斷層徑照放療系統(tǒng)（Onrad系統(tǒng)）進行宮頸癌放療，研究Onrad系統(tǒng)在兆伏級CT（MVCT）掃描時pitch選擇對擺位誤差的影響。方法" 選取2023年10月～2024年1月深圳市人民醫(yī)院放療科接受Onrad系統(tǒng)放療的16例宮頸癌患者，根據(jù)患者放療時MVCT掃描采用pitch的不同，分為兩組：Normal組（n=8）與Coarse組（n=8），每日行MVCT掃描，與定位CT圖像匹配獲取XYZ三維平移誤差及繞Y軸滾動誤差Roll，記錄掃描時長及獲得的誤差數(shù)據(jù)并整理分析。結(jié)果" Normal組與Coarse組各獲得擺位誤差數(shù)據(jù)200組，Normal組三維平移誤差分別為X=1.80±1.28 mm、Y=2.22±1.43 mm、Z=1.78±1.30 mm，滾動誤差為Roll=0.32±0.41°；Coarse組三維平移誤差分別為X=1.98±1.18 mm、Y=2.38±1.34 mm、Z=1.96±1.27 mm，滾動誤差為Roll=0.31±0.47°；兩組擺位誤差相比較，平移誤差X、Y、Z（P=0.15、0.23、0.17） 及滾動誤差Roll（P=0.71）的差異無統(tǒng)計學(xué)意義。掃描效率方面，pitch選擇Normal較Coarse掃描時間明顯延長（253.4±9.7 vs 173.3±7.9 s，Plt;0.001）。結(jié)論" Onrad系統(tǒng)宮頸癌放療，行MVCT圖像掃描時，pitch選擇Normal或Coarse進行位置校準，XYZ三維平移誤差及滾動誤差Roll均無差異，但pitch選擇Coarse掃描效率更高，推薦選用Coarse。

關(guān)鍵詞：MVCT；Onrad系統(tǒng)；擺位誤差；宮頸癌

Effect of pitch selection on positioning errors in megavoltage CT scanning of Onrad system for cervical cancer radiotherapy

ZHANG Qingsheng， Lü Degang， SHI Yabin， ZHENG Jiezhou， ZHONG Heli

Department of Radiotherapy， Shenzhen People's Hospital （Second Clinical Medical College of Jinan University， First Affiliated Hospital of Southern University of Science and Technology）， Shenzhen 518020， China

Abstract： Objective To investigate how pitch choice affects positioning errors during megavoltage computed tomography （MVCT） scanning using the Onrad system， a tomography radial radiotherapy system， for cervical cancer treatment. Methods A total of 16 cervical cancer patients who underwent Onrad system treatment in Department of Radiotherapy Shenzhen People's Hospital from October 2023 to January 2024 were chosen. The patients were split into two groups： Normal group （n=8） and Coarse group （n=8） based on the pitch utilized during MVCT scanning. Every day， an MVCT scan was conducted. By comparing the results with the positioning CT picture， the XYZ three-dimensional translation error and rolling error around the Y axis （Roll） were determined. Both the error data and the scanning time were tracked down and examined." Results In the Normal group and the Coarse group， 200 sets of displacement error data in total were collected. The three-dimensional translation errors of Normal group were X=1.80±1.28 mm， Y=2.22 ± 1.43 mm， Z=1.78 ± 1.30 mm， and the rolling error was Roll=0.32±0.41°. The 3D translation errors of Coarse group were X=1.98 ± 1.18 mm， Y=2.38±1.34 mm， Z=1.96 ± 1.27 mm， and rolling error was Roll=0.31±0.47°.For both the rolling error Roll （P=0.71） and the translation errors X， Y， Z （P=0.15， 0.23， 0.17）， there was no discernible difference in the positioning errors between the two groups. When the pitch was set to Normal， the scanning time was substantially greater than when the pitch was set to Coarse in terms of scanning efficiency （253.4 ± 9.7 vs 173.3 ± 7.9 s， Plt;0.001）. Conclusion For position calibration， MVCT images are scanned with Normal and Coarse pitch when the Onrad system is utilized for cervical cancer radiation therapy. The XYZ 3D translation errors and rolling error do not differ. Nevertheless， Coarse pitch selection increased scanning efficiency. There fore， Coarse pitch was advised.

