王 玮 梅长文 宫尚明 牛振洋

乳腺癌是女性发病率最高的恶性肿瘤，术后放射治疗可以提高治疗效果，改善患者生存质量[1-3］。研究表明，乳腺癌术后约10%～40%的患者可能会出现局部复发，其中胸壁复发最为常见[4-5］。而在分次放射治疗过程中，摆位误差常导致肿瘤靶区无法获得足够的照射剂量，从而影响治疗效果[6-7］。因此，在实际工作中如何降低摆位误差是目前研究的重点。机载千伏级锥形束计算机断层扫描（kilovoltage cone beam computed tomography，kV-CBCT）是直线加速器和影像设备的有机结合，通过获取患者kV-CBCT 图像和计划CT 进行配准，计算摆位误差，并在线校正治疗床位置，最大限度降低摆位误差对放射治疗的影响[8］。本研究通过比较左乳癌术后患者前3 次放射治疗的kV-CBCT 图像与计划CT 的配准结果，得到摆位误差，进而研究摆位误差对患者放射治疗剂量分布的影响。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取2021 年9 月至2022 年12 月在宣城市人民医院接受放射治疗的左乳癌术后患者30例，年龄31～74 岁，中位年龄57 岁。纳入标准：①原发于左侧，活检病理为乳腺癌，并接受乳腺癌根治术；②接受术后辅助放射治疗，靶区包括胸壁加锁骨上下淋巴引流区；③处方剂量为50 Gy/25 fx。排除标准：①原发于右侧或双侧的乳腺癌患者；②患者一般情况差，不能主动配合摆位的；③kV-CBCT 扫描次数不够或图像质量不佳。

1.2 方法

1.2.1 模拟定位与靶区勾画 所有患者均为仰卧位，采用乳腺专用托架，并以真空垫固定。在平静呼吸状态下，行CT 模拟定位扫描，扫描层厚为5 mm，扫描范围从乳突至膈肌下缘。定位完成后由放射治疗医师依照国际辐射单位与测量委员会83 号报告[9］和乳腺癌放射治疗靶区勾画指南[10］，结合患者病情，使用MONACO 治疗计划系统勾画靶区和危及器官。临床靶区范围为锁骨上、下淋巴引流区和胸壁区，计划靶区（planning target volume，PTV）由临床靶区在三维方向均匀外放5 mm 并内收至皮肤下3 mm 生成，浅表区域为PTV 至皮肤表面间的3 mm 区域。危及器官勾画包括：患侧肺、健侧肺、健侧乳腺、心脏和脊髓。靶区和危及器官勾画完成后由同一名具有20 年放射治疗经验的高级职称医师审核确认。

1.2.2 计划设计与评价 30 例左乳癌患者的调强放射治疗计划均采用MONACO 治疗计划系统设计，治疗机为医科达Synergy 型加速器，能量为6 mV-X 射线，采用蒙特卡洛算法，3 mm 计算网格，5 野共面照射，射野角度分别为两对切线方向野和一个零度野，并选用自动边界外放功能（该值设为2 cm）。所有患者处方剂量均为50 Gy 并归一至95% PTV，每周5 次，5 周完成。

靶区评价指标包括：PTV 的D2、D98、D95、Dmean、均匀性 指数（homogeneity index， HI）和（conformity index，CI），其中HI 计算公式为：HI=（D2-D98）/D50，HI 越小表示靶区剂量越均匀；CI 计算公式为：CI=VTref2/（VT×Vref），式中VTref为处方剂量包绕的靶区体积，VT 为靶区体积，Vref为处方剂量包绕的全部体积，CI 越接近1，适形度越高。危及器官的评价指标为：患侧肺的V5、V20、V30、Dmean；健侧肺的V5；健侧乳腺的Dmean；心脏的Dmean、V5；脊髓的Dmax。所有治疗计划均由上级物理师和医师共同审核通过。

1.2.3 kV-CBCT 扫描与图像配准 患者首次治疗摆位由放射治疗医师、物理师和技师共同参与，摆位完成后进行第1 次kV-CBCT 扫描。首先，在图像配准系统中，采用基于灰度值自动配准的方法，对采集的kVCBCT 图像与计划CT 图像进行配准，由放射治疗医师对自动配准结果进行评估并手动调整直至满意。其次，由图像配准系统自动计算出摆位误差值。最后，将摆位误差值发送至加速器系统，由加速器系统对治疗床位置进行校正。所有患者前3 次放射治疗前均行kV-CBCT 扫描，采用上述相同的配准方式，并记录每位患者左右（X）、头脚（Y）和胸背（Z）方向的摆位误差值。

