应用正态分布方法研究各部位肿瘤放射治疗摆位误差及PTV的外放边界

罗翼，胡项英，廖志春，冼绍波，贺亚迪

柳州市中医医院肿瘤科放射治疗中心 （广西柳州 545001）

放射治疗是提高肿瘤患者局部控制率、延长患者生命的主要治疗手段之一。调强适形放射治疗（intensitymodulated radiation therapy，IMRT）是临床常用的放疗技术，靶区外扩边界的大小依赖于良好的体位固定技术[1-2]。如何提高放射治疗摆位准确性，有效降低摆位误差，是目前临床医师最为关注的问题。随着放疗技术的发展，精确放射治疗已经成为现代恶性肿瘤放疗技术改革的迫切要求，尤其是精确度要求更高的立体定向放疗技术。本研究以临床确诊的60 例恶性肿瘤患者为研究对象，包括头颈部、胸部和腹部各20例。应用基于锥形束CT（CBCT）的正态分布值方法比较分析各部位体位固定技术的摆位误差，指导改进各体位摆位技术，提高摆位精确度，并计算出各部位肿瘤靶区CTV外扩PTV的值。现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2018年6—8月收治的恶性肿瘤患者60例，其中头颈部、胸部和腹部各20例。

1.2 摆位固定和CT定位

患者仰卧位，头部根据头型垫聚氨脂材质的固定头枕，上身裸露平躺于多功能固定一体架上。头颈部患者体位双手臂自然下垂伸直放在人体中线上，使用头颈肩热塑膜固定体位；胸腹部患者双臂上举内收放置于额头上，使用体部热塑膜固定体位。

所有患者均用黑色记号笔标记出3组激光线“+”在胸部皮肤投影的交点，标记为定位中心，采用大孔径CT进行CT 模拟机定位，定位图像传输到MONACO计划系统，勾画靶区及正常组织，所有计划设计均采用DMLC和VMAT计划，计划确认后，在CT 模拟机上进行校位验证，将定位中心移至计划中心，用黑色记号笔画出新的3 个“*”标记为治疗中心。

1.3 CBCT图像获取和配准

应用医科达影像引导直线加速器千伏级CBCT扫描，每例患者在放疗疗程中随机取三次CBC扫描结果，应用X线容积成像（XVI）系统将获取的锥形束CT图像与定位CT图像，根据软组织窗和骨性标记在横断面、矢状面和冠状面3个面手动配准到大致位置，之后运用系统自动匹配，系统自动显示出患者实际的等中心位置与治疗计划等中心位置在X 轴、Y 轴、Z 轴三维方向上的线性误差。如果任一方向误差大于5 mm，重新摆位，移动治疗床修正至正确位置，然后进行放疗。

1.4 统计学处理

2 结果

2.1 摆位误差

所有患者的首次治疗都进行CBCT扫描，得到各部位X 轴、Y 轴、Z 轴三维方向上的线性摆位误差，只考虑误差数值大小时，头颈部摆位误差见表1。得到各部位、各方向上摆位误差的正态分布值为头颈部摆位误差见表2。

表1 各部位在3个方向上只考虑绝对值大小的摆位误差（mm，±s）

表1 各部位在3个方向上只考虑绝对值大小的摆位误差（mm，±s）

方向 头颈部 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个方向上摆位误差正态分布值（mm，±s）

表2 各部位在3个方向上摆位误差正态分布值（mm，±s）

方向 头颈部 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外放边界

摆位误差由系统误差和随机误差组成[4]，系统误差是由于机器的精确度以及器官的运动造成的CTV靶区的漂移引起的；随机误差是由于每天剂量的偏差及人为随机性引起的。根据Van Herk等[3]提出的公式（M=2.5Σ+0.7δ），Σ为标准差，δ为标准差的均方根，M为基于上述计算得到的CTV外放PTV的边界值。本研究基于CBCT扫描得到各部位的CTV外放PTV的边界值，根据摆位误差的正态分布值得到PTV的外放边界。见表3。

表3 各部位在3个方向上的计划靶区外放值（mm）

3 讨论

摆位误差是实际照射部位跟计划靶体积之间的差异。国际放射单位与测量委员会（ICRU）24号报告指出照射靶区内剂量偏离5%, 原发灶失控或并发症概率也会随之增加[5-7]。与常规放疗相比,IMRT和VMAT放疗技术对摆位误差精确度有着更高的标准。随着精确放疗技术的不断发展，影像引导技术越来越多地应用于临床，放疗精确度不断提高，范围缩小，有效地减少了周围正常组织的损伤，使得放射技术得以有效、安全地运用于人体各部位恶性肿瘤的放疗。通过锥形束CT了解肿瘤患者各部位放疗中的摆位误差及其影响因素，并为临床CTV向PTV外扩边界而提供参照依据，是实施精准放疗的重要保证之一。

本研究结果显示，摆位误差主要发生在头脚方向，且胸腹部的摆位误差较大，这与其他研究结果相似[8-9]。主要原因可能是：（1）呼吸运动在头脚方向最显著，左右方向位移稍微偏小；（2）技术员摆位时，呼吸运动胸扩起伏造成水平标记线上下波动，前后方向较为明显，两侧皮肤松弛或上肢上抬姿势有少许变化，摆位时就会发生一定的前后和头脚方向偏差；（3）左右方向由于只用热缩膜固定，特别是胸腹部由于皮肤和脂肪组织的移动造成左右方向的误差较大，这需要配合真空垫等固定技术来减小摆位误差。

本研究先根据CBCT得到的摆位误差，通过公式M=2.5Σ+0.7δ计算，在无CBCT修正，基于激光摆位下，得到本组患者各部位CTV外扩至PTV的边界，此组外放边界值可能由于样本量偏少，得到的PTV外放边界值特别是头脚方向值与实际摆位误差值偏小，因此根据VanHerk等[3]提出的公式（M=2.5Σ+0.7δ）得到的PTV外放边界在这里不能很好地满足摆位误差的要求。根据摆位误差的正态分布值得到一组PTV的外放边界，此PTV外放边界值能满足90%患者的摆位误差要求，且胸腹部结果与其他研究结果[8,9]相似。然而此计算得到的外放边界是无法满足精确放疗技术的要求，特别是立体定向放疗的要求。立体定向放疗技术中的外放边界需要根据摆位技术等因素来确定，必须在影像引导技术下实施，每例患者每次放疗前均行CBCT扫描，并对摆位误差进行适当的纠正。

综上所述，随着放射治疗技术和放疗精确度发展的要求，我们需要通过提高体位固定技术、呼吸门控技术和CBCT扫描技术的配合使用，以及提高技术员摆位的技术水平全方面减少治疗过程中的摆位误差，从而提高肿瘤的控制率，减少正常组织的照射剂量，提高患者的生命质量。