應(yīng)用正態(tài)分布方法研究各部位腫瘤放射治療擺位誤差及PTV的外放邊界

羅翼，胡項(xiàng)英，廖志春，冼紹波，賀亞迪

柳州市中醫(yī)醫(yī)院腫瘤科放射治療中心 （廣西柳州 545001）

放射治療是提高腫瘤患者局部控制率、延長(zhǎng)患者生命的主要治療手段之一。調(diào)強(qiáng)適形放射治療（intensitymodulated radiation therapy，IMRT）是臨床常用的放療技術(shù)，靶區(qū)外擴(kuò)邊界的大小依賴于良好的體位固定技術(shù)[1-2]。如何提高放射治療擺位準(zhǔn)確性，有效降低擺位誤差，是目前臨床醫(yī)師最為關(guān)注的問題。隨著放療技術(shù)的發(fā)展，精確放射治療已經(jīng)成為現(xiàn)代惡性腫瘤放療技術(shù)改革的迫切要求，尤其是精確度要求更高的立體定向放療技術(shù)。本研究以臨床確診的60 例惡性腫瘤患者為研究對(duì)象，包括頭頸部、胸部和腹部各20例。應(yīng)用基于錐形束CT（CBCT）的正態(tài)分布值方法比較分析各部位體位固定技術(shù)的擺位誤差，指導(dǎo)改進(jìn)各體位擺位技術(shù)，提高擺位精確度，并計(jì)算出各部位腫瘤靶區(qū)CTV外擴(kuò)PTV的值?，F(xiàn)報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2018年6—8月收治的惡性腫瘤患者60例，其中頭頸部、胸部和腹部各20例。

1.2 擺位固定和CT定位

患者仰臥位，頭部根據(jù)頭型墊聚氨脂材質(zhì)的固定頭枕，上身裸露平躺于多功能固定一體架上。頭頸部患者體位雙手臂自然下垂伸直放在人體中線上，使用頭頸肩熱塑膜固定體位；胸腹部患者雙臂上舉內(nèi)收放置于額頭上，使用體部熱塑膜固定體位。

所有患者均用黑色記號(hào)筆標(biāo)記出3組激光線“+”在胸部皮膚投影的交點(diǎn)，標(biāo)記為定位中心，采用大孔徑CT進(jìn)行CT 模擬機(jī)定位，定位圖像傳輸?shù)組ONACO計(jì)劃系統(tǒng)，勾畫靶區(qū)及正常組織，所有計(jì)劃設(shè)計(jì)均采用DMLC和VMAT計(jì)劃，計(jì)劃確認(rèn)后，在CT 模擬機(jī)上進(jìn)行校位驗(yàn)證，將定位中心移至計(jì)劃中心，用黑色記號(hào)筆畫出新的3 個(gè)“*”標(biāo)記為治療中心。

1.3 CBCT圖像獲取和配準(zhǔn)

應(yīng)用醫(yī)科達(dá)影像引導(dǎo)直線加速器千伏級(jí)CBCT掃描，每例患者在放療療程中隨機(jī)取三次CBC掃描結(jié)果，應(yīng)用X線容積成像（XVI）系統(tǒng)將獲取的錐形束CT圖像與定位CT圖像，根據(jù)軟組織窗和骨性標(biāo)記在橫斷面、矢狀面和冠狀面3個(gè)面手動(dòng)配準(zhǔn)到大致位置，之后運(yùn)用系統(tǒng)自動(dòng)匹配，系統(tǒng)自動(dòng)顯示出患者實(shí)際的等中心位置與治療計(jì)劃等中心位置在X 軸、Y 軸、Z 軸三維方向上的線性誤差。如果任一方向誤差大于5 mm，重新擺位，移動(dòng)治療床修正至正確位置，然后進(jìn)行放療。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

2 結(jié)果

2.1 擺位誤差

所有患者的首次治療都進(jìn)行CBCT掃描，得到各部位X 軸、Y 軸、Z 軸三維方向上的線性擺位誤差，只考慮誤差數(shù)值大小時(shí)，頭頸部擺位誤差見表1。得到各部位、各方向上擺位誤差的正態(tài)分布值為頭頸部擺位誤差見表2。

表1 各部位在3個(gè)方向上只考慮絕對(duì)值大小的擺位誤差（mm，±s）

表1 各部位在3個(gè)方向上只考慮絕對(duì)值大小的擺位誤差（mm，±s）

方向 頭頸部 胸部 腹部LR（X）1.31±1.31 1.83±2.22 2.11±2.67 SI（Y）1.90±1.90 3.74±4.61 3.36±3.66 AP（Z）1.40±1.30 1.70±1.63 1.40±1.92

