丘敏敏+任玉峰+钟嘉健
[摘要]意图 剖析kV级图画引导下胸部肿瘤放疗分次间、分次内的摆位差错，研讨kV级图画引导对胸部肿瘤调强放疗精准性的影响。办法 选用Varian Novalis Tx直线加速器机载印象体系对我院2016年3～10月收治的10例胸部肿瘤患者每日行放疗前图画扫描，若需移床则行移床后图画扫描及放疗后图画扫描，将该扫描图画经体系主动重建后与医治方案的CT图画进行配准，获取并核算剖析患者左右、上下、前后方向摆位差错。成果 共获取688套图画，左右、上下、前后方向放疗前差错别离为（-0.03±2.06）、（0.16±2.69）、（0.18±2.28）mm，移床后差错别离为（0.65±0.92）、（0.65±0.93）、（0.61±0.80）mm，放疗后差错别离为（-0.08±1.12）、（0.32±1.13）、（0.16±1.08）mm。定论 每日kV级图画引导放疗可显着削减胸部肿瘤放疗分次间的摆位差错，对进步胸部肿瘤调强放疗准确性具有重要含义。
[关键词]胸部肿瘤；调强放疗；kV级图画引導；摆位差错
[中图分类号] R459.9 [文献标识码] A [文章编号] 1674-4721（2017）05（c）-0069-05
[Abstract]Objective To analyze the inter- and intra-fractional setup errors of thoracic tumors using kilovolt-image guided radiotherapy （kV-IGRT），and to study the influence of kV image guidance on the accuracy of intensity modulated radiotherapy （IMRT） of thoracic tumors.Methods 10 patients with thoracic tumors in our hospital from March to October in 2016 were selected，and the Varian Novalis Tx Linear Accelerator with on board image （OBI） system was used for daily image scanning before radiotherapy，if the bed needs to be moved，image scanning after the moving bed and scanning after radiotherapy was carried out.After the automatic reconstruction of the scanned image，the CT image of the treatment plan was registered，and the setup error of the patient′s Vrt，Lng，Lat were obtained and analyzed statistically.Results 688 sets of images were obtained，the pre-radiotherapy setup error of Vrt，Lng，Lat were （-0.03±2.06），（0.16±2.69），（0.18±2.28）mm，respectively.The setup error after the moving bed were （0.65±0.92），（0.65±0.93），（0.61±0.80）mm，respectively.The post-radiotherapy setup error were （-0.08±1.12），（0.32±1.13），（0.16±1.08）mm，respectively.Conclusion Daily kV-IGRT can significantly reduce the setup error of radiotherapy for thoracic tumors，and is of great significance for improving the accuracy of IMRT for thoracic tumors.
[Key words]Thoracic tumors；Intensity modulated radiation；Kilovolt-image guided radiotherapy；Setup error
近年来，调强放疗技能（intensity modulated radiation，IMRT）得到了广泛使用，其具有准断定位、准确靶区、准确放疗的“三精”特色，能够大大下降正常安排受量，进步肿瘤受照剂量，然后改进局控率和生存率，一起也对放射医治的准确性提出了更高的要求，若放射医治的实践照耀方位差错较大，IMRT优势将彻底损失，乃至可能形成严重医疗事故[1-2]。图画引导放射医治（image guided radiotherapy，IGRT）为IMRT的准确性供给了有用的确保[3-4]。依据kV级图画引导放疗（kilovolt-image guided radiotherapy，kV-IGRT）经过直线加速器机载印象体系（on board image，OBI）发射kV级X射线获取放疗摆位图画，将其与放疗方案体系的CT图画进行配准取得摆位差错信息，并据此对患者医治体位或医治床方位进行相应校对，确保医治摆位差错在准确放射医治答应的差错规模内，确保调强放疗的准确施行。本研讨经过比照胸部肿瘤放疗分次间、分次内的依据OBI体系kV-IGRT图画配准差错数据，剖析引起摆位差错的原因，研讨kV-IGRT对IMRT施行准确性的影响。
