EPID在頭頸部腫瘤放療擺位中的應(yīng)用

王驍踴，鐘亞華，劉暉，肖智志，江舟

武漢大學(xué)中南醫(yī)院 放化療科，湖北 武漢 430071

EPID在頭頸部腫瘤放療擺位中的應(yīng)用

王驍踴，鐘亞華，劉暉，肖智志，江舟

武漢大學(xué)中南醫(yī)院 放化療科，湖北 武漢 430071

目的 確定電子射野影像系統(tǒng)（EPID）對(duì)頭頸部放療患者位置誤差的修正效果。方法 應(yīng)用EPID對(duì)40例頭頸部放療患者的擺位誤差進(jìn)行測(cè)定分析。初次治療前和以后每?jī)芍芡ㄟ^兆伏級(jí)EPID對(duì)患者治療位置采集正交位射野驗(yàn)證影像，并與治療計(jì)劃中通過定位CT生成的數(shù)字重建射野（DRR）影像進(jìn)行比對(duì)，醫(yī)生認(rèn)可比對(duì)結(jié)果后，記錄下各方向擺位誤差值。結(jié)果 患者在x軸、y軸、z軸（x軸、y軸、z軸分別表示患者左右、前后和頭腳方向）上的誤差（系統(tǒng)誤差±隨機(jī)誤差）分別為（0.7±1.33）mm，（0.28±1.74）mm，（0.13±1.29）mm；EPID驗(yàn)證結(jié)果和kVCBCT驗(yàn)證結(jié)果在y軸、z軸方向無顯著差異（P=0.859），在x軸方向有顯著差異（P=0.000）。結(jié)論 在頭頸部放療時(shí)，EPID系統(tǒng)可以修正患者的位置誤差。

頭頸部腫瘤；電子射野影像系統(tǒng)；擺位誤差

隨著外照射精確治療技術(shù)的發(fā)展，患者治療位置的精確性越來越成為治療的關(guān)鍵[1]。對(duì)患者治療位置的影像驗(yàn)證成為臨床放療質(zhì)量保證的主要內(nèi)容之一[2]。電子射野影像系統(tǒng)（Electronic Portal Imaging Device，EPID）和錐形束CT（CBCT）分別通過采集患者治療位置的二維正交平片和三維錐形束CT影像來完成對(duì)患者治療位置的修正。由于CBCT能獲得更多的影像學(xué)信息，其在臨床應(yīng)用中越來越受到青睞。筆者認(rèn)為在頭頸部腫瘤放射治療中，EPID足以修正患者的位置誤差，并且在圖像采集和配準(zhǔn)時(shí)間上有一定的優(yōu)勢(shì)。為此，2014年5月，我科應(yīng)用Varian IX直線加速器所配置的電子射野影像系統(tǒng)（EPID），對(duì)40例頭頸部腫瘤患者進(jìn)行了每?jī)芍芤淮蔚姆派渲委熐暗奈恢抿?yàn)證和修正，并和我們之前應(yīng)用kV-CBCT的研究進(jìn)行了比較。

1 材料和方法

1.1 一般資料

頭頸部腫瘤患者40例，其中鼻咽癌患者29例，鼻腔NK/T患者7例，喉癌患者4例；患者最小年齡28歲，最大年齡75歲，中位年齡53歲。

1.2 治療方法

患者采用仰臥位，采用Medtic碳纖維頭頸肩體架和科萊瑞迪頭頸肩一體熱塑膜固定，擺位標(biāo)記標(biāo)于熱塑膜表面。

所有患者均采用Varian Eclipse 10.0計(jì)劃系統(tǒng)設(shè)計(jì)調(diào)強(qiáng)放射治療計(jì)劃；在計(jì)劃中專門設(shè)計(jì)0°和90°兩個(gè)正交擺位驗(yàn)證野；所有患者均在Varian IX治療機(jī)上進(jìn)行治療；患者初次治療時(shí)和以后每間隔一周均需采集EPID正交位影像進(jìn)行擺位誤差驗(yàn)證和校正（患者知情且同意）。

1.3 驗(yàn)證圖像采集及比對(duì)

技師完成擺位后，使用MV EPID對(duì)患者進(jìn)行擺位驗(yàn)證[3]。在采集0°和90°兩個(gè)正交擺位驗(yàn)證野影像后（采用雙曝光法拍攝正側(cè)位照射野驗(yàn)證片，先按10 cm×10 cm照射野曝光2 MU，然后將照射野四周邊界適當(dāng)擴(kuò)大5 cm，再次曝光3 MU），由技師在2D/2D Match模式下根據(jù)骨性標(biāo)志自動(dòng)進(jìn)行驗(yàn)證影像和計(jì)劃數(shù)字重建射野（Digital Reconstructed Radiography，DRR）影像的匹配；醫(yī)生認(rèn)可后，保存結(jié)果并記錄x軸、y軸、z軸（x軸、y軸、z軸分別表示患者左右、前后和頭腳方向）各方向的位置誤差，如果誤差＞3 mm，醫(yī)生需重新標(biāo)記擺位標(biāo)記。