表2 各部位在3個(gè)方向上擺位誤差正態(tài)分布值（mm，±s）

表2 各部位在3個(gè)方向上擺位誤差正態(tài)分布值（mm，±s）

方向 頭頸部 胸部 腹部LR（X）1.31±2.16 1.83±3.64 2.11±4.38 SI（Y）1.90±3.12 3.74±7.55 3.36±6.00 AP（Z）1.40±2.14 1.70±2.67 1.40±3.15

2.2 CTV到PTV外放邊界

擺位誤差由系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差組成[4]，系統(tǒng)誤差是由于機(jī)器的精確度以及器官的運(yùn)動(dòng)造成的CTV靶區(qū)的漂移引起的；隨機(jī)誤差是由于每天劑量的偏差及人為隨機(jī)性引起的。根據(jù)Van Herk等[3]提出的公式（M=2.5Σ+0.7δ），Σ為標(biāo)準(zhǔn)差，δ為標(biāo)準(zhǔn)差的均方根，M為基于上述計(jì)算得到的CTV外放PTV的邊界值。本研究基于CBCT掃描得到各部位的CTV外放PTV的邊界值，根據(jù)擺位誤差的正態(tài)分布值得到PTV的外放邊界。見表3。

表3 各部位在3個(gè)方向上的計(jì)劃靶區(qū)外放值（mm）

3 討論

擺位誤差是實(shí)際照射部位跟計(jì)劃靶體積之間的差異。國(guó)際放射單位與測(cè)量委員會(huì)（ICRU）24號(hào)報(bào)告指出照射靶區(qū)內(nèi)劑量偏離5%, 原發(fā)灶失控或并發(fā)癥概率也會(huì)隨之增加[5-7]。與常規(guī)放療相比,IMRT和VMAT放療技術(shù)對(duì)擺位誤差精確度有著更高的標(biāo)準(zhǔn)。隨著精確放療技術(shù)的不斷發(fā)展，影像引導(dǎo)技術(shù)越來越多地應(yīng)用于臨床，放療精確度不斷提高，范圍縮小，有效地減少了周圍正常組織的損傷，使得放射技術(shù)得以有效、安全地運(yùn)用于人體各部位惡性腫瘤的放療。通過錐形束CT了解腫瘤患者各部位放療中的擺位誤差及其影響因素，并為臨床CTV向PTV外擴(kuò)邊界而提供參照依據(jù)，是實(shí)施精準(zhǔn)放療的重要保證之一。

本研究結(jié)果顯示，擺位誤差主要發(fā)生在頭腳方向，且胸腹部的擺位誤差較大，這與其他研究結(jié)果相似[8-9]。主要原因可能是：（1）呼吸運(yùn)動(dòng)在頭腳方向最顯著，左右方向位移稍微偏??；（2）技術(shù)員擺位時(shí)，呼吸運(yùn)動(dòng)胸?cái)U(kuò)起伏造成水平標(biāo)記線上下波動(dòng)，前后方向較為明顯，兩側(cè)皮膚松弛或上肢上抬姿勢(shì)有少許變化，擺位時(shí)就會(huì)發(fā)生一定的前后和頭腳方向偏差；（3）左右方向由于只用熱縮膜固定，特別是胸腹部由于皮膚和脂肪組織的移動(dòng)造成左右方向的誤差較大，這需要配合真空墊等固定技術(shù)來減小擺位誤差。

本研究先根據(jù)CBCT得到的擺位誤差，通過公式M=2.5Σ+0.7δ計(jì)算，在無CBCT修正，基于激光擺位下，得到本組患者各部位CTV外擴(kuò)至PTV的邊界，此組外放邊界值可能由于樣本量偏少，得到的PTV外放邊界值特別是頭腳方向值與實(shí)際擺位誤差值偏小，因此根據(jù)VanHerk等[3]提出的公式（M=2.5Σ+0.7δ）得到的PTV外放邊界在這里不能很好地滿足擺位誤差的要求。根據(jù)擺位誤差的正態(tài)分布值得到一組PTV的外放邊界，此PTV外放邊界值能滿足90%患者的擺位誤差要求，且胸腹部結(jié)果與其他研究結(jié)果[8,9]相似。然而此計(jì)算得到的外放邊界是無法滿足精確放療技術(shù)的要求，特別是立體定向放療的要求。立體定向放療技術(shù)中的外放邊界需要根據(jù)擺位技術(shù)等因素來確定，必須在影像引導(dǎo)技術(shù)下實(shí)施，每例患者每次放療前均行CBCT掃描，并對(duì)擺位誤差進(jìn)行適當(dāng)?shù)募m正。

綜上所述，隨著放射治療技術(shù)和放療精確度發(fā)展的要求，我們需要通過提高體位固定技術(shù)、呼吸門控技術(shù)和CBCT掃描技術(shù)的配合使用，以及提高技術(shù)員擺位的技術(shù)水平全方面減少治療過程中的擺位誤差，從而提高腫瘤的控制率，減少正常組織的照射劑量，提高患者的生命質(zhì)量。