CBCT在食管癌调强放疗中的摆位误差分析

郭媛媛+杨桂姣

[摘要] 目的 探讨食管癌调强放射治疗（intensity modulated radiation therapy，IMRT）在摆位中行锥形束断层扫描（cone beam computed tomography，CBCT）的重要性。 方法 应用瓦里安Trilogy加速器对15例食管癌患者进行调强放射治疗，每位患者前5次治疗前均行1次CBCT扫描及后续疗程中每周做1次CBCT扫描，然后与计划CT图像配准得到等中心三个方向的位移误差。 结果 ①15例患者共获取140幅图像。三个方向的位移误差分别为垂直方向（1.330±0.307）mm、头脚方向（2.670±0.739）mm、左右方向（1.730±0.434）mm。②患者纠正后垂直方向、头脚方向、左右方向摆位误差均低于纠正前，差异有统计学意义（P < 0.05）。患者治疗后垂直方向、头脚方向、左右方向摆位误差与纠正后比较，差异均无统计学意义（P > 0.05）。 结论 食管癌调强放疗中行CBCT扫描具有重要作用。食管癌调强放射治疗中，重复摆位存在一定误差，只有分析误差产生原因，采取有效措施减少误差，才能使靶区及周围正常组织器官的剂量分布更准确，为临床放疗提供质量保证。

[关键词] 食管癌；锥形束断层扫描；调强放疗；摆位误差

[中图分类号] R730.4 [文献标识码] A [文章编号] 1673-9701（2014）17-0029-03

Error analysis of intensity modulated radiation therapy in esophageal cancer by CBCT

GUO Yuanyuan YANG Guijiao

Human Anatomy Teaching and Research Section of Shanxi Medical University， Taiyuan 030001，China

[Abstract] Objective To investigate the importance of CBCT scan in setup of IMRT for esophageal cancer. Methods Fifteen patients with esophageal cancer were enrolled into the study of IMRT with Varian Trilogy linear accelerator who were scanned by cone beam CT before the first radiotherapy and afterward once a week. The acquired images of CBCT were co-registered with planning CT and displacement errors of three directions were obtained. Results ①A total of 140 images were received in 15 patients. The displacement errors in three directions were vertical direction（1.330±0.307） mm， head-foot direction （2.670±0.739） mm， left-right direction（1.730±0.434） mm. ②The displacement errors of vertical direction， head-foot direction and left-right direction after the correction were all lower than those before the correction， the differences were statistically significant （P<0.05）. The displacement errors of vertical direction， head-foot direction and left-right direction after the treatment compared with those after the correction， the difference was not statistically significant（P>0.05）. Conclusion CBCT scan plays an important role in IMRT for esophageal cancer and the re-setup errors always occur in radiotherapy of esophageal cancer， only analyzing the causes of errors and taking effective measures to reduce errors can make the does distribution of target and normal tissues around the organs more accurate and provide quality assurance for clinical radiotherapy.

[Key words] Esophageal cancer； Cone beam computed tomography； Intensity-modulated radiation therapy； Setup errors

调强放疗计划设计依据的患者图像是一组相对静止的图像，而放疗是以分次照射方式进行的，放疗过程中存在一些不确定因素：如放疗分次间肿瘤本身出现容积变化、每次放疗中患者的摆位误差、食管位置受到呼吸运动和心脏搏动的影响等均将导致食管肿瘤的位移，影响实际照射时的剂量分布。为此，将放射治疗机与影像设备结合在一起，在分次治疗摆位时采集有关的图像信息，确定治疗靶区和重要结构的位置及其形态变化，必要时进行位置和剂量分布的校正，称为图像引导放射治疗（image guide radiation therapy，IGRT）。在常规加速器上增加CBCT的方法来实现IGRT技术，能更好地限定肿瘤靶区，在减少并最终消除放疗的不确定因素中起重要作用[1]。

瓦里安Trilogy加速器是在同一平台上综合高分辨率KV级X射线影像技术的新一代加速器，其CBCT模式是利用其专用的150 KV球管在其旋转时取得高解析度的透视图像，通过控制软件对影像器和治疗床位置进行实时遥控，使肿瘤位置可以在放疗前自动位移到正确位置，实现图像引导放射治疗。本文研究在食管癌调强放疗中，采集患者CBCT图像并与治疗计划CT图像进行匹配及位置对比，统计三个方向的位移误差数据，分析原因及解决方式。