1.4 統(tǒng)計(jì)方法

采用SPSS 19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。采用單因素方差分析對(duì)EPID驗(yàn)證結(jié)果和kV-CBCT驗(yàn)證結(jié)果進(jìn)行比較分析。

2 結(jié)果

本研究共對(duì)40例頭頸部腫瘤患者進(jìn)行了160次EPID影像采集。

（1）患者在x軸、y軸、z軸上的誤差（系統(tǒng)誤差±隨機(jī)誤差）分別為（0.7±1.33）mm，（0.28±1.74）mm和（0.13±1.29）mm。通過公式[4-5]MPTV=2.5Σ+0.7σ，計(jì)算得出頭頸部腫瘤放療患者在x軸、 y軸、z軸方向上的擴(kuò)邊值，見表1。

（2）x 軸系統(tǒng)誤差最大，y軸次之，z軸最小，見表1。

（3）患者在x軸、y軸、z軸上的誤差頻次分析：x軸、z軸位置誤差95%以上發(fā)生在3 mm范圍內(nèi)，而y軸則超出3 mm，見表2。

（4）通過比較分別由EPID和kV-CBCT得來的頭頸部腫瘤放療患者的位置誤差數(shù)據(jù)[6]發(fā)現(xiàn)：兩者在y軸、z軸方向上無顯著差異，而在x軸方向上有顯著差異，見表3。

3 討論

放射治療的核心原則之一是在提高靶區(qū)劑量的同時(shí)給予周圍臨近器官最大的保護(hù)[1]。在這一核心原則的推動(dòng)下，以三維適形調(diào)強(qiáng)放射治療技術(shù)為代表的精確放療得到了普及[7]。

放射治療的效果不僅取決于直線加速器的機(jī)械精度，還決定于治療時(shí)患者的擺位精度以及重復(fù)性。研究表明[8]：每1 cm擺位誤差會(huì)導(dǎo)致6 mm周邊靶區(qū)丟失；同時(shí)也可能導(dǎo)致危及器官卷入高劑量照射區(qū)域內(nèi)，造成嚴(yán)重并發(fā)癥或后遺癥。因此，患者的擺位精度以及重復(fù)性一直以來都是業(yè)界關(guān)注的重點(diǎn)。

圖像引導(dǎo)放射治療（IGRT）技術(shù)是近些年發(fā)展起來的，可用于糾正患者擺位誤差以及監(jiān)測(cè)患者擺位重復(fù)性的新技術(shù)。通過對(duì)實(shí)際治療時(shí)的患者影像與模擬定位時(shí)的患者影像進(jìn)行比較，來實(shí)現(xiàn)對(duì)患者擺位誤差的糾正和患者擺位重復(fù)性的監(jiān)測(cè)。IGRT技術(shù)通常采用EPID系統(tǒng)和kV-CBCT系統(tǒng)獲取患者實(shí)際治療影像。EPID系統(tǒng)通過獲取患者治療位置的多幅二維影像完成圖像引導(dǎo)工作；kV-CBCT系統(tǒng)則是通過獲取患者治療位置的CT影像來完成圖像引導(dǎo)工作。相對(duì)于EPID影像，kV-CBCT影像可提供更豐富的患者解剖信息以及更高的軟組織分辨率[2]，在目前的臨床使用上，kV-CBCT受到更多用戶的青睞。

本研究通過應(yīng)用EPID系統(tǒng)對(duì)40例頭頸部腫瘤放療患者的擺位誤差進(jìn)行了測(cè)定分析。分析發(fā)現(xiàn)x軸系統(tǒng)誤差最大，y軸次之，z軸最小。x軸、z軸位置誤差95%以上發(fā)生在3 mm范圍內(nèi)，且誤差值均發(fā)生在5 mm范圍內(nèi)；而y軸則超出3 mm，且最大誤差可達(dá)7 mm。這和我們計(jì)算得來的靶區(qū)外擴(kuò)邊界值（MPTV）有一定出入，筆者認(rèn)為是由于y軸方向隨機(jī)誤差相對(duì)較大照成的。