1材料与办法
1.1一般材料
选取我院2016年3～10月收治的10例胸部恶性肿瘤病例，其间男性9例，女人1例；肺癌8例，纵隔肿瘤2例，均由病理证明。
1.2 CT定位
患者均取仰卧位，双手上举摸脑门，选用真空负压袋固定。安静呼吸，在Philips Big-Bore Brilliance 16排大孔径螺旋CT模仿定位机下行胸部CT扫描，层厚2 mm，平扫加增强扫描。CT符号点坐落胸骨和前肋骨。CT图画经过Varian公司Aria放射医治网络体系传输至Eclipse放射医治方案体系。
1.3图画获取
每日进行kV级图画引导放疗。一切患者选用Varian Novalis Tx直线加速器医治，经过机载OBI体系获取摆位图画，包含医治前、移床后、医治后2～3套图画。每位患者每周进行1次kV-CBCT拍照，其他4 d进行千伏级二维印象（2D-kV）拍照。
Varian的图画引导体系包含兆伏级二维印象（2D-MV）、2D-kV和千伏级锥束CT印象（kV-CBCT）3种。本文仅研讨后两种。摆位图画获取包含2D-kV和kV-CBCT两种办法。2D-kV印象获取是使用机载OBI体系得到正侧位平片，曝光条件可依据曝光部位挑选相应参数，胸部参数正位（75 kV，5 mA）、侧位（95 kV，40 mA），可依据患者体型等实践情况调整参数，两张图画与放疗方案体系生成的DRR图画配准，耗时约2 min。kV-CBCT图画收集是使用OBI体系得到三维图画，在射线源装置相应滤过器，依照操作指引选取胸部默许参数曝光，扫描参数如下。CBCT Mode：low-dose thorax；Acquisition mode：half fan；Reconstruction volume：512×512；Slice distance：2.5 mm；电压70 kV；电流50 mA；每帧图画获取时刻6 ms。重建三维图画，与放疗方案的CT图画配准，耗时约3 min。
1.4图画匹配
患者胸部方位较为固定，骨性标志显现明晰，可先选用骨性配准进行主动配准，本研讨未考虑旋转方向差错。图画配准后，与放疗方案CT图画进行比照，调整方位，调查器官解剖结构，使其匹配，若配准作用欠安，再经手动配准微调。这样能够在确保配准精度的前提下，节省很多的配准时刻。记载患者实践靶区中心方位与放疗方案CT图画靶区中心方位在左右（Vrt）、上下（Lng）、前后（Lat）方向上差错值。
1.5移床规范
若摆位Vrt、Lng、Lat任一方向差错>3 mm，则进行患者体位调整或移床校对，移床后再进行图画获取，直至差错在答应规模内方可开端医治。初次医治主治医生有必要参加，一起断定扫描参数、挑选配准区域以及配准办法。
1.6核算学办法
每分次IMRT医治后，每个患者至少有2套数据，每套均包含Vrt、Lng、Lat 3个数据，即放疗前差错和放疗后差错。假如需求体位调整，则有3套数据，即添加移床后差错；为便利核算，若无体位调整，则将移床后差错同放疗后。选用SPSS 19.0核算学软件对数据进行剖析，摆位差错分为体系差错和随机差错，用“均值±规范差”表明，其间均值描绘患者的体系差错，规范差描绘其随机差错。摆位差错分別在Vrt、Lng、Lat方向上选用t查验进行比较，以P<0.05 为差异有核算学含义。
2成果
2.1图画差错散布情况剖析
10例患者一共688套图画扫描，医治前237套，移床后226套，医治后225套，其间医治前为完好图画数据，移床后和医治后图画因为患者身心情况无法耐受，别离短少11套和12套图画，差错散布如图1三维散点图所示。一切差错散布均挨近规范正态散布。
2.2放疗前差错成果剖析
如表1所示，放疗前Vrt、Lng、Lat方向差错绝对值都到达7 mm及以上，其间上下方向差错最大，最大差错绝对值到达11 mm。三个方向上差错>3 mm的频率别离为10.5%、16.5%、14.4%（图2），提示放疗分次间差错较大。
2.2移床后差错成果剖析
依据放疗前第1次IGRT图画成果调整患者体位或移床后再次获取的图画显现差错显着缩小，Vrt、Lng、Lat方向的差错别离为（0.65±0.92）、（0.65±0.93）、（0.61±0.80）mm，三个方向差错>3 mm的频率别离为0.8%、1.7%、0，一共只要2.5%（图3），与医治前比较，三个方向差异均有核算学含义（P=0.00）。
2.3医治后差错成果剖析
放疗完毕后的差错别离为（-0.08±1.12）、（0.32±1.13）、（0.16±1.08）mm。如图4所示，三个方向上差错>3 mm的频率别离为0、0、0.8%，一共只要0.8%。比照医治前与医治后差错，差错值显着削减，且在三个方向上差异均有核算学含义（P=0.00）；与移床后比较，三个方向差异无核算学含义（P>0.05）。
3评论
食管癌、肺癌等常见胸部肿瘤发病较为藏匿，前期症状不显着，大多数患者发现时病期相对较晚。放疗准确性直接联系到效果[5]。ICIU 24号陈述指出，靶区剂量违背5%就有可能使原发灶部分操控失利或并发症添加。放疗进程的不断定性首要来源于分次内差错和分次间差错两方面[6]。分次内差错指医治进程中患者器官运动或体位移动引起的差错，包含摆位差错和器官运动差错；分次间差错是指医治时患者解剖方位与方案图画之间的不同，包含消化体系和泌尿体系的排空充盈、患者体型与肿瘤形状改动及固定装置的形变等。因为每次医治前都进行IGRT，可将医治前差错视为分次间差错，移床后与医治后之间的差错则被视为分次内差错。