Keywords： MVCT; onrad system;" positioning error; cervical cancer

放射治療是腫瘤治療的重要手段［1］ ，宮頸癌的治療中，放療參與率高達80%［2］ ，其療效受多種因素的影響，諸多研究，包括患者自身因素（如年齡、體態(tài)）［3-6］ 、劑量分割［7， 8］ 、體位固定［9-11］ ，這些研究多聚焦于“圍患者”因素，而針對設(shè)備參數(shù)的研究甚少。Onrad系統(tǒng)［12］ 是搭載兆伏級電子計算機斷層掃描（MVCT）的放療系統(tǒng)，有可每日校位的劑量學(xué)優(yōu)勢［13］ 。pitch是MVCT掃描的重要參數(shù)，pitch的選擇影響MVCT圖像質(zhì)量，影響校位準確性，從而影響靶區(qū)的劑量分布及療效［14， 15］ ； 此外，pitch不同，掃描時長與額外劑量也存在差異［16， 17］ 。既往對MVCT pitch的研究使用的皆是tomotherapy系統(tǒng)，研究方向多集中在仿真模體［18］ 、頭頸部腫瘤［19］ 、超長靶區(qū)（頭腳方向長度超過40 cm）［20， 21］ 等，鮮有腹盆部的應(yīng)用研究，此外，Onrad系統(tǒng)臨床應(yīng)用時間短，國內(nèi)尚未見Onrad系統(tǒng)的相關(guān)研究報道，真實世界的使用數(shù)據(jù)為空白。本研究旨在分析宮頸癌（盆腔腫瘤）在Onrad系統(tǒng)的放療數(shù)據(jù)，探究MVCT掃描時pitch選擇對擺位誤差的影響，總結(jié)經(jīng)驗，為Onrad系統(tǒng)的臨床使用提供理論參考。

1" 資料與方法

1.1" 一般資料

選取2023年10月～2024年1月于我科治療的宮頸癌放療患者20例，剔除高齡患者（gt;80歲）2例及中斷治療患者2例，共入組患者16例；年齡33～72（56.3±7.8）歲；臨床分期（FIGO2018）：Ⅰ期4例，Ⅱ期5例，Ⅲ期7例。本研究僅針對設(shè)備參數(shù)，患者療程中無特別干預(yù)，不涉及患者隱私信息，故免除倫理學(xué)審批及患者知情同意。

納入標準：患者病理證實為宮頸癌；分期明確，依據(jù) FIGO2018病理分期為Ⅰ～Ⅲ期；患者為首次放療；Karnofsky 功能評分gt;70 分，依從性良好。排除標準：存在遠段轉(zhuǎn)移；合并嚴重基礎(chǔ)疾病；無法配合或放療中斷；嚴重駝背及脊柱側(cè)彎患者。

pitch即螺距比，定義為MVCT掃描時機架旋轉(zhuǎn)1圈時在等中心處的長度與治療床前進距離的比值［22］ 。MVCT掃描pitch有3種模式，分別為 Fine、Normal 和 Coarse，對應(yīng)的重建層厚分別為1或2 mm、2或4 mm、4或6 mm［23］ 。Fine模式多用于小靶區(qū)的精細掃描，宮頸癌MVCT掃描常用“Normal” 和 “Coarse”。本次研究最終入組宮頸癌患者16例，其中8例MVCT掃描使用pitch為Normal，定義為Normal組；臨床分期：Ⅰ期2例，Ⅱ期3例，Ⅲ期3例；年齡42～72（55.6±9.2）歲，MVCT掃描參數(shù)：Acquisition pitch選擇“Normal”，對應(yīng)的Reconstruction Intervel為2.0 mm。8例患者MVCT掃描使用pitch為Coarse，定義為Coarse組；臨床分期：Ⅰ期2例，Ⅱ期2例，Ⅲ期4例；年齡33～68（56.5±12.7）歲，MVCT掃描參數(shù)：Acquisition pitch選擇“Coarse”，對應(yīng)的Reconstruction Intervel為3.0 mm；兩組患者年齡、臨床分期等基本資料的差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（Pgt;0.05）。

1.2" 設(shè)備及軟件

西門子SOMATOM Definition AS 64 排大孔徑螺旋 CT 定位機；斷層徑照放療系統(tǒng)（Onrad Treatment System，accuray）；TOMO TPS（accuray）；ELEKTA MOSAIQ 系統(tǒng)。

1.3" 方法

1.3.1" 模擬定位" "患者體位固定方式采用俯臥體模板＋ 網(wǎng)狀熱塑膜，模擬定位CT掃描上界：第10胸椎下緣，下界：坐骨結(jié)節(jié)下緣，掃描層厚3 mm；將掃描獲取的CT影像傳輸至計劃系統(tǒng)，定位技師標注定位參數(shù)，并做好患者體表及熱塑膜后中、兩側(cè)的“+”標線，用于治療師后續(xù)擺位。