本研究中將EPID測(cè)定結(jié)果與kV-CBCT對(duì)頭頸部腫瘤放療患者擺位誤差的測(cè)定結(jié)果進(jìn)行了比較。兩個(gè)系統(tǒng)的測(cè)量結(jié)果在y軸、z軸方向上無顯著差異，而在x軸方向上有顯著差異。對(duì)x軸方向的誤差值進(jìn)行了分析：EPID系統(tǒng)測(cè)量的誤差值為（0.7±1.33） mm；kV-CBCT系統(tǒng)測(cè)量的誤差值為（－0.7±1.40） mm[6]。通過比較不難發(fā)現(xiàn)，兩種系統(tǒng)的測(cè)量誤差在x軸方向上有顯著差異，是由于系統(tǒng)誤差的方向性導(dǎo)致的。EPID和kV-CBCT作為不同的影像驗(yàn)證系統(tǒng)有不同的影像中心，也有各自不同的圖像配準(zhǔn)方式，這些都是導(dǎo)致x軸方向有顯著差異的原因。進(jìn)一步對(duì)分別通過EPID和kV-CBCT獲得的x軸方向上的外擴(kuò)邊界值進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)兩種方法獲得的外擴(kuò)邊界值（MPTV）分別為2.41 mm和2.38 mm[6]；而在x軸方向上實(shí)際選擇外擴(kuò)邊界值時(shí)，我們結(jié)合誤差出現(xiàn)的頻次關(guān)系采用的值是3 mm[6]。顯然兩種系統(tǒng)對(duì)x軸方向上的擺位誤差修正均可以滿足臨床要求。

總體來說，在頭頸部放療中，EPID和kV-CBCT對(duì)患者位置誤差的修正效果基本是相同的。這主要是由于對(duì)于頭頸部腫瘤，靶區(qū)以及危及器官的內(nèi)部運(yùn)動(dòng)很輕微，基本可以看做是剛性結(jié)構(gòu)，通過骨性標(biāo)志就可以完成擺位誤差的修正。EPID影像在獲取骨性標(biāo)志信息上并不比kV-CBCT差。

本研究還對(duì)EPID以及kV-CBCT完成圖像引導(dǎo)工作的時(shí)間進(jìn)行了比較。EPID完成圖像引導(dǎo)工作的平均時(shí)間為2.5 min，而kV-CBCT完成圖像引導(dǎo)工作的平均時(shí)間約為5.3 min，是EPID系統(tǒng)的兩倍多。

最后，EPID最大的優(yōu)點(diǎn)是影像中心和治療的等中心重合。而kV-CBCT由于圖像采集系統(tǒng)和治療系統(tǒng)是分離的,需要進(jìn)行影像中心和治療等中心的校準(zhǔn)，因此增加了誤差的來源。

總之，在頭頸部腫瘤的放射治療中，EPID能夠滿足臨床對(duì)患者位置誤差修正的需要。相較于kV-CBCT，EPID臨床應(yīng)用花費(fèi)時(shí)間短；其圖像采集系統(tǒng)和治療系統(tǒng)共中心，可減少誤差的來源。因此，EPID系統(tǒng)在頭頸部腫瘤的放射治療中應(yīng)得到更多應(yīng)用。

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Application of EPID in Radiotherapy Positioning for Head and Neck Cancer

WANG Xiao-yong, ZHONG Ya-hua, LIU Hui, XIAO Zhi-zhi, JIANG Zhou
Department of Radiotherapy and Chemotherapy, Zhongnan Hospital of Wuhan University, Wuhan Hubei 430071, China

Objective To explore the effect of electronic portal imaging device (EPID) in the correction of set-up errors in the radiotherapy of patients with head and neck cancer. Methods The set up errors in the radiotherapy of 40 patients with head and neck cancer were measured and analyzed with EPID. Portal images of orthogonal radiation fi elds located at the therapy positions of patients were collected by MV EPID before radiotherapy and every two weeks after radiotherapy. Then the portal images were compared with digital reconstructed radiography (DRR) images generated by CT positioning. Based on the recognition of the doctor on the comparison results, the set-up errors in various directions were recorded. Results The set-up errors in x axis、y axis and z axis were (0.7±1.33) mm, (0.28±1.74) mm and (0.13±1.29) mm, respectively. There was no signif i cant difference between verif i cation results of EPID and those of kV-CBCT in terms of set-up errors in y axis and z axis (P=0.859) while there were signif i cant differences between verif i cation results of EPID and those of kV-CBCT in terms of set-up errors in x axis (P=0.000). Conclusion EPID can effectively correct the set-up errors in the radiotherapy for head and neck cancer.

head and neck cancer; electronic portal imaging device; set-up error

TH774

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2014.11.042

1674-1633(2014)11-0124-02

2014-08-29

2014-10-10

本文作者：王驍踴，物理師。

鐘亞華，副主任醫(yī)師。

作者郵箱：wangxy_06@hotmail.com