胸段食管癌圖像引導(dǎo)調(diào)強放射治療的擺位誤差分析

石祥禮，劉冉生，張丙新

［天津醫(yī)科大學(xué)腫瘤醫(yī)院 國家腫瘤臨床醫(yī)學(xué)研究中心（天津市腫瘤防治重點實驗室），天津 300060］

胸段食管癌圖像引導(dǎo)調(diào)強放射治療的擺位誤差分析

石祥禮，劉冉生，張丙新

［天津醫(yī)科大學(xué)腫瘤醫(yī)院 國家腫瘤臨床醫(yī)學(xué)研究中心（天津市腫瘤防治重點實驗室），天津 300060］

目的探討錐形束C T掃描在胸段食管癌患者調(diào)強放射治療擺位中的重要性。方法選取胸段食管癌調(diào)強放射治療患者30例，胸腹板和熱塑體膜進行體位固定，首次治療前對患者行錐形束C T（C BC T）掃描，治療過程中每周行1次C BC T掃描，并記錄患者左右、頭腳、腹背3個方向的誤差數(shù)值，對數(shù)據(jù)進行分析并在線糾正擺位誤差。結(jié)果30例患者行168次C BC T掃描驗證擺位誤差，校正前患者左右（X）、頭腳（Y）、腹背（Z）3個方向的擺位誤差分別為（0.195±0.075）、（0.273±0.091）和（0.202±0.079）cm；校正后誤差分別為（0.024±0.013）、（0.044±0.023）和（0.030±0.016）cm。治療過程中擺位誤差逐漸減小，治療體位重復(fù)率高。30例患者順利按放射治療計劃完成治療，腫瘤局部控制率為96.8%，不良反應(yīng)明顯下降。結(jié)論胸段食管癌調(diào)強放射治療中行C BC T掃描具有重要作用；胸段食管癌調(diào)強放射治療中，重復(fù)擺位必然會產(chǎn)生一定誤差，只有分析誤差產(chǎn)生原因，采取有效措施減少誤差，才能使靶區(qū)及周圍正常組織器官的劑量分布更準(zhǔn)確，為臨床放療提供質(zhì)量保證。

胸段食管癌；調(diào)強放射治療；圖像引導(dǎo)；錐形束C T；擺位誤差

食管癌在我國較為多發(fā)和常見，胸中段為其好發(fā)位置，占＞50%食管癌患者［1］。食管癌的早期癥狀比較隱匿，多數(shù)食管癌患者確診時已為中晚期，大部分患者須行放射治療（以下簡稱放療）［2］，而放療的過程中有很多不確定因素會影響放療過程中靶區(qū)及周圍正常器官的劑量分布，如呼吸運動和心臟搏動的影響、放療分次間腫瘤本身的變化、每次放療的擺位誤差等，均將導(dǎo)致食管癌的位移［3］。圖像引導(dǎo)放療技術(shù)（i m age gui ded radi ot herapy，IGRT）將放射治療設(shè)備和影像裝置完美結(jié)合，放療時實行錐形束CT掃描，產(chǎn)生的容積圖像與治療計劃的三維重建圖像可實行三維方向比較，得出擺位誤差，從而更好地限定腫瘤靶區(qū)，提高治療體位的重復(fù)率，改善放療的精度。

1　資料與方法

1.1一般資料

1.1.1臨床資料選取2014年9月-2015年6月行調(diào)強放療的食管癌患者30例，獲取168幅圖像及誤差參數(shù)。所有患者均經(jīng)病理組織學(xué)確診。其中，男性24例，女性6例；年齡42～78歲，中位數(shù)62歲，患者身體狀態(tài)較好，有良好的自控能力，KPS評分＞80分。

