高 路 刘青峰 谢克北 王亿龙

鼻咽癌是我国华南地区的一种常见恶性肿瘤，目前临床多采取放射治疗的方式，但在鼻咽癌患者放射治疗期间，虽可采取个体化头枕、真空垫或热塑性面罩等多种体位固定装置进行体位固定，但在患者分次放射治疗过程中容易存在体位摆位误差等问题[1]。放射治疗过程的质量控制离不开准确监测及分析纠正患者体位摆位误差，而采用图像引导放射治疗技术是目前有效解决摆位误差的主要方法[2]。图像引导放射治疗技术包括滑轨CT加速器系统(CTVision)[3]、千伏级正交X射线[4]、千伏级锥形束CT(cone-beam computed tomography，CBCT)[5]、兆伏级CBCT[6]、兆伏级电子射野影像系统[7]等。本研究选取中国医科大学附属第一医院放疗科40例行调强放射治疗的鼻咽癌患者，旨在比较机载的千伏级CBCT与CTVision在鼻咽癌患者放射治疗期间摆位误差校正中的应用差异。

1 资料与方法

1.1 一般资料

方便选取2017年1月至2018年6月中国医科大学附属第一医院放疗科40例鼻咽癌患者，均行首程调强放射治疗，将采取CTVision图像引导放射治疗技术的患者纳入对照组，采取千伏级CBCT图像引导放射治疗技术的患者纳入观察组，每组20例，对照组中男性14例，女性6例；年龄43～63岁，平均年龄(46.97±10.14)岁；分期为Ⅰ期3例，Ⅱ期5例，Ⅲ期5例，Ⅳ期7例。观察组中男性12例，女性8例；年龄45～65岁，平均年龄(45.06±9.13)岁；分期为Ⅰ期2例，Ⅱ期7例，Ⅲ期6例，Ⅳ期5例。两组患者性别、年龄及分期的比较，差异均无统计学意义，具有可比性。本研究经医院伦理委员会批准，所有患者均自愿接受放射治疗且签署知情同意书。

1.2 纳入与排除标准

(1)纳入标准:①所有病例均符合鼻咽癌诊断标准；②患者均无造影剂过敏史；③所有患者均签署知情同意书。

(2)排除标准:①肿瘤远处转移者；②患有严重心脏疾病及脏器功能障碍者；③曾经接受放化疗治疗患者。

1.3 仪器设备

Somatom Sensation Open型CTVision(德国，西门子公司)；千伏级Elekta-Synergy直线加速器CBCT(医科达公司)。

1.4 诊断方法

(1)计划CT图像的获取:患者取仰卧位，采用全碳素纤维底板及“U”型热塑性面罩进行头枕固定。根据体位固定要求，经大孔径CT行定位扫描，以头顶至锁骨头下2 cm为扫描范围，矩阵512×512，层厚3 mm。经网络将CT图像传输至Pinnacle放射治疗计划系统，根据国际辐射单位与测量委员会(International Commission on Radiation Units and Measurements，ICRU)50号和62号文件原则勾画靶区和重要器官:由物理师对调强放射治疗计划进行方案设计。

(2)放射治疗图像的获取及分析:在患者初次放射治疗前，在放射治疗体位下对照组行CTVision图像引导体位校正，观察组行机载的千伏级CBCT图像引导体位校正，其后1次/周，共6次。CT扫描范围及层厚与放射治疗前计划CT相同。基准图像为初次放射治疗前行CT引导体位校正所获的CT图像，由医院2名资深的技师对两组患者放射治疗前及放射治疗体位验证时进行摆位操作。

(3)CT图像的重建:分别对两组患者所获的CT图像进行重建，层厚3 mm。采用骨性自动灰度配准所获的CT图像与CT基准图像，如果配准偏差较大，则由医院2名临床医生进行人工配准校正，并采用自动灰度配准所获的CT图像与CT基准图像。

(4)摆位误差的确定:对摆位误差三维坐标系进行构建，其中坐标原点为计划中心点，X轴为左右方向(左侧为负，右侧为正)，Y轴为头足方向(足侧为负，头侧为正)，Z轴为腹背方向(背侧为负，腹侧为正)，以获得两组患者在各个方向上的摆位误差值。

