射波刀金標追蹤仰臥位與俯臥位治療照射精度的對比*

丁俊強 樸俊杰 徐慧軍 孫 靜 王 佳 王東方 段學章*

射波刀[1]是由美國斯坦福大學John Adler[2]教授所研發(fā)，并于2001年獲得美國食品藥品監(jiān)督管理局(Food and Drug Administration，F(xiàn)DA)認證，可用于全身各部位腫瘤的新型立體定向放射治療設備，具有影像引導，實時追蹤等功能?；颊咧委煏r，兩個與水平面成45°夾角的X射線機發(fā)出X射線穿過人體，經(jīng)地面的平板探測器采集所得影像重建后與患者治療前數(shù)字化重建影像(digitally reconstructed radiograph，DRR)進行配準來引導擺位，借由6 D顱骨追蹤、脊柱追蹤、金標追蹤、呼吸追蹤以及肺追蹤五種追蹤方式[3]來治療，并通過6軸機械臂[庫卡(KUKA)多關(guān)節(jié)工業(yè)機器人]實時修正誤差，從而實現(xiàn)精準放射治療[4]。

金標追蹤系統(tǒng)[5]是通過追蹤植入患者體內(nèi)的金屬標記物來追蹤腫瘤。射波刀通常采用仰臥位治療，但有些患者因病情特殊無法仰臥，或病灶位置特殊(靠近脊柱)，這種情況下，如果可以采用俯臥位治療，不僅可以提高患者的舒適度，還能夠減少射線對正常組織的穿射，因此俯臥位治療具有一定的臨床需求。本研究通過對射波刀仰臥位與俯臥位治療照射精度的對比，探討射波刀俯臥位治療的可行性。

1 材料與方法

1.1 設備與材料

第5代射波刀(VSI，美國ACCURAY公司)；LUCY頭頸模體(美國CIRS公司)；真空袋；X射線計算機斷層掃描(X-ray computed tomography，CT)設備(SOMATOM，德國西門子公司)；EBT3免洗膠片(美國ISP公司)；E2E(End-to-End)分析軟件；MultiPlan 5.0治療計劃系統(tǒng)(美國ACCURAY公司)；V700型掃描儀(日本EPSON公司)。

1.2 CT圖像獲取

將裝有廢舊EBT3膠片的頭頸模體，分別以仰臥位、俯臥位兩種體位置于CT平板床，采用射波刀定位CT掃描條件[6]：管電壓120 kV、管電流400 mA，層厚1 mm，無間隔、螺旋掃描，獲取定位圖像(頭頸模體俯臥位掃描時需借助真空袋固定)，如圖1所示。

圖1 頭頸模體俯臥位掃描示圖

1.3 模體計劃設計

在MuitiPlan 5.0治療計劃系統(tǒng)中，導入模體定位影像，勾畫虛擬靶區(qū)，采用金標追蹤方式，選擇準直器25 mm，采用等中心[7]的方式設計計劃，70%劑量線420 cGy，如圖2所示。

圖2 模體計劃設計界面圖

1.4 模體計劃執(zhí)行

置換新的EBT3膠片后，將頭頸模體置于射波刀治療床，調(diào)取模體計劃，圖像配準，調(diào)整擺位，使模體3個平移方向誤差＜0.3 mm，3個旋轉(zhuǎn)方向誤差＜0.3°，執(zhí)行照射計劃(如圖3所示)。

圖3 模體俯臥位擺位及計劃執(zhí)行示圖

1.5 膠片掃描與分析

取出照射后的EBT3膠片，分別為膠片1(A/L image)和膠片2(A/S image)，另選取一張未經(jīng)照射過的膠片作為本底，一同在掃描儀內(nèi)中間位置平放，并用鋼尺使其縱向?qū)R。以300 dpi分辨率[8]掃描后，保存圖像，打開E2E分析軟件，導入已保存圖像，分析兩種檢測結(jié)果(如圖4所示)。

圖4 E2E軟件分析檢測結(jié)果界面圖

2 結(jié)果

射波刀金標追蹤仰臥位和俯臥位擺位照射精度檢測結(jié)果中，Left與Anterior(A/L image)源于膠片1，Superior與Anterior(A/S image)源于膠片2，而總誤差(Total)通過特定算法，整合前面的誤差[9]。射波刀金標追蹤仰臥位和俯臥位擺位照射精度檢測結(jié)果見表1、表2。

通過對兩種擺位誤差數(shù)據(jù)的均值進行分析，配對樣本t檢驗(表3)，得到兩種數(shù)據(jù)的均值。仰臥位為(0.3980±0.11212)mm，俯臥位為(0.2660±0.11437)mm，兩種擺位誤差均值比較，差異有統(tǒng)計學意義(t=2.963，P＜0.05)，表明兩種擺位誤差數(shù)據(jù)的誤差均值有差異，而俯臥位的誤差均值低于仰臥位組，均小于射波刀安全治療要求[10]的0.90 mm，符合美國醫(yī)學物理家協(xié)會(American Association of Physicists in Medicine，AAPM) TG-135[11]報告中的要求，見表3。

表1 仰臥位模體檢測結(jié)果(mm)

表2 俯臥位模體檢測結(jié)果(mm)

表3 兩種擺位誤差的統(tǒng)計學分析

表3 兩種擺位誤差的統(tǒng)計學分析

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3 討論

目前，射波刀系統(tǒng)不支持俯臥位定位圖像的導入，通常采用仰臥位定位并治療，但是對于一些因病情需要(無法仰臥或病灶靠近后方)而只能采用俯臥位治療的患者而言，非常不人性化。由于射波刀的結(jié)構(gòu)設計，受限于治療床、機械臂以及影像板的位置，大部分射束只能從上方入射。對于病灶靠近后方的患者，如果采用仰臥位治療，大部分射束要穿過非常多的正常組織，才能到達病灶，能量衰減以及正常組織的過多損傷，有違于放射防護最優(yōu)化原則[12]。因此，針對不同患者，采用更為人性化的治療方案(如俯臥位治療)，需求越來越迫切。

許建剛等[13]研究特殊部位腫瘤患者行射波刀治療時的擺位體位；趙瑞等[14]利用頭頸模體，研究了顱骨追蹤時仰臥位和俯臥位的精度對比，結(jié)果表明差別不大；徐慧軍等[15]采用脊柱追蹤的方式對比了俯臥位與仰臥位的精度，其結(jié)果表明兩種方式無差異；李玉等[16]研究肺部腫瘤采用仰臥位與俯臥位設計治療計劃時的區(qū)別，結(jié)果表明俯臥位時射波刀機器跳數(shù)、正常肺組織體積受量明顯小于仰臥位，能更好的保護正常肺組織、皮膚及食管等；賴建軍等[17]使用自制俯臥位腹板降低擺位誤差的同時提升了患者舒適度。

4 結(jié)語

本研究利用頭頸模體驗證表明，射波刀金標追蹤俯臥位照射的精度比仰臥位照射的精度更佳，符合射波刀周檢標準和臨床要求；但由于實驗數(shù)據(jù)有限，所用模體的原因(頭頸模體)，對于其他部位的病灶以及其他類型的追蹤方式，其俯臥位的照射精度需進一步研究。因此，射波刀金標追蹤采用仰臥位治療可行，且誤差小于俯臥位。