1.3.2" 勾畫靶區(qū)與計劃設(shè)計" "CT定位圖像上傳至放療計劃工作站，主管醫(yī)生依據(jù)CT圖像逐層勾畫臨床靶區(qū)CTV（包括髂總動脈、髂內(nèi)外動脈、閉孔髂前淋巴結(jié)引流區(qū)及上1/3陰道與殘端、宮旁組織）及危及器官，CTV在三維方向上外擴6 mm得到計劃靶區(qū)PTV［27］ ，危及器官勾畫參照RTOG勾畫指南。物理師在TOMO TPS端完成計劃設(shè)計，能量選用6MV-X線，9野調(diào)強。計劃參數(shù)：射野寬度2.5 cm/Fixed、調(diào)制因子2.0、螺距0.251。處方劑量為 45～50 Gy/25～27 F，要求處方劑量包繞不低于95%的靶區(qū)體積，1次/d，5次/周，使用Onrad系統(tǒng)實施放療。

1.3.3" 放療實施與MVCT位置驗證" "患者俯臥于俯臥體模板上，身心放松，治療師依照患者體表及膜具的“+”標識行初步擺位，擺位完成后，點擊位置控制面板（PCP）的“Ready”按鈕使治療床由虛擬中心移動至治療中心，離開機房行MVCT掃描；于定位CT圖像正中矢狀面選擇掃描范圍，上界為第四腰椎（L4）下緣，下界為恥骨聯(lián)合下緣。Normal組患者MVCT掃描條件：Acquisition pitch選擇Normal，Reconstruction Intervel選擇2.0 mm；Coarse組患者MVCT掃描條件：Acquisition pitch選擇Coarse，Reconstruction Intervel選擇3.0 mm。將掃描圖像與定位CT圖像配準，兩組患者配準條件均為：“Bone and Tissue Technique”與“Translations+Roll”，配準獲得X（Lateral）、Y（Long）、Z（Vert）三維平移誤差與Roll滾動旋轉(zhuǎn)（Ry）誤差，并記錄；兩組患者各獲取三維（XYZ）平移誤差200組及旋轉(zhuǎn)誤差（Roll）200組。每例入組患者記錄2次MVCT掃描時間，共獲取MVCT掃描時間數(shù)據(jù)16組。當任一平移誤差gt;5 mm或旋轉(zhuǎn)誤差 Rollgt;3°時，治療師須重新擺位配準驗證。

1.4" 統(tǒng)計學(xué)分析

采用SPSS19.0軟件分析X、Y和Z方向擺位誤差的差異，擺位誤差取絕對值，計量資料用均數(shù)±標準差表示，不同pitch的MVCT擺位誤差差異分析采用 t 檢驗；計數(shù)資料以n（%）表示，組間比較行卡方檢驗。以Plt;0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2" 結(jié)果

2.1" 掃描時間

Normal組的MVCT掃描時間為253.4±9.7 s，Coarse組的MVCT掃描時間為173.3±7.9 s，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（t=15.7，Plt;0.001）。

2.2" 誤差數(shù)據(jù)

2.2.1" 平移誤差（XYZ）的散點圖對比" "兩組患者的平移誤差散點圖顯示，平移誤差相對集中，且X、Y、Z三方向誤差均小于5 mm（圖1）。

2.2.2" 平移/旋轉(zhuǎn)誤差的比較" "Normal組平移誤差分別為X=1.80±1.28 mm、Y=2.22±1.43 mm、Z=1.78±1.30 mm，旋轉(zhuǎn)誤差Roll=0.32±0.41°；Coarse組平移誤差分別為X=1.98±1.18 mm、Y=2.38±1.34 mm、Z=1.96±1.27 mm，旋轉(zhuǎn)誤差Roll=0.31±0.47°。在患者左右（X）、頭腳（Y）、腹背（Z）方向兩組患者誤差的差異無統(tǒng)計學(xué)意義（Pgt;0.05），繞Y軸滾動誤差Roll差異無統(tǒng)計學(xué)意義（Pgt;0.05，表1）。平移/旋轉(zhuǎn)誤差比較的箱式圖（圖2）。

