应用锥形束CT研究IIB期宫颈癌放疗摆位误差

李杰慧

贵阳医学院附属医院（贵州省肿瘤医院肿瘤科），贵州贵阳 550000

[摘要] 目的 探讨应用Synergy直线加速器配备的锥形束CT(CBCT)研究IIB期宫颈癌患者的调强放疗摆位误差，为初治IIB期宫颈癌CBCT引导的个体化放疗计划的设计提供相关依据。方法 选取2013年12月—2014年7月该院采用CBCT图像引导调强放疗系统(IGRT)治疗15例IIB期宫颈癌初治患者,每次治疗时均通过CBCT影像技术，将扫描重建的三维X线容积影像（XVI）与计划CT图像的靶中心进行灰度自动配准，获得患者调整前的线性及三维旋转角度误差。将这些误差经六维床调整校正后再重复扫描配准，获得调整后的误差，分析摆位误差变化的规律。结果 15例患者共获得CBCT扫描840次。其中线性误差（X轴、Y轴、Z轴）及三维旋转角度误差（u°、v°、w°）的(系统误差±随机误差)分别为：调整前(-0.71±1.84)mm、(-0.48±2.64)mm、(-1.14±1.52)mm、(0.35±1.00)°、(-0.07±0.65)°、(-0.81±0.67)°；调整后(-0.29±0.65)mm、(0.59±0.69)mm、(-0.10±0.56)mm、(-0.04±0.52)°、(-0.04±0.41)°、(-0.12±0.48)°。调整前后的各线性误差与三维旋转角度误差比较均有显著性差异（P<0.05）。结论 IIB期宫颈癌患者放疗时线性误差Y轴方向最大、Z轴方向次之、X轴方向最小，而三维旋转角度误差u°最大，w°次之，v°最小。应用CBCT测定其摆位误差，并实时校正调整,可提高放疗精确性。

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关键词 锥形束断层扫描；摆位误差；IIB期宫颈癌；图像引导调强放疗

[中图分类号] R4[文献标识码] A[文章编号] 1674-074２（２０１4）11（a）－０192-03

对IIB期宫颈癌患者，放疗是目前主要的治疗手段。目前宫颈癌放疗主要的体外照射技术包括:常规放疗和精确放疗,其中精确放疗又包括三维适形放疗(3D-CRT),调强放疗(IMRT)以及图像引导调强放疗(image-guided radiotherapy, IGRT)。三维适形及调强放疗技术以静态CT为基础图像，所产生的高度适形靶区形状的剂量分布只是解决静止靶区的剂量适形。而每次治疗中的摆位误差将可能导致肿瘤靶区剂量不足进而出现局部控制率下降、复发率上升，或者周围正常组织内出现高剂量区造成严重放疗并发症[1]。以IGRT技术引导放疗，对摆位误差进行实时在线校正调整,可以提高放疗的精确性,保护周围正常组织。该研究选取2013年12月—2014年7月收治的15例IIB期宫颈癌患者作为对象应用Synergy直线加速器配备的KV级X线锥形束CT装置（CBCT）和X线容积影像 (XVI)实现图像引导放疗技术(IGRT)，实时在线纠正及分析IIB期宫颈癌放疗中的摆位误差变化情况，为初治IIB期宫颈癌CBCT引导下个体化放疗计划的设计提供相关依据，现报道如下。

1资料与方法

1.1一般资料

选择贵州省肿瘤医院肿瘤科共15例经病理学确诊宫颈癌并FIGO分期为IIB期的初治患者。应用Synergy直线加速器配备的KV-CBCT和XVI进行调强放疗，入组患者年龄29~61岁，中位年龄44岁，KPS评分均≥70分。

1.2模拟定位和CT扫描

患者CT模拟定位前要求排空直肠及膀胱，在定位前1 h口服温开水800 mL并且憋尿使膀胱充盈，采用头先进仰卧位，碳纤底板加体部Ｕ型热塑成型膜固定腹部及盆腔，双手上举至头顶，交叉互抱对侧手肘。用三维激光灯在摆位患者体表及体膜上做标记，并用铅点做正前面及两侧中心体表标志，然后螺旋CT扫描机以5 mm的层厚获取增强扫描图像，扫描上界胸椎10~11椎间隙，下界: 股骨上下1/2交界处。扫描后将图像传输到Oncentra治疗计划系统进行放疗设计。扫描时对直肠充盈程度的变化，目前还没有统一的处理建议, 通常认为只有在CT扫描时发现直肠过度扩张时需要排空直肠后重新进行定位。

1.3勾画靶区及危及器官　

目前临床上IIB期宫颈癌放疗靶区勾画多参考RTOG推荐的宫颈癌盆腔调强放疗临床靶区勾画共识[2]，CTV应该包括全部宫颈、全部宫体、宫旁以及髂总、骸内、髂外、闭孔淋巴引流区。对于阴道，若无受侵，勾画上段1/2；若上段受侵，包括上2/3段；若广泛浸润，则包括全阴道。靶区勾画后在Oncentra治疗计划系统进行放疗设计，完成后将外照射调强放射治疗计划及定位螺旋CT图像传输至Synergy直线加速器及X线容积影像 (XVI)。