IGRT经过获取每次医治前摆位的相关印象学信息来断定靶区是否与医治前方案靶区一起，并据此校对患者摆位差错、调整后续放疗方案或引导射线束施行照耀。经过IGRT，可直观、准确地核算方位差错[1，7-9]。Elsayad等[10]对71例肺癌患者进行每周的kV-CBCT扫描，发现83%的患者呈现胸廓内改动。吴钦宏等[11]使用kV-CBCT对223例患者选用真空负压袋固定体部肿瘤患者摆位差错进行了剖析，成果显现，Vrt、Lng、Lat方向摆位差错别离为（-0.5±2.8）、（0.0±3.0）、（0.4±3.4）mm。曹晓辉等[12]对34例胸部肿瘤患者行279次kV-CBCT扫描，成果显现，考虑差错方向时Vrt、Lng、Lat方向差错别离为（-0.16±3.25）、（-1.36±5.43）、（-2.43±2.14）mm。只考虑差错大小时Vrt、Lng、Lat方向差错别离为（2.41±2.18）、（4.27±3.6）、（2.71±1.77）mm。
本研讨对医治前差错进行剖析，Vrt、Lng、Lat方向的差错别离为（-0.03±2.06）、（0.16±2.69）、（0.18±2.28）mm，三个方向差错>3 mm的别离为10.5%、16.5%、14.4%，显现胸部肿瘤摆位差错较大，即分次间差错特别在Lng方向较大。经过移床调整后，差错值显着减小，三个方向上差错≤1 mm的别离为90.3%、87.3%、92.0%，而差错>3 mm的只要0.8%、1.7%、0.0%。移床后差错显着减小，提示关于胸部肿瘤患者，每日的IGRT关于进步医治准确度十分必要。比照移床后与医治后差错，医治后差错稍增大，即患者医治进程中存在分次内差错。剖析可能存在两方面的原因：①现在放疗大多选用IMRT技能，医治时刻较长，患者很难坚持彻底一起的方位；②心脏运动、呼吸运动及肠胃活动均会对靶区方位发生必定影响，特别关于胸部肿瘤患者而言，靶区接近乃至在这些运动的规模内，其影响不容小觑。
患者身体和心思情况一起决议了其在医治床上坚持固定体位的时刻，例如双手捧首姿态不舒适无法坚持、部分痛苦患者不能很好地合作、幽闭恐惧症患者心思问题等，都有可能导致医治不准确，乃至暂停放疗，因而，在确保放疗精度的前提下，医治进程越快越好。2D-kV拍印象全程耗时3 min（拍照2 min，匹配1 min），而kV-CBCT全程耗时4.5 min（拍照3 min，匹配1.5 min）。從时刻本钱视点考虑，2D-kV存在显着优势。
印象获取进程添加了患者的吸收剂量[13]，据国外文献报导，收集1幅2D-kV图画剂量为0.04～0.08 cGy，1幅规范形式的kV-CBCT图画，头部需9 cGy，体部需3.8 cGy，而低剂量形式（low-dose thorax）吸收剂量约为规范形式的20%，剂量大约为3 cGy[14-15]。另一方面，体重质量指数（BMI）会影响X线的吸收[15]，关于BMI偏低的患者，2D-kV曝光参数可手动调理，仍能进一步下降X线剂量。尽管两种图画获取办法发生的剂量都远小于惯例切割剂量[16]，但比较而言，2D-kV存在优势。
kV-CBCT扫描规模较小，本研讨选用体部扫描方案，Lng方向扫描规模仅为14 cm，关于食管癌这种靶区规模较长的肿瘤来说信息不完好。尹勇等[17]经过自编程序对两组CBCT图画进行拼接，尽管能够解决问题，但操作杂乱且没有广泛适用性。2D-kV图画规模较大，根本能够包含整个胸部规模，信息完好，较kV-CBCT而言存在必定优势[18]。
2D-kV为二维成像办法，因为二维验证图画结构堆叠，不能清楚显现软安排结构和准确估量等中心方位，无法完善表现三维乃至六维方向上的差错；kV-CBCT具有较高软安排分辨率，优于2D-kV。归纳2D-kV与kV-CBCT各自优势，引荐每周1次kV-CBCT扫描，其他行2D-kV扫描方案。本研讨的局限性表现在3个方面：①Varian OBI体系的图画配准精度只到1 mm；②旋转差错也是差错的重要组成部分，有研讨显现，关于一个长度为15 cm的靶区，3°的旋转差错可形成左右方向4 cm的平移差错，一起带来约2%的剂量差错[19-20]，可是本研讨中只考虑了平移差错，并未考虑旋转方向的差错；③本研讨中，许多配准成果为主动配准结合手动微调，不同技师乃至同一技师不同次配准成果可能不同，存在必定人为影响要素。
综上所述，胸部肿瘤患者在每日施行分次IMRT前行IGRT，依据IGRT获取的摆位印象图与放疗方案CT图画进行配准获取摆位差错，并据此进行患者体位或医治床方位校对，可使大部分病例放疗时Vrt、Lng、Lat三个方向上的摆位差错操控于1～2 mm规模内，体位调整后和医治后的印象验证进一步证明该定论，因而每日行IGRT可显着削减胸部肿瘤放疗分次间的摆位差错，对进步胸部肿瘤IMRT精准确性具有重要含义。
[参考文献]
[1]Sun Y，Lu Y，Cheng S，et al.Interfractional variations of tumor centroid position and tumor regression during stereotactic body radiotherapy for lung tumor[J].Biomed Res Int，2014，2014：372738.
