射波刀影像引導系統(tǒng)臨床應用優(yōu)化

汪 勝，張 鑫，錢 偉，蔚 華，史立群

射波刀影像引導系統(tǒng)臨床應用優(yōu)化

汪 勝，張 鑫，錢 偉，蔚 華，史立群

目的：縮短射波刀影像引導配準時間和治療時間，減少體位修正攝片次數(shù)，降低患者額外輻射吸收劑量。方法：分析射波刀治療流程各個環(huán)節(jié)干擾影像引導系統(tǒng)臨床應用的因素，給出優(yōu)化方案；統(tǒng)計優(yōu)化前后患者單次治療時間及攝片次數(shù)數(shù)據(jù)，評估優(yōu)化結果。結果：優(yōu)化前，80例患者單次治療時間為（60.54±10.52）min，攝片次數(shù)為（32.45± 9.93）次；優(yōu)化后，72例患者單次治療時間為（49.78±8.39）min，平均攝片次數(shù)為（23.26±7.42）次。優(yōu)化前后單次平均治療時間縮短22.3%（P＜0.001），單次平均攝片次數(shù)減少39.5%（P＜0.001）。結論：優(yōu)化射波刀影像引導系統(tǒng)臨床應用，可有效縮短射波刀治療時間，減少影像引導攝片次數(shù)，降低患者額外輻射吸收劑量以及減少X線球管及影像探測板的損耗。

射波刀；影像引導系統(tǒng)；治療時間；攝片次數(shù)；優(yōu)化

0 引言

現(xiàn)代放射治療技術快速發(fā)展，立體定向放射治療（stereotactic radio therapy，SRT）在臨床治療中快速應用，其中影像引導技術（image guided radiotherapy，IGRT）大大提高了放射治療照射靶目標的精確性，將放射治療帶向了精確制導的時代[1]。射波刀是目前全球最先進的立體定向放射治療設備，其影像引導系統(tǒng)包括六維顱骨追蹤（6D-skull）、脊柱追蹤（X-sight spine）、金標追蹤（fiducial）、同步呼吸追蹤（synchrony）等多項先進技術，與傳統(tǒng)放射治療技術相比，在實時位置驗證、影像引導及動態(tài)追蹤病灶等方面具有較明顯的技術優(yōu)勢。但是，射波刀高劑量、低分割、治療計劃射野多的優(yōu)勢特點[2]，也會導致平均治療時間較長，臨床治療中若應用影像引導系統(tǒng)不力，為配準而反復攝片修正體位，勢必會增加患者額外輻射吸收劑量，延長射波刀治療時間。2003年，Romanelli等[3]就認為射波刀每次治療的時間較長，推測其放射生物學效應可能會受到影響。應此，本文將探討優(yōu)化射波刀影像引導系統(tǒng)臨床應用，在保證治療精確性的前提下，縮短影像引導配準時間，縮短治療時間；減少體位修正攝片次數(shù)，降低患者額外輻射吸收劑量。

1 資料與方法

1.1 病例資料

2013年3月至12月共152例治療患者，其中脊柱追蹤患者103例、六維顱骨追蹤患者39例、呼吸同步追蹤患者10例；患者為隨機性選擇，具有一般性、普遍性的原則。

1.2 設備儀器

G3射波刀：影像引導系統(tǒng)由2個裝置于頂棚的kV級X線源和2個裝置于治療床左右側的非晶硅平板探測器組成。治療時由X線源曝光拍攝1組正交影像與CT掃描數(shù)字重建影像（digitally recon-structed radiograph，DRR）相比較，當追蹤目標（骨骼或植入金標）進入到追蹤范圍內，影像引導系統(tǒng)會根據(jù)追蹤目標的線性位移和旋轉角度偏差，自動計算出患者體位與CT掃描體位在六維自由度的偏差，然后由控制臺計算機驅動治療床作相應的平移和轉動（精度0.1 mm/0.1°），對患者體位進行修正，使其中3個平移位移偏差小于10 mm（可補償偏差值，呼吸同步追蹤為25 mm），左（右）旋轉及頭（腳）旋轉偏差小于1°，順（逆）時針偏差小于3°。最后再由機械臂根據(jù)六維自由度偏差數(shù)據(jù)作靜態(tài)或動態(tài)修正。

1.3 優(yōu)化方法

根據(jù)射波刀治療流程（如圖1所示），分析各個環(huán)節(jié)干擾影像引導系統(tǒng)臨床應用的因素，給出優(yōu)化方案。

圖1 射波刀治療流程

1.3.1 體位固定

射波刀使用熱塑面模和真空負壓成型墊固定患者體位。良好的模體制作可有效維持患者體位穩(wěn)定，增強影像引導的穩(wěn)定性，減少體位修正攝片次數(shù)。

優(yōu)化方案：（1）引導患者放松情緒，采用患者舒適、舒展的體位制作模體；（2）制作模體時應讓頭模和體模緊貼患者皮膚直至模體完全塑形，為患者固定舒適的體位。

1.3.2 CT掃描

射波刀使用CT掃描獲取患者定位影像，以此制訂治療計劃，生成DRR，作為影像引導系統(tǒng)定位配準基準圖像。因此CT影像和掃描體位將影響治療時患者體位修正與影像配準難度。

