應(yīng)用電子射野影像裝置對直腸癌患者放療擺位誤差分析

沈琪亮 張強(qiáng)克 凌昕

應(yīng)用電子射野影像裝置對直腸癌患者放療擺位誤差分析

沈琪亮 張強(qiáng)克 凌昕

直腸癌單純手術(shù)治療5年生存率僅50%左右，失敗的主要原因是局部復(fù)發(fā)[1]。術(shù)前或術(shù)后的放射治療對提高局部控制率、降低復(fù)發(fā)率有重要意義。三維適形放射治療（3D-CRT）利用CT圖像重建的腫瘤三維立體結(jié)構(gòu)，在不同方向設(shè)置一系列不同的照射野，并采用與病灶形狀一致的適形擋鉛，使得高劑量區(qū)的分布形狀在三維方向（前后、左右、上下方向）上與靶區(qū)形狀一致，同時也降低了病灶周圍正常組織的受照射劑量。因此，3DCRT在直腸癌治療中的應(yīng)用也比較廣泛，但是從臨床靶區(qū)（CTV）到計劃靶區(qū)（PTV）需要外放多少距離，目前國內(nèi)的文獻(xiàn)報道中還未達(dá)成共識[2-3]。本文通過測量直腸癌3D-CRT的擺位誤差，計算出符合本院直腸癌患者3D-CRT的CTV外擴(kuò)數(shù)據(jù)，以減少在擺位過程中造成的系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差。

1 資料和方法

1.1 一般資料 隨機(jī)選取17例直腸癌患者，其中男12例，女5例，年齡38～57歲；術(shù)前放療6例，術(shù)后放療11例；Elekta直線加速器（瑞典醫(yī)科達(dá)公司生產(chǎn)），電子射野影像裝置（EPID），iView-GT射野影像驗證系統(tǒng)，中空有機(jī)玻璃板，自制直腸癌放療專用泡沫墊板，熱塑固定體膜，激光線燈等。

1.2 數(shù)字重建圖像獲取 17例直腸癌患者均使用中空有機(jī)玻璃板加自制泡沫墊板和熱塑固定體膜固定體位，先用CT模擬定位掃描，層厚、層距均選擇為5mm，而后將掃描的CT圖像通過局域網(wǎng)傳輸?shù)饺S治療計劃系統(tǒng)。醫(yī)師根據(jù)CT顯示的腫瘤影像邊界勾畫大體腫瘤區(qū)（GTV）及周圍的一些毗鄰器官組織結(jié)構(gòu)，設(shè)計3D-CRT計劃。同時，通過三維治療計劃系統(tǒng)將CT圖像重建成數(shù)字重建射野圖像（DRR），取得正位（機(jī)架角度0°）和側(cè)位（機(jī)架角度90°）DRR圖像并通過局域網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)郊铀倨麟娮由湟坝跋裣到y(tǒng)中作參考圖像。

1.3 電子射野影像獲取 將17例患者用直線加速器進(jìn)行治療，均采用3D-CRT技術(shù)。每周在相對固定的時間段，拍攝電子射野圖像（EPI）1～2次。每次于治療前拍攝等中心處的EPI正位片（機(jī)架角度0°）和側(cè)位片（機(jī)架角度90°）各1張。照射野面積為20cm×20cm，照射能量為6MV，機(jī)器跳數(shù)（machine monitor unit）2～4MU。

1.4 擺位誤差數(shù)據(jù)測量 拍攝完電子射野圖像后，以DRR為參考圖像，由醫(yī)師先勾畫出DRR的邊框，再分別在DRR與EPI中勾畫出相同的解剖標(biāo)記點（正位一般以恥骨聯(lián)合上緣、恥骨聯(lián)合以及小骨盆的兩側(cè)界線等骨性解剖標(biāo)志作為標(biāo)記點；側(cè)位多以骶尾骨、坐骨大切跡等骨性解剖標(biāo)志作為標(biāo)記點）。然后在電子射野影像系統(tǒng)（EPID）下，先進(jìn)行DRR圖的外框與EPI外框的重合，再進(jìn)行解剖結(jié)構(gòu)配準(zhǔn)。最后，由加速器自帶的iView-GT射野影像驗證系統(tǒng)計算得出每次在X軸（左右）、Y軸（頭腳）、Z軸（前后）的誤差值。

1.5 擺位誤差的統(tǒng)計分析 擺位誤差來源于每次治療擺位過程中的系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差[4]。系統(tǒng)誤差是指患者在治療之前由模擬定位系統(tǒng)的掃描誤差、機(jī)械誤差，加速器的機(jī)械誤差、激光燈的誤差等引起的誤差。這些誤差對于患者來講，在整個治療過程中是相對恒定的，但不同患者之間的系統(tǒng)誤差隨著體型的不同而有所區(qū)別，用Σ表示系統(tǒng)誤差標(biāo)準(zhǔn)差。隨機(jī)誤差是患者每次治療時體位重復(fù)性的差異，具有隨機(jī)性，且每次擺位的誤差值不確定，用δ表示隨機(jī)誤差的標(biāo)準(zhǔn)差。