1.1.2儀器設(shè)備及材料VARIAN IX-SN5561醫(yī)用電子直線加速器，機載影像系統(tǒng)（on board i mager，OBI），錐形束CT（cone-beam com put er t om ography，CBCT），飛利浦大孔徑CT（phi l i ps bri l ance bi g bore com put er t om ography，PH ILIPS），大孔徑CT模擬定位機，Pi nnacl e三維治療計劃系統(tǒng)，M ed-t ec仰臥體架，熱塑體膜。

1.2方法

1.2.1C T定位所有患者采用熱塑體膜結(jié)合碳纖維體架固定體位，定位時患者取仰臥位，雙手十指交叉置于前額，體位盡量舒適便于重復(fù)擺位。熱塑體膜置于65℃熱水中，待其柔軟透明取出覆于患者身體表面，固定位置一般選擇雙側(cè)C孔，較胖患者可選擇D孔，將水擦干待冷卻塑形；將床送至激光參考點處，在患者熱塑體膜前正中線及左右體側(cè)依照激光線描畫3組十字線，并在十字交叉點放置直徑約2 m m的鉛珠作為參考坐標(biāo)系的體表標(biāo)記；行增強掃描，掃描層厚3 m m，選擇動脈期掃描（藥量100 m l，延遲45 s，注射速度2 m l/s）；掃描結(jié)束后，將掃描床退至參考點處，取下體膜，在患者體表描畫3組十字線。

1.2.2靶區(qū)勾畫及治療計劃制定將CT掃描圖像傳輸至Pi nnacl e治療計劃系統(tǒng)，行靶區(qū)勾畫和治療計劃設(shè)計，靶區(qū)由主治醫(yī)師和主任醫(yī)師共同勾畫，再由物理師設(shè)計調(diào)強放療計劃；治療計劃經(jīng)物理師與主治醫(yī)師共同評價確定。最后將計劃CT圖像傳送至服務(wù)器，作為圖像匹配的參考圖像。

1.2.3復(fù)位核野治療計劃完成后，按定位方式重新將患者固定在CT定位床上進行掃描；核野后撕去體膜上的原十字激光標(biāo)記，在體膜的等中心位置重新標(biāo)記十字線。

1.2.4治療擺位及C BC T圖像采集在治療機房內(nèi)，由2位技師合作按治療計劃設(shè)計的等中心標(biāo)記進行擺位，擺位時，患者的著裝和體位應(yīng)與CT定位掃描時保持一致；擺位完成后CBCT掃描，選擇Thorax模式，采用H ALF FAN掃描，掃描層厚2 m m，掃描角度182～178°，掃描矩陣512×512。所有患者首次治療前行1次CBCT掃描，然后每周行1次CBCT掃描。

1.2.5圖像匹配及誤差在線糾正應(yīng)用機載影像系統(tǒng)配準(zhǔn)軟件，選擇等劑量曲線中心所在的層面進行框定，選擇靶區(qū)附近較為穩(wěn)定的骨性標(biāo)志作為配準(zhǔn)標(biāo)志。匹配時首先采用自動骨性匹配，在自動匹配的基礎(chǔ)上進行手動微調(diào)，直至與計劃CT圖像在各個層面上獲得骨性標(biāo)志的最佳重疊，最終確定配準(zhǔn)結(jié)果［4］，此時顯示的結(jié)果即為首次擺位后的實際中心位置同治療計劃中心位置在三維方向上的偏差值。通過三維移床進行誤差在線校正，與治療計劃靶區(qū)重合后為患者治療，如任一方向＞1 cm則重新擺位，移床完成后再次CBCT掃描，得到校正后的剩余誤差。

1.3統(tǒng)計學(xué)方法

采用SPSS 18.0統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)分析，計量資料用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，用t檢驗，原始床值有正負(fù)值之分，正負(fù)值表示其值的矢量方向，其中在X方向，正值代表向左偏，負(fù)值代表向右偏；Y方向上，正值代表向頭側(cè)偏，負(fù)值代表向腳側(cè)偏；Z方向上，正值代表向腹側(cè)偏，負(fù)值代表向背側(cè)偏。擺位誤差來源于分次治療擺位過程中的系統(tǒng)誤差和隨機誤差，系統(tǒng)誤差用分次擺位誤差的平均值表示，隨機誤以標(biāo)準(zhǔn)差表示，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2　結(jié)果