3" 討論

放療實施位置準確性直接影響到實際劑量的分布，影響放療的療效；用于監(jiān)測糾正擺位誤差的手段有多種，目前使用最廣泛的是圖像引導(dǎo)。本研究基于斷層徑照放療系統(tǒng)（OnradTM，accuray），該系統(tǒng)是較新的、獨立的放療系統(tǒng)，臨床研究數(shù)據(jù)少，其與tomotherapy系統(tǒng)有一定的相似之處，位置監(jiān)測裝置均為MVCT，MVCT的應(yīng)用是放療研究熱點，然而目前對MVCT的研究多集中在與錐形束CT的比較性研究，針對MVCT自身參數(shù)的研究較少，本次研究Onrad系統(tǒng)行MVCT掃描pitch的選擇對位置誤差的影響。Onrad系統(tǒng)pitch有3種選擇Fine、Normal及Coarse，對應(yīng)圖像層厚分別 2、4、6 mm，對應(yīng)的螺距為 1、1.6、2.4。不同的pitch將獲得不同像素值的MVCT影像，其空間分辨率、低對比度分辨力、校位能力也有差異，pitch越小時間成本越大［22， 23］。擺位誤差是精準放療的重要因素，影響劑量分布及放療療效［25， 26］。實際操作中，我們希望實現(xiàn)精準放療的前提下，盡可能提高工作效率。

本研究對比宮頸癌MVCT掃描pitch常用的Normal與Coarse模式，分析掃描效率、擺位誤差。結(jié)果提示：執(zhí)行MVCT掃描，pitch選擇Normal較選擇Coarse，掃描時間明顯延長（253.4±9.7 s vs 173.3±7.9 s）；位置誤差方面，pitch選擇Normal與Coarse，平移誤差XYZ三個方向差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P=0.15、0.23、0.17），滾動誤差Roll的差異無統(tǒng)計學(xué)意義（0.32°±0.41° vs 0.31°±0.47°，P=0.71）。即Onrad系統(tǒng)宮頸癌放療行MVCT掃描，pitch選擇Normal或Coarse在位置校準方面的差異無統(tǒng)計學(xué)意義，都可以將臨床靶區(qū)匹配到同等狀態(tài)，實現(xiàn)精準治療；掃描效率上，pitch選擇Coarse較Normal更有時間優(yōu)勢，可以節(jié)省MVCT掃描時長。

有學(xué)者在tomotherapy系統(tǒng)MVCT頭頸部腫瘤掃描策略的研究中提示：對于鼻咽癌、鼻竇癌等靶區(qū)較長的患者，MVCT掃描選擇不同的層厚、pitch， 配準誤差在Lat、Lng、Vrt和Roll的4個方向均無差異；選用較大的pitch可明顯縮短掃描耗時，可提高患者依從性及效率；對垂體瘤等短靶區(qū)，不同的掃描層厚、pitch行MVCT，配準結(jié)果無差異［27］，這與本研究結(jié)果一致。有研究MVCT掃描受pitch、Field Witch影響的報道指出，掃描條件影響劑量，pitch的選擇影響患者治療時間，臨床上應(yīng)合理選擇pitch等參數(shù)［28］。也有其他學(xué)者對MVCT掃描的研究得出相近結(jié)論［17， 29］。有學(xué)者應(yīng)用水模體，探討HT（螺旋斷層調(diào)強放療）系統(tǒng)MVCT掃描精度的選擇對圖像CT值及噪聲的影響時顯示，2、4、6 mm的掃描層厚對CT值及圖像噪聲無顯著影響，都可實現(xiàn)校位［30］，這與本研究結(jié)果相近。綜合既往研究與本研究結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，pitch的選擇對位置校準沒有影響。究其原因：放療設(shè)備日新月異，圖像引導(dǎo)系統(tǒng)的成像質(zhì)量不斷提高，足以滿足放療位置校準的需求；這可能與靶區(qū)位置均具有良好的天然對比度有關(guān)，良好的天然對比度是MVCT與定位CT配準的基礎(chǔ)。也有學(xué)者在研究中得到不同結(jié)果，如有研究使用tomotherapy研究MVCT圖像配準方法，通過對頭頸仿真模體進行試驗，發(fā)現(xiàn)pitch選擇Normal與Coarse，在Y方向存在差異［28］。這可能與該研究使用的是靜態(tài)仿真模體有關(guān)，真實世界的臨床實踐，人體是動態(tài)的、變化的，包括患者身心變化都可能對位置變化產(chǎn)生影響，臨床實踐數(shù)據(jù)更有參考價值。

綜上，Onrad系統(tǒng)宮頸癌放療時，MVCT圖像引導(dǎo)可用于位置監(jiān)測與糾正，掃描螺距pitch選擇Normal或Coarse，在三維平移誤差XYZ及滾動誤差Roll方面的差異無統(tǒng)計學(xué)意義；pitch選擇Coarse較Normal掃描效率更高；Onrad系統(tǒng)宮頸癌放療時，pitch優(yōu)先選擇Coarse，結(jié)論可供臨床參考。

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（編輯：郎" 朗）