CBCT在放射治療擺位中的臨床應用

陳 麗 武文娟 花 威 袁一楓 陳婷婷

隨著三維適形、調(diào)強放療技術(shù)的廣泛應用，擺位的準確性也要求更高。我院VARIAN IX直線加速器機載影像系統(tǒng)(On Board Imager，OBI)放療時可以實行錐形束CT(cone beam CT，CBCT)掃描，產(chǎn)生的容積圖像能與治療計劃的三維重建圖像進行三維方向上的對比，得出擺位誤差，并且計算臨床靶區(qū)(CTV)～計劃靶區(qū)(PTV)外放范圍，為臨床精確治療提供依據(jù)。我們采用CBCT在線研究頭頸部腫瘤和胸部腫瘤放療時擺位誤差，為計劃靶區(qū)外放提供參考數(shù)據(jù)。

1 資料與方法

1.1 一般資料

2011年4月至2011年11月采用適形調(diào)強治療的頭頸部腫瘤患者40例，其中頸段食管癌19例，鼻咽癌14例，下咽癌3例，喉癌4例，共行CBCT掃描135次。胸部腫瘤患者52例，其中胸段食管癌47例，肺癌5例，共行CBCT掃描211次。頭頸部腫瘤患者均采用頭頸肩型熱塑模固定，胸部腫瘤患者均采用體部熱塑模固定，模擬機確定等中心，CT軸位掃描，層厚5 mm，應用瓦里安Eclipse 8.6計劃系統(tǒng)制定帶CBCT驗證的放射治療計劃。

1.2 擺位配準

患者治療時，技師在等中心激光線的引導下進行擺位，對準體表十字線。擺位時，患者的著裝、體位應與制作熱塑膜固定和CT掃描時一致。擺位完成后行CBCT掃描。掃描所得圖像與治療計劃CT圖像先用軟件自動匹配，再由有經(jīng)驗的醫(yī)師參照明顯的骨性標志手動配準，直到在水平、冠狀、矢狀面上獲得最佳重疊為止。配準得出前后、頭腳、左右方向的數(shù)值，對頭頸部腫瘤任一方向大于3 mm，胸部腫瘤任一方向大于5 mm的患者接受移床，糾正擺位誤差。

1.3 統(tǒng)計方法

采用SPSS13.0計算所有CBCT配準結(jié)果的均值和標準差。根據(jù)Bijhold［1］等推薦，系統(tǒng)誤差(∑)用所有分次擺位誤差的平均值表示，隨機誤差(σ)用所有分次擺位誤差的標準差表示。

2 結(jié)果

頭頸部腫瘤患者3個方向的均數(shù)差別很小，前后方向的最大偏差值高達7 mm，且向正方向即源皮距偏大方向移動占97.15%，差異明顯。3個方向大于3 mm移動偏差的均在10%以下。胸部腫瘤患者的頭腳方向擺位誤差最大，最大偏差值8 mm，大于5 mm的達21.74%，見表1。根據(jù) Stroom 等［2］研究 PTV 外放=2∑+0.7σ，其表明99%的CTV受到95%的處方劑量。計算頭頸部腫瘤CTV～PTV即Margin的前后、頭腳、左右方向分別為 4.94 mm、4.19 mm、4.43 mm，胸部腫瘤Margin的前后、頭腳、左右方向分別為4.28 mm、8.81 mm、5.15 mm。

表1 頭頸部和胸部腫瘤CBCT誤差分析

3 討論

隨著適形調(diào)強放射治療技術(shù)的發(fā)展，放療質(zhì)量更加與影像診斷、靶區(qū)定位和勾畫及治療驗證密切相關，其中治療時等中心位置的誤差仍然是影響治療精度的主要原因［3］。治療時強調(diào)擺位精度的目的在于重復模擬定位時的體位，以達到重復計劃設計時確定的靶區(qū)與射野的空間關系，保證射線束與靶區(qū)的適形度?；颊叩臄[位誤差、器官運動和變形、機械相關誤差均阻礙著計劃的精確實施，也是考慮PTV大小的主要因素。國內(nèi)外很多專家也一直致力于減少擺位誤差，提高擺位精度［4～6］。擺位誤差包括系統(tǒng)誤差和隨機誤差。系統(tǒng)誤差具有規(guī)律性和重復性，主要因機器設備精度下降和不同技術(shù)員的擺位標準不同所致。隨機誤差具有隨機性，主要與機器設備的不穩(wěn)定、每次擺位時患者體位變動和技術(shù)員的操作誤差有關。對于與重要危及器官緊密相鄰的靶區(qū)，擺位精度更加重要，否則會大大增加其損傷的風險。CBCT作為新型的圖像引導放射治療(image guided radiation therapy，IGRT)的利器，可以及時準確發(fā)現(xiàn)實際擺位與治療計劃擺位之間的偏差，并能夠通過在線移床來修正等中心位置準確完成治療。CBCT與電子射野影像裝置(electronic portal imaging device，EPID)相比具有圖像質(zhì)量清晰，采集配準方便;患者吸收劑量較小，自動化程度高等優(yōu)點。CBCT圖像與定位CT圖像不僅可以進行骨性標志配準，而且還可以進行三維低密度組織(如:實體腫瘤GTV)配準，為醫(yī)師實時觀察GTV變化，及時做靶區(qū)調(diào)整提供良好依據(jù)。KV級CBCT采集一次圖像致患者吸收劑量遠小于EPID。據(jù)相關文獻報道［7］:采集一副標準模式的 CBCT圖像，頭部需9 cGy，體部需3.8 cGy，而低劑量模式吸收劑量僅為標準模式的20%。因此患者每周一次CBCT位置驗證對吸收劑量的累加影響可以忽略不計。