2.1擺位誤差

30例患者共采集圖像168次，其中首次治療掃描30次，后續(xù)治療掃描138次，所有患者順利完成治療，擺位誤差減小，治療體位重復(fù)率高，放療副反應(yīng)明顯下降。結(jié)果表明，不同患者以及不同分次均存在擺位誤差，不同方向的誤差也有較大差異，其中頭腳方向誤差最大，治療過程中擺位誤差逐漸減小。見表1。

2.2擺位誤差校正前后比較

患者垂直方向、頭腳方向、左右方向校正后擺位誤差均低于校正前，且數(shù)值明顯降低，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。見表2。

2.3擺位誤差絕對值校正前后分布對比

校正前，X、Y、Z三維方向誤差≤0.3 cm的比例分別為92%（155/168）、58%（98/168）和83%（139/168）。校正后，X、Y、Z三維方向誤差≤0.3 cm的比例分別為100%（168/168）、98%（165/168）和100%（168/168）。

表1　患者擺位誤差比較 （cm，±s）

表1　患者擺位誤差比較 （cm，±s）

腹背（Z）首次放療　3 0 　0 . 2 3 9 ± 0 . 0 8 6 　0 . 3 1 7 ± 0 . 0 9 3 　0 . 2 3 5 ± 0 . 0 8 8后續(xù)放療　1 3 8 　0 . 1 8 5 ± 0 . 0 6 9 　0 . 2 6 3 ± 0 . 0 8 7 　0 . 1 9 6 ± 0 . 0 7 5 t值　-2 . 8 4 9 　-2 . 3 2 4 　-1 . 9 4 8 P值　0 . 0 0 5 　0 . 0 2 2 　0 . 0 5 4時間例次左右（X）頭腳（Y ）

表2　18例患者擺位誤差校正前后的差異比較 （cm，±s）

表2　18例患者擺位誤差校正前后的差異比較 （cm，±s）

腹背（Z）校正前　0 . 1 9 5 ± 0 . 0 7 5 　0 . 2 7 3 ± 0 . 0 9 1 　0 . 2 0 2 ± 0 . 0 7 9校正后　0 . 0 2 4 ± 0 . 0 1 3 　0 . 0 4 4 ± 0 . 0 2 3 　0 . 0 3 0 ± 0 . 0 1 6 t值　3 . 9 7 8 　2 . 9 3 4 　2 . 5 4 6 P值　0 . 0 0 0 　0 . 0 0 4 　0 . 0 1 2時間左右（X）頭腳（Y ）

3　討論

本治療系統(tǒng)自帶OBI系統(tǒng)，通過錐形束掃描采集圖像，應(yīng)用骨性結(jié)構(gòu)配準(zhǔn)后計算出擺位誤差。分析整組數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)，Y軸方向上的誤差較其他2個方向的誤差要大，而且校正前后誤差≤0.3 cm的比例變化非常明顯，回顧擺位過程，分析原因如下：①擺位時，患者需重復(fù)雙手交叉置于額頭，頻繁手臂上抬的重復(fù)性較差，使皮膚牽拉的程度不同；②可能與患者呼吸運動造成的胸廓運動有關(guān)。