1 资料与方法

1.1 临床资料

选取2013年1～9月应用瓦里安Trilogy加速器行调强放疗（IMRT）治疗食管癌患者15例，共获取140幅图像及误差数值。

1.2 体位固定及定位CT扫描

所有患者在CT模拟定位机下定位时均采用仰卧位，双手互握肘部交叉至额头，患者体位应舒适易重复摆位，采用热塑定位膜固定于碳素纤维板上。以在患者热塑膜上前正中线及左右体侧标记与激光重合的“+”字线上放置直径约2 mm的铅珠作为参考坐标系的体表标记，待模具冷却定型后行CT扫描。通过网络将CT定位图像传输至调强治疗计划系统中，进行靶区勾画和治疗计划设计，再将计划CT图像传送至服务器，作为图像匹配的参考图像。

1.3 CBCT图像采集

按治疗计划的等中心标记摆位，通过CBCT扫描获取一系列连续的二维图像并重建成三维CT图像，所有患者前5次治疗前均行1次CBCT扫描及后续疗程中每周行1次CBCT扫描。

1.4图像匹配及摆位误差纠正

使用Varian公司的机载影像（on board imager，OBI）系统配准软件，在获取的CBCT图像中匹配框设定包括肿瘤靶区及其附近骨结构，首先是自动骨性匹配，然后再参照明显的骨性标志进行手动微调，直至与计划CT图像在矢状位、冠状位及横断位上获得骨性标志及靶区肿瘤的最佳重叠[2]。图像配准完成后自动得到治疗床在三维方向上的摆位误差配准差值，即CBCT肿瘤等中心和计划CT肿瘤等中心相应的垂直（couch vertical）、头脚（couch longitudinal）、左右（couch lateral）方向上的误差。设定摆位平移误差的纠正阈值为2 mm，如果三维方向上均≤2 mm则直接治疗；如果任一方向上>2 mm且≤10 mm则移床校正使之与治疗计划靶区重合后为患者治疗；如任一方向>10 mm则重新摆位后再次行CBCT扫描。

1.5数据的获取

记录患者摆位误差数值，数据用Microsoft Excel软件建立数据库。摆位误差来源于分次治疗摆位过程中的系统误差和随机误差，系统误差用所有分次摆位误差的平均值表示[3]，随机误差用所有分次摆位误差的标准差表示[4]。

1.6 统计学方法

采用统计学软件SPSS 15.0对数据进行分析，计量资料以均数±标准差（x±s）表示，两独立样本的计量资料采用t检验。以P < 0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 摆位误差情况分析

15例食管癌患者共获取140幅图像，统计分析140幅三个方向的摆位误差数值。当统计值为0时，视为摆位准确。数据结果以均值±标准差表示（原始床值有“±”之分，“±”只表示其值的矢量方向，故在数据统计计算时，取其绝对值）。三个方向的位移误差分别为垂直方向（1.330±0.307）mm、头脚方向（2.670±0.739）mm、左右方向（1.730±0.434）mm，误差范围0～5 mm。见表1。结果表明：不同患者存在不同摆位误差，分次间也存在摆位误差。统计表明，食管癌患者三个方向摆位平均误差均<3 mm，行CBCT能将误差控制在2 mm内，达到精确放疗要求。

2.2 摆位误差纠正情况

见表1、2。患者纠正后垂直方向、头脚方向、左右方向摆位误差均低于纠正前，差异有统计学意义（P < 0.05）。患者治疗后垂直方向、头脚方向、左右方向摆位误差与纠正后比较，差异无统计学意义（P > 0.05）。

表1 15例食管癌摆位误差纠正前后误差差异的比较（x±s，mm）

表2 15例食管癌患者纠正后与治疗后摆位误差差异的比较（x±s，mm）

3 讨论

越精确的放射治疗对照射野和体位的准确性要求越高，调强放疗中摆位误差是影响疗效最关键的因素。分析误差及产生原因，降低误差对剂量学的影响对调强放疗实施有很大意义。

3.1 摆位步骤

每次摆位时，调节床左右为零，使定位板的纵向中轴线与矢状位激光灯及患者身体中轴线重合，使定位板两侧的零刻度线与左右墙激光灯及患者身体两侧的摆位标记线重合。患者身体正中矢状面应垂直床面，并调整患者身体的左右两侧在同一个水平面[5]，避免影响左右及背腹方向的位置。人体要躺直，避免引起左右方向偏差。罩膜时，使膜上的各种凹凸与体部骨性结构凹凸吻合，使膜上下界与患者体表标记的上下缘界线吻合，两侧同时卡紧扣膜。