[2]Wu Z，Xie C，Hu M，et al.Dosimetric benefits of IMRT and VMAT in the treatment of middle thoracic esophageal cancer：is the conformal radiotherapy still an alternative option？[J].J Appl Clin Med Phys，2014，15（3）：4641.
[3]王义海，柔倩，张瑾熔，等.15例非小细胞肺癌IMRT方案与IGRT方案剂量学比较研讨[J].新疆医科大学学报，2014， 37（1）：97-100.
[4]尚凯，迟子峰，王军，等.胸段食管癌IGRT中摆位差错剖析[J].中华放射肿瘤学杂志，2015，24（1）：70-73.
[5]Kong FM，Zhao J，Wang J，et al.Radiation dose effect in locally advanced non-small cell lung cancer[J].J Thorac Dis，2014，6（4）：336-347.
[6]戴建荣，胡逸民.图画引导放疗的完成办法[J]中华放射肿瘤学杂志，2006，15（2）：132-135.
[7]岳丹，杨永净，赵玲，等.kV-CBCT图画引导鼻咽癌调强放疗的准确性研讨[J].中华放射医学与防护杂志，2016， 36（3）：211-215.
[8]Sonke JJ，Belderbos J.Adaptive radiotherapy for lung cancer[J].Semin Radiat Oncol，，2010，20（2）：94-106.
[9]车少敏，惠蓓娜，张晓智，等.IGRT在颈段、胸上段食管癌放疗中的使用[J].现代肿瘤医学，2013，21（1）：96-100.
[10]Elsayad K，Kriz J，Reinartz G，et al.Cone-beam CT-guided radiotherapy in the management of lung cancer：Diagnostic and therapeutic value[J].Strahlenther Onkol，2016，192（2）：83-91.
[11]吴钦宏，李顶峰，王婵，等.依据锥形束CT体部肿瘤图画引导放疗的摆位差错剖析[J].中华放射肿瘤学杂志，2012， 21（1）：68-71.
[12]曹晓辉，刘明，翟福山，等.CBCT图画引导下胸部肿瘤放疗摆位差错及其外放鸿沟[J].中华放射肿瘤学杂志，2014， 23（1）：53-55.
[13]Alaei P，Spezi E.Imaging dose from cone beam computed tomography in radiation therapy[J].Phys Med，2015，31（7）：647-658.
[14]Kan MW，Leung LH，Wong W，et al.Radiation dose from cone beam computed tomography for image-guided radiation therapy[J].Int J Radiat Oncol Biol Phys，2008，70（1）：272-279.
[15]李娜，張旭，尹策，等.兆伏级锥形束CT所造成的剂量与体重指数的联系[J].中华放射肿瘤学杂志，2013，22（4）：324-325.
[16]Ciardo D，Alterio D，Jereczek-Fossa BA，et al.Set-up errors in head and neck cancer patients treated with intensity modulated radiation therapy：quantitative comparison between three-dimensional cone-beam CT and two-dimensional kilovoltage images[J].Phys Med，2015，31（8）：1015-1021.
[17]尹勇，朱健，李建彬，等.锥形束CT图画拼接技能的完成及其临床使用研讨[J].中华放射肿瘤学杂志，2008，17（5）：391-394.
[18]Yan H，Wang X，Shi F，et al.Towards the clinical implementation of iterative low-dose cone-beam CT reconstruction in image-guided radiation therapy：cone/ring artifact correction and multiple GPU implementation[J].Med Phys，2014，41（11）：111912.
[19]Van Herk M.Different styles of image-guided radiotherapy[J].Semin Radiat Oncol，2007，17（4）：258-267.
[20]Sejpal SV，Amos RA，Bluett JB，et al.Dosimetric changes resulting from patient rotational setup errors in proton therapy prostate plans[J].Int J Radiat Oncol Biol Phys，2009， 75（1）：40-48.
（收稿日期：2017-03-29 本文修改：祁海文）
