評(píng)估光學(xué)表面監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（OSMS）對(duì)乳腺癌放療患者的擺位準(zhǔn)確性

張光偉，劉劍鋒，吳何茍，張 定，李 彬，鐘鶴立

（深圳市人民醫(yī)院〈暨南大學(xué)第二臨床醫(yī)院，南方科技大學(xué)第一附屬醫(yī)院〉腫瘤放療科 廣東 深圳 518020）

乳腺癌是女性最常見的惡性腫瘤之一[1]。乳腺癌的治療是多學(xué)科的，許多乳腺癌患者都需要術(shù)后放療[2]。在放射治療過(guò)程中對(duì)乳腺癌患者進(jìn)行定位對(duì)其治療成功至關(guān)重要，患者的定位準(zhǔn)確性不僅會(huì)影響目標(biāo)區(qū)域中的實(shí)際劑量分布，還會(huì)影響處于危險(xiǎn)中的器官（包括肺，心臟和脊髓）的劑量[3]。OSMS系統(tǒng)在治療床周圍的天花板上安裝了專業(yè)級(jí)攝像機(jī)，利用光學(xué)成像技術(shù)和上萬(wàn)個(gè)幾何結(jié)點(diǎn)重建出關(guān)注區(qū)附近的三維體表圖像，獲得實(shí)時(shí)位置誤差信息，可幫助患者進(jìn)行擺位，監(jiān)測(cè)和門控，以幫助達(dá)到放射治療目標(biāo)[4]。CBCT掃描中捕獲的3D信息使CBCT適合用作金標(biāo)準(zhǔn)[5]。在這項(xiàng)研究中，我們的目的主要是確定與CBCT數(shù)據(jù)相比，OSMS指導(dǎo)擺位的準(zhǔn)確性。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2020年1月—6月深圳市人民醫(yī)院放療科收治的行保乳術(shù)后的女性乳腺癌患者20例。最大年齡為65歲，最小年齡為30歲，平均年齡為（43.57±2.61）歲。所有患者均病理確診為乳腺癌。本研究已被臨床研究倫理委員會(huì)批準(zhǔn)（倫理審批號(hào)：LL-KY-2021047），放療前簽署了知情同意書。納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）患者均病理確診為乳腺癌；（2）確診后的患者為保乳術(shù)后需行放射治療；（3）患者的一般資料完整；（4）患者及家屬知情且積極參與此研究。排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）合并其他惡性腫瘤患者；（2）因各種原因無(wú)法積極配合的患者。

1.2 設(shè)備

直線加速器，配備OSMS系統(tǒng)、Eclipse治療計(jì)劃系統(tǒng)；CT模擬機(jī)；三維可移動(dòng)激光燈系統(tǒng)。

1.3 CT模擬定位和計(jì)劃設(shè)計(jì)

20位乳腺癌患者均采用真空袋體位固定方法，取仰臥位，自由呼吸，勾畫真空袋及體表標(biāo)記線。行CT掃描，將CT圖像導(dǎo)入Eclipse計(jì)劃系統(tǒng)，生成體表外輪廓。治療計(jì)劃設(shè)計(jì)上一般采用3DCRT＋I(xiàn)MRT混合治療技術(shù)，將RT plan和RT structure傳輸?shù)絆SMS系統(tǒng)。

1.4 治療流程

在OSMS系統(tǒng)上導(dǎo)入治療計(jì)劃和CT體表外輪廓，勾畫兩個(gè)感興趣區(qū)（ROI）。一個(gè)用于引導(dǎo)擺位，一個(gè)用于治療監(jiān)。將控制加速器出束的六維位置閾值設(shè)定為±3 mm/±3°以內(nèi)?；颊呤状沃委煏r(shí)，以體表標(biāo)記引導(dǎo)擺位，行CBCT掃描配準(zhǔn)，六維誤差通過(guò)移床修正后，OSMS抓取當(dāng)時(shí)的光學(xué)體表作為監(jiān)控治療和以后引導(dǎo)擺位的參考體表。以O(shè)SMS系統(tǒng)引導(dǎo)后續(xù)治療分次的擺位，選擇擺位用的ROI，以O(shè)SMS抓取的參考體表引導(dǎo)擺位，先手動(dòng)糾正三維旋轉(zhuǎn)方向誤差在±1°以內(nèi)，然后糾正三維平移方向誤差在±1 mm以內(nèi)。CBCT掃描配準(zhǔn)，分別記錄OSMS和CBCT配準(zhǔn)誤差數(shù)據(jù)，治療中切換到監(jiān)控的ROI實(shí)施治療監(jiān)控。每位患者每周至少行CBCT掃描配準(zhǔn)一次。