優(yōu)化方案：（1）使用水平儀測量CT適配器水平度，保證適配器水平放置；（2）引導患者放松身體，使患者CT掃描體位與體位固定時一致；（3）對于體部治療患者（特別對采用靜態(tài)追蹤方式患者），囑咐其在CT掃描時平穩(wěn)呼吸屏氣；（4）CT掃描曝光參數(shù)采用120 kV、400 mA標準。

1.3.3 治療計劃設計

射波刀使用multiplan TPS軟件，由導入CT影像、勾畫靶區(qū)、選取配準中心、設計治療計劃、傳輸治療計劃等步驟組成。其中配準中心位置選取決定了DRR影像追蹤目標位置。如圖2所示，箭頭所指配準中心位置膈肌的位移運動可改變追蹤范圍內生理構造，造成相關追蹤區(qū)域錯誤節(jié)點率升高，增加了影像配準的難度。

圖2 CT中心位置對影像引導的影響

優(yōu)化方案：增強追蹤目標的穩(wěn)定性和可辨識性。（1）對于顱骨追蹤患者，配準中心選取應使追蹤范圍包含90%以上顱骨；（2）對于脊柱追蹤患者，配準中心應盡量選取結構完好、辨識度高的椎體，同時注意避開周圍活動組織的影響；（3）金標追蹤及呼吸追蹤患者注意選取金標的個數(shù)及位置間隔，應易于辨識。

1.3.4 治療前準備

由于患者多數(shù)是第一次接受射波刀治療，因此容易出現(xiàn)恐懼緊張等負性情緒，導致治療時身體僵化，抗拒體位修正，致使反復攝片修正體位。同時，腫瘤疾病所致的咳嗽、疼痛、不由自主活動等癥狀同樣會導致影像追蹤治療中斷，延長治療時間。

優(yōu)化方案：（1）術前宣教：針對患者性格特征采取不同的心理疏導方式，糾正患者負性情緒，消除恐懼心理，使患者以樂觀積極的態(tài)度配合治療；（2）治療前護理：針對患者的咳嗽、疼痛、不自主活動等癥狀，按醫(yī)囑給予對癥處理，以達到止咳、平喘、鎮(zhèn)靜的作用，減少患者治療時的活動度[4]。

1.3.5 治療實施

射波刀治療實施由治療前影像引導配準和治療中動靜態(tài)影像追蹤治療完成。其中治療前擺位對于影像配準難度有直接影響，治療中影像曝光參數(shù)及追蹤參數(shù)的選擇對影像引導精確性和穩(wěn)定性產生重要影響。

優(yōu)化方案：（1）加強治療前擺位，力求使患者體位與CT掃描時一致，首次治療患者，要求主管醫(yī)師、物理師、技師和護師同時在場配合指導擺位，保證配準中心與影像中心位置最為接近。（2）選擇合適的曝光參數(shù)：顱骨追蹤患者，曝光參數(shù)選擇為電壓88～92 kV、電流100 mA、曝光時間100 ms；體部治療患者，按頸、胸、腰部曝光參數(shù)可分別選擇為（75 kV、75 mA、75 ms）、（80～120 kV、100 mA、100 ms）、（100～120 kV、100 mA、100 ms）；同步呼吸追蹤和肺追蹤方式中因患者曝光過程中存在呼吸運動，為避免金標或腫瘤運動對影像質量的影響，曝光時間應盡量選擇短些（50 ms），且A、B球管應選擇相同的曝光時間[5]。（3）選擇合適的追蹤參數(shù)：盡量選擇射波刀默認的追蹤參數(shù)，攝片頻率選取每8～15條射束驗證1次，或治療開始階段驗證少一些，后期多一些[6]。

1.4 統(tǒng)計數(shù)據(jù)

使用Excel表格記錄優(yōu)化前后患者單次治療攝片次數(shù)及治療時間，評估優(yōu)化結果。

2 結果

統(tǒng)計優(yōu)化前后患者單次治療攝片次數(shù)及治療時間（如圖3所示）。未優(yōu)化影像引導系統(tǒng)應用前（2013年3月至7月）份治療患者80例（脊柱追蹤51例、顱骨追蹤21例、呼吸追蹤8例），治療分次數(shù)333次，單次治療時間最短為30 min，最長為120 min，單次治療時間為（60.54±10.52）min，單次治療攝片次數(shù)最少為12次，最多為100次，單次治療攝片次數(shù)為（32.45±9.93）次；優(yōu)化影像引導系統(tǒng)應用后（2013年8月至12月）治療患者72例（脊柱追蹤52例、顱骨追蹤18例、呼吸追蹤2例），治療分次數(shù)298次，單次治療時間最短為30 min，最長為75 min，單次治療時間為（49.78±8.39）min，單次治療攝片次數(shù)最少為12次，最多為53次，單次治療攝片次數(shù)為（23.26± 7.42）次（見表1）。