3.2 摆位误差分析

①呼吸运动造成胸廓运动会带动肿瘤的移位，摆位时向给患者讲明过程，使其放松，嘱咐患者保持平静呼吸，尽量减少呼吸运动带来的误差。②餐后时间的影响，胸腹部受进食影响较大，因此体模制作及每次放疗时间都应在餐后2～3 h进行，避免体模的松紧程度不一致[6]。③肥胖者皮下脂肪的厚度与张力会影响皮肤的位置和皮肤的移动，年老患者皮肤松弛易牵拉也会有些影响，应尽量与定位时一致。④在治疗的过程中，患者体重变化、肿瘤退缩等会影响背腹方向上的误差，在制作体模时，膜应紧贴患者的体表，尽可能避免体表与各种膜之间产生间隙，减少患者不自主移动的空间和几率[7]。放疗期间，体模松紧程度发生明显变化时，应及时给予重新制作。⑤患者体表标记线是否清晰准确、粗细一致、笔直，也是影响摆位误差的一个因素。描画淡化的标记线时，应尽量在CT模拟定位机下，与定位位置一致时描画。⑥首次放疗摆位后，计算机网络将自动记录下治疗床的三维位置参数，作为以后放疗摆位床值的参考标准，因此，医生、物理师、技师应同时参与患者的CT模拟定位扫描、靶区等中心复位和首次放疗摆位全过程，首次放疗前的摆位位置验证至关重要[8]。

不同的配准人员对同一CBCT图像的配准有差别，不同匹配方式、匹配标记点和匹配框的选择等各种因素均会影响配准结果[9-10]。

机器的精度也是实施精确放疗的重要保证，机器维修人员要定期检修机器设备，确保机器等中心、治疗床、激光灯的精度符合质量保证（Quality Assurance，QA）要求[11-14]。

综上所述，调强放疗摆位误差受各种因素影响，但通过使用IGRT可以对患者的治疗位置实时修正，明显减少患者分次间的摆位误差， 提高放疗的精确性，保证治疗的质量。

[参考文献]

[1] 郦守国.精确放疗中食管癌肿瘤靶区移动的研究现状[J].实用癌症杂志，2011，26（6）：673-675.

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[10] 高琨，许君艳，邓烨，等. 应用锥形束CT校正宫颈癌调强放疗摆位误差的研究[J]. 肿瘤防治研究，2013，40（2）：190-192.

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[14] 许峰，柏森，王瑾，等. 用锥形束CT图像测量放疗摆位误差[J]. 中华放射肿瘤学杂志，2007，16（6）：461-464.

（收稿日期：2013-12-20）

不同的配准人员对同一CBCT图像的配准有差别，不同匹配方式、匹配标记点和匹配框的选择等各种因素均会影响配准结果[9-10]。

机器的精度也是实施精确放疗的重要保证，机器维修人员要定期检修机器设备，确保机器等中心、治疗床、激光灯的精度符合质量保证（Quality Assurance，QA）要求[11-14]。

综上所述，调强放疗摆位误差受各种因素影响，但通过使用IGRT可以对患者的治疗位置实时修正，明显减少患者分次间的摆位误差， 提高放疗的精确性，保证治疗的质量。

[参考文献]

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[14] 许峰，柏森，王瑾，等. 用锥形束CT图像测量放疗摆位误差[J]. 中华放射肿瘤学杂志，2007，16（6）：461-464.

（收稿日期：2013-12-20）

不同的配准人员对同一CBCT图像的配准有差别，不同匹配方式、匹配标记点和匹配框的选择等各种因素均会影响配准结果[9-10]。

机器的精度也是实施精确放疗的重要保证，机器维修人员要定期检修机器设备，确保机器等中心、治疗床、激光灯的精度符合质量保证（Quality Assurance，QA）要求[11-14]。

综上所述，调强放疗摆位误差受各种因素影响，但通过使用IGRT可以对患者的治疗位置实时修正，明显减少患者分次间的摆位误差， 提高放疗的精确性，保证治疗的质量。

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[14] 许峰，柏森，王瑾，等. 用锥形束CT图像测量放疗摆位误差[J]. 中华放射肿瘤学杂志，2007，16（6）：461-464.

（收稿日期：2013-12-20）