我們對135次頭頸部腫瘤患者CBCT掃描數(shù)據(jù)分析，Margin的前后、頭腳、左右方向分別為4.94 mm、4.19 mm、4.43 mm，與楊波等的報道數(shù)據(jù)相近［5］。而Humphreys等［8］總結(jié)出 CTV ～ PTV 外放:左右 2.9 mm、前后2.6 mm、頭腳為3.3 mm，推薦設計頭頸部腫瘤的IMRT計劃時，CTV～PTV外放為3 mm。Suzuki等［9］分析22例頭頸部腫瘤IMRT過程中放療分次內(nèi)和放療分次間運動，推薦CTV～PTV外放為5 mm，本研究結(jié)果與其相近。從誤差幅度發(fā)生頻率的統(tǒng)計來看，大于3 mm的誤差在3個方向上的發(fā)生率分別為9.43%、5.71%、8.57%，基本相當，而前后方向，向后偏離的占97.15%，可能與頭頸部腫瘤等中心選定的位置一般在人體表面曲面弧度較大位置有關。此外，我們還對211次胸部腫瘤瘤患者CBCT掃描數(shù)據(jù)分析，計算得到Margin的前后、頭腳、左右方向分別為4.28 mm、8.81 mm、5.15 mm，小于楊波報道的11 mm、12 mm、7 mm，與郭明芳等［10］報道的 5 mm、10 mm、5 mm相近。從表1中可見胸部腫瘤的擺位誤差中最大偏離值、大于5 mm百分比均是頭腳方向最大。胸部腫瘤多采用體部熱塑膜固定，需患者雙肘抱頭，且標記十字線是畫在熱塑膜上的，體表僅有中位線標記，患者在重復擺位時雙臂不同的伸展度容易導致等中心頭腳方向在CT圖像上的偏離。在做CBCT時如若出現(xiàn)較大的等中心偏差還能夠反饋出模擬機定位激光線的精度問題，為質(zhì)量控制提供監(jiān)督機制。我們就因一患者CBCT結(jié)果等中心誤差較大發(fā)現(xiàn)模擬機的十字線板與激光線偏差大于2 mm，及時校正保證了放療質(zhì)量。

系統(tǒng)誤差和隨機誤差的來源說明不同的放療設備、固定裝置、技師、擺位方法測量統(tǒng)計出的擺位誤差和計算的Margin的大小也不盡相同，故本研究計算的Margin大小只適用于本院的VARIAN IX型加速器，主管醫(yī)師在勾畫靶區(qū)時應結(jié)合實際情況而定。通過對CBCT的使用，我們認為使用CBCT在線或離線指導擺位誤差的修正是非常有意義的。應用該系統(tǒng)可以提高擺位的精度，減少擺位的不確定性，并能一定程度反饋設備質(zhì)量控制的精度。

［1］ Bijhod J，van HerkM，Vijlbrief R，et al.Fast evaluation of patient setup duringradiotherapy by aligning features in portal and simulator images〔J〕.Phys Med Biol，1991，36(12):1665.

［2］ Stroom JC，de Boer HC，Huizenga H，etal.Inclusion of geometrical uncertainties in radiotherapy treatment planning by means of coverage probability〔J〕.Int JRadiat Oncol Biol Phys，1999，43(4):905.

［3］ van Herk M.Errors and margins in radiotherapy〔J〕.Semin Radiat Oncol，2004，14(1):52.

［4］ Guckenberger M，Meyer J，Vordermark D，et al.Magnitude and clinical relevance of translational and rotational patient setup errors:a cone-beam CT study〔J〕.Int JRadiat Oncol Biol Phys，2006，65(3):934.

［5］ 楊 波，邱 杰，王欣海.OBI系統(tǒng)在放射治療擺位中的臨床應用〔J〕.中國醫(yī)學裝備，2008，5(8):1.

［6］ 傅萬凱，林友金，劉利彬，等.應用IGRT機載KV-CBCT校正胸腹部腫瘤調(diào)強適形放療擺位誤差的研究〔J〕.實用癌癥雜志，2010，25(5):511.

［7］ van Lin EN，van der Vight L，Huizenga H，et al.Set-up improvement in head and neck radiotherapy using a 3D offline EPID-based correction protocol and a customized head and neck support〔J〕.Radiother Oncol，2003，68(2):137.

［8］ Humphreys M，Guerro UMT，Mubata C，etal.Assessmentof acustomised immobilisation system for head neck IMRT using electronic portal imaging〔J〕.Radiother Oncol，2005，77(1):39.

［9］ SuzukiM，Nishimura Y，Nakamatsu K，et al.Analysis of interfractional set-up errors and intrafractional organ motions during IMRT for head and neck tumors to define an appropriate planning target volume(PT)-and planning organs at risk volume(PRV)-margins〔J〕.Radiother Oncol，2006，78(3):283.

［10］ 郭明芳，郭雷鳴，趙婭琴，等.錐形束CT研究肺癌放射治療中的擺位誤差〔J〕.中國腫瘤臨床，2009，36(15):848.