1.5 誤差數(shù)據(jù)收集

20位患者，CBCT與模擬定位CT配準(zhǔn)共得到100套誤差數(shù)據(jù)；OSMS與參考體表輪廓配準(zhǔn)共得到100套光學(xué)體表誤差數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)包括平移誤差左右（x）、頭腳（y）、前后（z）方向和旋轉(zhuǎn)誤差Rtn、Roll、Pitch。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

根據(jù)CBCT采集期間平均的CBCT和OSMS數(shù)據(jù)確定的擺位誤差之間的差異是在三個(gè)主要的平移方向上和旋轉(zhuǎn)方向確定的：左右（x），頭腳（y）和前后（z）。使用雙變量相關(guān)分析兩組擺位誤差關(guān)系。使用Bland-Altman分析，根據(jù)組平均值（M），系統(tǒng)誤差（Σ），隨機(jī)誤差（σ）和95%的可信區(qū)間（LOA）來(lái)計(jì)算差異范圍：LOA=M±1.96 x SD，其中M表示平均值，SD表示所有分?jǐn)?shù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差[6]。P＜0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 入組的20例患者針對(duì)CBCT和OSMS各100套數(shù)據(jù)，表1與表2分別列出了擺位誤差的系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差（Σ，σ），詳情如下。

表1 CBCT與計(jì)劃CT配準(zhǔn)在x、у、z軸的系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差

表2 OSMS與參考影像配準(zhǔn)在x、у、z軸的系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差

2.2 對(duì)OSMS與CBCT兩組配準(zhǔn)誤差進(jìn)行Pearson相關(guān)分析的結(jié)果見下列表3所示，兩組誤差具有相關(guān)性，P＜0.05。

表3 x、у、z軸上CBCT誤差與OSMS誤差的相關(guān)性分析

2.3 兩組誤差差異的均值與標(biāo)準(zhǔn)差及95%CI值在下列表4中列出，針對(duì)OSMS和CBCT配準(zhǔn)的擺位誤差差異的Bland-Altman圖如圖1所示,這直觀說(shuō)明了OSMS 和CBCT具有高度的一致性。結(jié)果顯示兩種系統(tǒng)的擺位誤差的差異的均值小于0.4。在臨床中可以接受此差異。

表4 兩種擺位系統(tǒng)擺位誤差的一致性檢驗(yàn)

圖1 OSMS和CBCT配準(zhǔn)的擺位誤差差異的Bland-Altman圖

3 討論

圖像引導(dǎo)放療技術(shù)需要可重復(fù)且精確的患者定位和連續(xù)監(jiān)測(cè)，在過(guò)去的研究中，已經(jīng)發(fā)表了一些使用OSMS進(jìn)行患者擺位驗(yàn)證的研究[7-9]，OSMS顯示出可觀的準(zhǔn)確性。本研究旨在確定OSMS引導(dǎo)患者擺位誤差的準(zhǔn)確性。結(jié)果表明光學(xué)表面監(jiān)測(cè)是一種可靠的驗(yàn)證患者位置的方法，OSMS是乳腺癌放射治療中驗(yàn)證患者定位的有效工具。

CBCT是驗(yàn)證位置的標(biāo)準(zhǔn)方法，具有優(yōu)良的三維成像能力和高的分辨率，該方法已成為放療前驗(yàn)證位置的重要手段[10]。因此，為了防止定位誤差，應(yīng)在治療前采用CBCT校正。本研究的結(jié)果表明OSMS與CBCT之間具有良好的一致性。然而，CBCT在觀察患者每天的位置重復(fù)性，監(jiān)測(cè)治療期間的位置，器官運(yùn)動(dòng)對(duì)治療精度的影響等方面存在一些局限性。因此，OSMS有效地補(bǔ)充了CBCT，因?yàn)樗试S在治療過(guò)程中動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和實(shí)時(shí)跟蹤患者的表面位置。OSMS可以將可見光投射到身體表面，不會(huì)增加患者的輻射劑量。

本研究的局限性是樣本量很小，所有患者都來(lái)自同一家醫(yī)院，因此可能會(huì)產(chǎn)生一些偏差。因此，將來(lái)需要擴(kuò)大樣本繼續(xù)進(jìn)一步的研究。

結(jié)論：光學(xué)表面成像系統(tǒng)OSMS在乳腺癌放療患者的擺位方面驗(yàn)證擺位誤差是可靠的。而且相比傳統(tǒng)方法它更速度，簡(jiǎn)單且無(wú)創(chuàng)。