1.2.4 TPS模拟存在摆位误差的计划 以第1 次配准结果为校正前的摆位误差，以第2、3 次配准结果为校正后的摆位误差。将每位患者经审核并实际应用于治疗的计划命名为治疗计划（treatment plan，T-Plan）。复制T-Plan，分别按照校正前、后误差值平移复制的TPlan 等中心点，生成校正前的计划（simulated plan，SPlan）和校正后的计划（corrected plan，C-Plan）。比较3组计划在PTV、浅表区域和危及器官的剂量学差异。

1.2.5 计划的剂量验证 在治疗计划系统中，将TPlan 计划机架角和准直器角均归零并移植到miniPhantom 模体，计算剂量分布并导出等中心层面剂量分布文件至My QA 软件。采用MatriXX 二维电离室矩阵，分别按照第1 次配准结果和第2、3 次配准结果移动治疗床，模拟校正摆位误差前、后的计划，使用角度归零多野合成的方法进行剂量验证测量，伽马通过率计算标准为3 mm/3%。

1.3 统计学方法 使用SPSS 20.0 进行统计分析。符合正态分布的计量资料以xˉ±s表示，偏态分布计量资料以M（P25，P75）表示。对于符合正态分布的结果采用单因素方差分析，符合方差齐性的事后两两比较采用LSD 检验，否则使用Dunnett'st检验。不符合正态分布的结果采用Friedman 检验，采用Bonferroni 法校正显著性水平进行事后两两比较。以P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 摆位误差结果 30 例患者共接受90 次kVCBCT 扫描，第1 次配准结果显示，X、Y、Z 方向5mm 内摆位误差分别占73.33%（22/30）、83.33%（25/30）和70.00%（21/30），第2、3 次配准结果显示，X、Y、Z 方向摆位误差均小于3 mm。校正后的X、Y、Z 方向摆位误差和校正前相比均下降，差异有统计学意义（P＜0.05）。见表1。

表1 前3次kV-CBCT扫描图像配准结果（mm）

2.2 摆位误差对PTV 与浅表区域剂量分布的影响 3组计划的PTVD98、D95、Dmean、HI、CI 和浅表区域Dmean间差异均具有统计学意义（P＜0.05），两两比较结果显示，S-Plan 和T-Plan 以及S-Plan 和C-Plan 间差异均具有统计学意义（P＜0.05），C-Plan 和T-Plan 间差异无统计学意义（P＞0.05）。见表2。3 组计划剂量分布云图和剂量-体积直方图见图1、2。

图1 3组计划剂量分布云图比较

图2 3组计划剂量-体积直方图比较

表2 30例患者PTV和浅表区域剂量比较

2.3 摆位误差对危及器官剂量分布的影响 3 组计划的患侧肺V5、V20、V30、Dmean、心脏Dmean、V5和脊髓Dmax间差异均具有统计学意义（P＜0.05），两两比较结果显示，S-Plan 和T-Plan 以及S-Plan 和C-Plan 间差异均具有统计学意义（P＜0.05），C-Plan 和T-Plan 间差异无统计学意义（P＞0.05）。健侧肺V5和健侧乳腺Dmean间差异无统计学意义（P＞0.05）。见表3。

表3 30例患者OARs剂量比较

2.4 摆位误差对剂量验证的影响 T-Plan、S-Plan 和C-Plan 的 伽 马 通 过 率 分 别 为：（96.89±0.82）%、（94.80±1.10）%、（96.68±0.94）%，差异具有统计学意义（F=43.057，P＜0.001），两两比较结果显示，S-Plan和T-Plan 以及S-Plan 和C-Plan 间差异均具有统计学意义（P＜0.001），C-Plan 和T-Plan 间差异无统计学意义（P=0.392）。

3 讨论

分次放射治疗模式下，摆位的准确性和重复性是制约放射治疗效果的关键因素。医科达加速器通过X射线容积成像（X-ray volume image，XVI）系统实现kVCBCT 扫描与成像。XVI 系统通过将kV-CBCT 图像与计划CT 图像配准后，由系统自动计算患者在X、Y 和Z方向的摆位误差，并在线校正患者体位，从而提高放射治疗的精准性[11-13］。根据误差的来源和性质不同，摆位误差可分为系统误差和随机误差，系统误差具有规律性，主要与设备有关，能够减小甚至消除；随机误差具有随机性，是不可预知的，主要与患者的体型变化、器官运动及摆位有关。