放療的目的是盡量減少對正常組織損傷的情況下殺死癌細胞，而在食管癌調(diào)強放療過程中，由于機器和人為因素，重復(fù)擺位必然會產(chǎn)生一定的誤差，造成擺位誤差出現(xiàn)的原因有以下幾點：①胸段食管位置呼吸運動幅度較大，心臟及大血管搏動明顯，擺位過程中應(yīng)囑患者放松，保持平靜呼吸；②患者進食以及體形的改變都會造成固定體膜對皮膚的擠壓和牽引，并易使患者不自覺地旋轉(zhuǎn)，因此每次治療都應(yīng)囑付患者保持好體形，盡量與定位時狀態(tài)一致；③體表或熱塑體膜上的標(biāo)志線模糊不清導(dǎo)致激光燈不準(zhǔn)，重新描畫時最好在模擬定位機下進行；④不同的操作人員、匹配方式、興趣區(qū)域和匹配參考點的選擇均會影響配準(zhǔn)結(jié)果［5-6］，治療過程中應(yīng)盡量減少工作人員換崗頻率；⑤患者精神過度緊張，全身肌肉僵硬，以致不能有效配合，因此治療前應(yīng)向患者適度宣教，了解治療過程，消除恐懼。另外，擺位誤差和系統(tǒng)誤差還與設(shè)備的運行狀態(tài)有關(guān)，如激光燈的誤差、定位機掃描誤差、加速器機械誤差等，所以定期對加速器和模擬定位機進行維護保養(yǎng)以減小擺位誤差很有必要，定期檢測應(yīng)包括激光燈校正、治療床的床值精度等，誤差超過標(biāo)準(zhǔn)時應(yīng)及時調(diào)整［7］。

IGRT調(diào)強技術(shù)將放療機與影像設(shè)備相結(jié)合，每次治療前采集相關(guān)影像學(xué)信息，對擺位誤差進行在線修正，及時調(diào)整后續(xù)放療計劃或引導(dǎo)射線束實時照射［8-10］，明顯減小放療分次間的誤差，提高治療精度。在調(diào)強放療過程中擺位誤差是不可避免的，擺位技術(shù)直接決定治療的精度與療效，放療技師在整個放療過程中起著至關(guān)重要的作用，因此應(yīng)牢記擺位過程的步驟和細節(jié)，盡量減少擺位誤差，專業(yè)、快速、準(zhǔn)確地完成每次定位，真正實現(xiàn)精準(zhǔn)治療，為腫瘤患者解除病痛。

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（童穎丹編輯）

Beam position error analysis of image-guided intensity-modulated radiotherapy for thoracic-segment esophageal cancer

Xiang-li Shi，Ran-sheng Liu，Bing-xin Zhang
［Department of Radiation Oncology，Cancer Institute and Hospital（National Clinical Research Center of Cancer），Tianjin Medical University，Tianjin 300060，China］

Objective To investigate the importance of cone-beam computed tomography（CBCT）scan in setup of image-guided radiotherapy（IMRT）for thoracic-segment esophageal cancer.Methods Thirty patients with thoracic-segment esophageal cancer were enrolled into the study.All the patients were scanned by kilovoltage CBCT before treatment and every week during radiotherapy.The setup errors of isocenter positions on the axes of X，Y and Z were recorded.The data were analyzed and placement error was corrected online. Results The position errors in the 30 patients were verified by 168 times of CBCT scan.Before correction the positioning errors of X，Y and Z three directions were（0.195±0.075），（0.273±0.091）and（0.202±0.079）cm respectively.After correction the errors were（0.024±0.013），（0.044±0.023）and（0.030±0.016）cm respectively.All the patients completed the radiotherapy plan.Local control rate of the tumor was 96.8%，and adverse reactions decreased.Conclusions CBCT scan plays an important role in IMRT for esophageal cancer and the setup errors always occur in radiotherapy of esophageal cancer.Only analyzing the causes of errors and taking effective measures to reduce errors can make more accurate dose distribution in target and surrounding normal tissues and organs，and assure the efficacy of clinical radiotherapy.

thoracic-segment esophageal cancer；intensity-modulated radiotherapy；imaged-guided；conebeam CT；beam position error

R 735.1

B

1005-8982（2016）05-0090-03

10.3969/j.i s s n.1005-8982.2016.05.019

2015-11-23