1.4CBCT扫描

在患者每次摆位前要求排空直肠及膀胱，在摆位前1 h口服温开水800 mL并且憋尿使膀胱充盈。治疗前应用Synergy直线加速器配备的KV-CBCT进行扫描，获取图像约650帧。所用参数为Filter：F0；FOV：M20射野准直器；KV:100～120 KV，旋转扫描角度182°~260°开始, 至100°~180°结束。将获取的CBCT三维重建的容积图像与定位CT图像自动灰度配准，配准框包括全部靶区，得到调整前摆位误差，包括线性误差（X轴、Y轴、Z轴）和围绕3个轴线的三维旋转角度误差（u°、v°、w°）。X轴、Y轴、Z轴分别代表身体的左右、头脚和前后方向， u°、v°、w°分别代表绕X轴、绕Y轴、绕Z轴方向。将摆位误差输入6自由度自动化移动治疗床，在线进行等中心调整校正。再次扫描CBCT图像与定位CT图像匹配，获得调整后线性和三维旋转方向。收集所有病例每次治疗时的各方向调整前后摆位误差，对其进行统计分析。

1．5统计方法

用spss18．0统计软件进行数据分析计算所有患者各方向调整前后摆位误差的均值(m) 和标准差(sd)，用均值描述治疗过程中的系统误差，而标准差表示其随机误差[3]，误差分析对正态性分布的用配对ｔ检验比较两组间参数差异，非正态性分布的用Wilcoxon秩和检验，检验水准α=0.05。

2结果

2．1调整前后CBCT扫描情况

15例患者共获取调整前后CBCT扫描840次，调整前摆位误差中线性误差＞5 mm的X轴2次、Y轴10次、Z轴1次。三维旋转角度＞3°的u°角度4次，其中线性误差Y轴方向最大、Z轴方向次之、X轴方向最小，而三维旋转角度误差u°最大，w°次之，v°最小。上述误差经六维床调整后再次进行CBCT扫描配准，所得线性误差均＜5 mm，三维旋转角度均＜3°。

2．2调整前后的各线性误差与三维旋转角度误差分析及比较

对各方向调整前后线性误差（X轴、Y轴、Z轴）和围绕3个轴线的三维旋转角度误差（u°、v°、w°）的均值(m) 和标准差(sd) ，即系统误差与随机误差的分布及对比情况见表1。对表1中的调整前后的各线性误差与三维旋转角度误差属正态性分布，采用配对t检验比较，差异有统计学意义（P<0.05）。从表1的15例患者840次调整前后摆位误差分布及对比情况中可以看出，调整后的线性误差与三维旋转角度误差较调整前明显减小。

3讨论

对无手术指征的初治IIB期宫颈癌患者，放疗作为有效的主要治疗手段应用于临床。目前相关研究表明CBCT 引导下的IGRT放疗技术在盆腔放疗中的应用，可能会有助于降低摆位误差，进而缩小放疗PTV靶区的范围，提高放疗的剂量及精确性，保护危及器官[1]。

摆位误差(setup margin, SM)的概念由ICRU-62报告提出，是指相对于治疗设备而言,患者靶区与照射野的位置关系中的所有不确定因素的总和。摆位误差的主要来源为分次放疗过程中产生的系统误差和随机误差。摆位误差的大小反应了放射治疗过程中的精确性和重复性，是影响放射治疗精确度的重要因素。该研究中使用CBCT、XVI 及6自由度自动化移动治疗床分析及实时在线校正调整15例初治IIB期宫颈癌患者放疗中的摆位误差，共进行CBCT扫描840次，实现图像引导放疗技术(IGRT)。这些CBCT数据结果表明即便使用碳纤底板加体部Ｕ型热塑成型膜固定腹部及盆腔，在放疗过程中仍存在较大的摆位误差。其中线性误差Y轴方向摆位误差最大，Z轴方向次之，X轴方向摆位误差最小。而三维旋转角度误差偏移绝大部分的旋转误差小于3°，其中u°最大，w°次之，v°最小。这一结果与高坤等[4]研究结果一致。

而该研究所得的X方向摆位误差较Y、Z方向的摆位误差小，可能与患者采取仰卧位及体部Ｕ型热塑成型膜固定腹部及盆腔，限制其左右运动有关。所有误差中Y轴方向线性误差与u°三维旋转角度误差均较大可能与宫颈癌放疗时的肿瘤瘤体的消退、头脚方向的开放及靶区为非球形的长形靶区[5]等有关。对比调整前后摆位误差的分布情况以及（m±sd），结果显示患者分次间的摆位误差显著减小。 IGRT技术引导放疗，对线性误差和三维旋转角度误差进行实时在线校正调整，可以大大缩小系统误差和随机误差,从而缩小放疗靶区的范围,提高放疗的精确性,更好的保护了周围正常组织[6-7]。同时，该研究数据中还发现调整后CBCT扫描匹配仍存在轻微的摆位误差，这可能与机器精确度、纠正过程中器官的运动移位、病人自主和不自主活动及重心偏移引起体位改变等因素有关[8]。此外,从该研究表1中的标准差(sd)来看，随机误差对放疗精确性的影响同样不容小视。考虑到随机误差的形成主要与人为因素有关，故患者每次摆位应采取尽量保持患者自身体位的重复性、提高技术员的操作水平等有关措施，减少随机误差，提高放疗的精确性。总之，初治IIB期宫颈癌根治术后放疗中的摆位误差是存在的，应用CBCT实施图像引导放疗技术(IGRT)可在线实时纠正各方向的摆位误差可有效提高放疗的精确度，更好的保护周围正常组织。

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参考文献

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