XVI 系统提供多种配准方式，由于乳腺术后胸壁缺乏特定的骨性标识，因此本研究采用基于灰度值自动配准结合手动调整的配准方式。本研究结果表明，第一次放射治疗的摆位误差中，无论是否考虑误差方向，Z 轴偏差均最大。这与曹井丽等[14］研究结果相同，原因是治疗前患者呼吸训练不足，紧张导致的呼吸幅度过大。第二、三次放射治疗是在第一次扫描并校正患者体位后，从结果来看，X、Y、Z 方向摆位误差均呈下降趋势。这一结果表明，利用kV-CBCT 校正患者体位可靠性高、重复性强。包兴等[15］对保乳术后患者的研究也表明，前3 次连续CBCT 会减小放射治疗过程中的摆位误差。

摆位误差是影响放射治疗精确实施的关键因素，无疑会影响剂量分布。系统误差导致剂量分布的整体偏移，随机误差导致靶区边缘剂量的改变，使得其凹凸变化与治疗计划不一致。所以摆位误差使得实际照射的剂量分布与计划的剂量分布存在偏差，临床上不能准确评估靶区及正常组织的受照剂量。本研究结果显示，相较于T-Plan，S-Plan 的靶区剂量下降相对明显，而C-Plan 变化较小差异无统计学意义。胸壁是乳腺癌术后最常见的复发部位，其中皮肤层复发风险最高[16］，因此保证浅表区域剂量对于临床评估调强放射治疗计划尤其重要[17］。本研究结果表明，S-Plan 组的浅表区域 Dmean低于T-Plan（P＜0.05），而C-Plan 和TPlan 间差异无统计学意义（P＞0.05）。因此，采用kVCBCT 减少摆位误差，确保浅表区域获得足够的照射剂量，对乳腺癌术后放射治疗有重要意义。

放射性肺损伤和心脏损伤是乳腺癌术后放射治疗的常见并发症。现有研究表明，影响乳腺癌术后放射性肺损伤的因素主要有患侧肺V5、V20和Dmean[18］。在乳腺癌术后放射治疗中，左乳癌和右乳癌对于心脏的剂量限值不同，差异较大[10］，为减少剂量限值不同对实验结果的影响，本研究所选取的患者均为原发于左侧。本研究结果显示，几乎所有的危及器官剂量学指标，SPlan 都高于T-Plan，这与罗惠煌等[19］研究结果相似。只有健侧肺V5和健侧乳腺Dmean的差异无统计学意义，笔者分析是由于本研究中，射野未直接穿过健侧肺和健侧乳腺，移动中心点对其剂量影响很小。C-Plan 和T-Plan 相比较，所有的危及器官剂量学指标变化均很微小。相关研究表明，呼吸运动、kV-CBCT 扫描频率也是乳腺癌摆位误差的重要影响因素[20-21］，后续研究中，可纳入更多病例，并进一步探索放射治疗期间呼吸运动、kV-CBCT 验证频率对摆位误差和剂量分布的影响，以期更好地为临床治疗提供指导。

第一次放射治疗行kV-CBCT 扫描后图像配准得到的误差可以看作系统误差，其产生于从患者定位制模开始，经过CT 定位扫描、靶区勾画、计划设计评估、通过网络传输到加速器及首次摆位治疗整个过程中，首次治疗对该误差进行补偿后，第二、三次放射治疗行kV-CBCT 扫描后图像配准得到的误差大为降低，可以看作治疗分次间的随机误差。对系统误差进行补偿后，在随机误差无法避免的情况下，C-Plan 和T-Plan的整体剂量分布一致，不管是靶区的剂量还是危及器官的受照剂量，其剂量偏差都在临床要求范围内。本研究中的剂量验证工作得出了同样的结果，系统误差不进行补偿的情况下，伽马通过率降低2%左右，进行补偿后随机误差存在的情况下，伽马通过率基本一致。这与沈浩等[22］使用ArcCHECK 研究摆位误差对容积旋转调强剂量验证影响的结果一致。另调强放射治疗具有高度适形性和计划实施的复杂性，在临床治疗前对每位患者的放射治疗计划进行剂量验证也是必须开展的工作[23］。

综上所述，左乳癌术后患者放射治疗前进行kVCBCT 扫描、图像配准和校正患者治疗体位，可以减少摆位误差，并具有良好的可靠性和可重复性。摆位误差会影响实际放射治疗时PTV、OARs 和浅表区域的剂量分布，通过使用kV-CBCT 校正患者治疗体位对于左乳癌术后患者放射治疗的精准实施具有重要意义。