1.6 CTV到PTV外擴(kuò)邊界的計算 在治療計劃中，CTV所接受的吸收劑量是通過PTV來描述的。根據(jù)van-Herk等[5]提出的CTV至PTV外放公式MPTV=2.5Σ+0.7δ分別計算出X軸、Y軸和Z軸的擴(kuò)邊外放MPTV值。

2 結(jié)果

17例患者在放療過程中共獲取180張EPI，分別與對應(yīng)患者3D-CRT放療計劃中的DRR放療各周圖像比較，計算EPI與DRR圖像在X軸、Y軸、Z軸的擺位誤差值。經(jīng)過統(tǒng)計分析，其結(jié)果可以得出擺位誤差發(fā)生的概率在5mm以內(nèi)的占大多數(shù)，5～10mm的擺位誤差發(fā)生在Y軸（頭腳方向），＞10mm以上擺位誤差沒有發(fā)現(xiàn)，見圖1及表1。擺位誤差的系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差、擺位擴(kuò)邊估計值（MPTV值），見表2。

圖1 擺位誤差曲線（mm）

表1 17例直腸癌患者擺位誤差發(fā)生的概率

表2 擺位誤差和擺位擴(kuò)邊的估計值（mm）

3 討論

EPID最初的設(shè)計目的，就是用來校正和驗證患者的擺位誤差。使用EIPD能夠?qū)[位誤差進(jìn)行離線和在線的分析。其中在離線時，可對患者的擺位誤差在不同次放療進(jìn)行對比、校正[6]。

3D-CRT作為目前直腸癌放射治療的主要手段之一，使保肛手術(shù)成為可能，提高了患者的生活質(zhì)量。在整個放射治療過程中，每次治療時患者的擺位位置都會有所變化，導(dǎo)致擺位的不精確性，不僅可能造成靶區(qū)漏照，而且可能使高劑量區(qū)移到危險器官的區(qū)域內(nèi)，造成嚴(yán)重并發(fā)癥或后遺癥[7-8]。因此，降低治療過程中的擺位誤差是精確放療成敗的關(guān)鍵。

在計劃的制定和實施過程中，影響擺位誤差的因素很多，主要包括系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差。系統(tǒng)誤差包括激光燈的誤差、治療床的偏轉(zhuǎn)、源距離指示燈的偏向以及模擬機(jī)、加速器等治療機(jī)出現(xiàn)的誤差。隨機(jī)誤差包括體位固定裝置的性能、患者配合度、膀胱的充盈度、胃內(nèi)容物的多少以及呼吸和器官的運動等。它們都可以造成靶區(qū)的不確定性，使腫瘤的治療劑量過低或正常組織受到的劑量過高，影響療效。

筆者經(jīng)過對17例患者的擺位誤差進(jìn)行簡單分析，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致直腸癌擺位的隨機(jī)誤差主要有以下幾個方面：（1）在擺位時，由于患者身體軸線的扭曲，引起皮膚牽拉、軟組織擠壓，造成射野與體內(nèi)相應(yīng)的解剖結(jié)構(gòu)不吻合；（2）定位與治療時膀胱的充盈程度不一致；（3）治療過程中，患者因體重下降、消瘦，導(dǎo)致體罩固定寬松等。針對上述問題，必須做好以下幾點：（1）在擺位時，囑患者取俯臥位，身體表面的標(biāo)志點、線及骨性標(biāo)志必須與患者體膜相對應(yīng)；（2）統(tǒng)一膀胱的充盈程度；（3）治療過程中如果患者因體重下降導(dǎo)致體膜明顯變松，放療醫(yī)師則應(yīng)該重新定位，并制定新的治療計劃。另外，工作人員的責(zé)任心、技術(shù)熟練程度也對擺位誤差有較大的影響。因此，在執(zhí)行精確放療時，必須從自己單位的實際情況出發(fā)，以達(dá)到和保證精確放療的正確實施。

[1] 谷銑之,殷蔚伯,劉泰福.腫瘤放射治療學(xué)[M].北京:北京醫(yī)科大學(xué)中國協(xié)和醫(yī)科大學(xué)聯(lián)合出版社,1993:598-602．

[2] 郭筱瑩,章真,王文超,等.電子射野影像裝置對盆腔腫瘤放療擺位誤差的測定[J].中華放射腫瘤學(xué)雜志,2007,16(1):52-54．

[3] 劉躍平,劉新帆,李曄雄,等.盆腔腫瘤三維適形放療擺位重復(fù)性研究[J].中華放射腫瘤學(xué)雜志,2006,15(4):313-316.

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[5] van-Herk M,Remeijer P,Lebesque J V.Inclusion of geometric uncertainties in treatment plan evaluation[J].Int J Radiat Oncol Biol Phys,2002,52(5):1407-1422．

[6] Andrea F,Alessandra M,Elisa P,et al.EPID cine acquisition mode for in vivo dosimetry in dynamic arc radiation therapy[J]. Nuclear Instruments&Methods in Physics Research Section B, Beam Interactions with Materials and Atoms,2008,266(4):658-666.

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2012-11-14）

（本文編輯：田云鵬）

310022 杭州，浙江省腫瘤醫(yī)院放射物理室

沈琪亮，E-mail：shugen68@sina.com