圖3 優(yōu)化前后單次治療攝片次數(shù)及治療時間

表1 優(yōu)化前后患者單次治療攝片次數(shù)及治療時間的比較（±s）

表1 優(yōu)化前后患者單次治療攝片次數(shù)及治療時間的比較（±s）

注：優(yōu)化前后單次治療平均攝片次數(shù)及治療時間差異有顯著統(tǒng)計意義（P＜0.001）[7]

組別 治療病例數(shù) 治療分次數(shù) 單次治療攝片次數(shù)單次治療治療時間/min優(yōu)化前 80 333 32.45±9.93 60.54±10.52優(yōu)化后 72 298 23.26±7.42 49.78±8.39

由表1分析可得，優(yōu)化射波刀影像引導系統(tǒng)臨床應用前后，患者單次治療時間平均縮短約10 min，縮短治療時間的幅度為22.3%；單次治療攝片次數(shù)平均減少約9次，減少體位修正攝片次數(shù)的幅度為39.5%。

3 討論

影像引導技術是射波刀立體定向放射治療精確執(zhí)行的基礎技術之一。在臨床實踐中，我們通過不斷優(yōu)化射波刀治療術前宣教、擺位、曝光及追蹤參數(shù)選取等措施來獲取高質量且穩(wěn)定的影像引導圖像，有效縮短射波刀單次治療影像引導配準時間約10 min，減少體位修正攝片次數(shù)約10次。根據(jù)美國醫(yī)學物理學家協(xié)會AAPM TG75號報告[8]，影像引導每次攝片在影像中心處的劑量為0.1～2.0 mGy，取射波刀治療分次中位數(shù)為4次，減少攝片次數(shù)10次可減少患者額外輻射吸收劑量4～80 mSv。國內董洋等[9]的研究認為，射波刀影像引導系統(tǒng)單次攝片對患者產生約0.5～385 μGy的額外電離輻射吸收劑量，取治療分次中位數(shù)為4次，減少攝片次數(shù)10次可減少患者額外輻射吸收劑量約20 μSv～15 mSv；徐慧軍等[10]的研究認為,射波刀kV級影像系統(tǒng)提高了照射精度，但也給患者帶來了不同大小的額外輻射劑量；同時，Romanelli等[3]的研究指向射波刀治療的時間較長，推測其放射生物學效應可能會受到影響?？梢?，研究減少射波刀治療體位修正攝片次數(shù)和縮短配準時間，可降低患者額外輻射吸收劑量，對提高患者臨床治療效果及治療體驗均是非常有益的探索。同時，影像引導系統(tǒng)X線球管和影像探測板均有使用壽命，優(yōu)化影像引導系統(tǒng)臨床應用可以延長射波刀影像引導設備使用壽命、提升射波刀治療效率，讓治療設備可以更好地造福于腫瘤患者。

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（收稿：2014-02-25 修回：2014-06-11）

Clinical optimization of Cyberknife image-guided system

WANG Sheng,ZHANG Xin,QIAN Wei,WEI Hua,SHI Li-qun
（Cyberknife Center,the 117th Hospital of the PLA,Hangzhou 310013,China）

ObjectiveTo shorten cyberknife image-guided localization registration time,decrease the position correction shoot times and reduce additional radiation absorbed dose to patients.MethodsThe factors influencing the clinical application of cyberknife image-guided system were analyzed,and then some optimization scheme was put forward.The optimization results were evaluzed by summarizing the treatment time and shoot times.ResultsBefore optimization,80 patients had the mean treatment time(60.54±10.52)min and the shoot times(32.45±9.93);after optimization,72 patients had the mean treatment time(49.78±8.39)min and the mean shoot times(23.26±7.42).The optimization made the mean treatment time decreased by 22.3%(P＜0.001)and the mean shoot times reduced by 39.5%(P＜0.001).Conclusion Optimized application of cyberknife image-guided system can effectively shorten treatment time and shootnumbers, reduce additional radiation absorbed dose to patients,decrease the loss of X-ray tube and the image detection plate. [Chinese Medical Equipment Journal，2015，36（1）：90-92]

Cyberknife;IGRT;treatment time;shoot times;optimization

R318.6；TH774

A

1003-8868（2015）01-0090-03

10.7687/J.ISSN1003-8868.2015.01.090

汪 勝（1986—），男，物理師，主要從事射波刀立體定向放射治療方面的研究工作，E-mail：443404538@qq.com。

310013杭州，解放軍117醫(yī)院射波刀中心（汪 勝，張 鑫，錢 偉，蔚 華，史立群）

錢 偉，E-mail：qwhz117@163.com