(5)外扩边界的确定:在对临床靶区外放边界进行计算时应赋予不同权重，需考虑到随机误差及系统误差对临床靶区外放边界的贡献不同。采用Van-Herk等[9]提出的肿瘤放射治疗计划靶区外放(M计划靶区)公式，其计算为公式1:

式中∑为群体化系统误差，σ为群体化随机误差；求出使90%患者的临床靶区≥95%处方剂量的临床靶区-计划靶区外扩边界。该公式可考虑随机误差及系统误差对剂量的影响，通过计算求得的边界外放值可信度较高。

危及器官计划体积的外放计算则采用McKenzie等[10]提出的肿瘤放射治疗计划体积外放(M计划体积)公式求得危及器官的外放值，其计算为公式2:

1.5 观察与评价指标

对放射治疗摆位的精准性进行评估，若摆位偏差＞3 mm，则通过调整治疗床进行摆位误差校正，之后再进行放射治疗。对摆位误差的平均值和标准偏差进行计算，其中个体化系统误差定义为患者不同分次误差的平均值，个体化系统误差的标准偏差即为群体化系统误差(∑)，个体化随机误差定义为患者不同分次误差的标准偏差，而个体化随机误差平方均值的平方根即为群体化随机误差(σ)[8]。

1.6 统计学方法

采用SPSS23.0版统计学软件对数据进行分析，计量资料呈正态分布，用均值±标准差表示，采用独立样本t检验，计数资料采用率(%)的比较，行x2检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组在不分周次情况下不同方向摆位误差比较

两组均采取同一体位的固定方式且不分周次的情况下，对照组摆位误差＞3 mm所占比例为15.67%～18.33%，观察组所占比例为24.89%～28.94%；对照组摆位误差＞5 mm所占比例为1.67%～3.96%，观察组所占比例为2.33%～4.89%；观察组在腹背、头足及左右方向上的摆位误差与对照组比较，差异无统计学意义(t=1.11，t=1.53，t=0.70；P＞0.05)，见表1。

表1 两组患者在不分周次情况下不同方向摆位误差的比较(mm，±s)

表1 两组患者在不分周次情况下不同方向摆位误差的比较(mm，±s)

2.2 两组不同方向M计划靶区及M计划体积计算结果

观察组与对照组的分别为0.77～1.02 mm、0.76～0.97 mm，分别为1.17～1.38 mm，0.91～1.31 mm。观察组与对照组的M计划靶区分别为2.84～3.37、2.70～3.06；M计划体积分别为1.66～1.91 mm、1.56～1.72 mm。见表2，表3。

表2 对照组20例患者在不同方向上M计划靶区及M计划体积的计算结果(mm)

表3 观察组20例患者在不同方向上M计划靶区及M计划体积的计算结果(mm)

2.3 两组分次放射治疗在不同方向上摆位误差比较

观察组在分周次(1～6周)放射治疗过程中在腹背、头足及左右方向的周次摆位误差与对照组比较，差异无统计学意义。在分周次放射治疗期间，两组均在体位固定效果方面表现出良好的重复性及准确性，可避免因放射治疗中后期摆位误差需要对面罩定位重新制作的影响。

3 讨论

CTVision图像引导放射治疗技术可将有机结合直线加速器与放射治疗计划使用的诊断级扇形束千伏级CT，产生CT-on-rail，与直线加速器共用一张治疗床，并且治疗床可在轨道作用下在CT与直线加速器之间转换，因此患者的放射治疗体位无需移动，有助于提升放射治疗摆位的精确性及重复性[11]。此外，CTVision可清晰显像软组织，密度分辨率较千伏级CBCT高，且空间分辨率亦明显升高。但需要指出的是，CTVision无法实时监测患者治疗期间靶区运动状况，且因直线加速器机房内额外安装一台CT，使得设备占有空间较大，对设备的维护成本及要求较高。

通过加速器机架旋转，采用CBCT可获得患者放射治疗前及放射治疗过程中的图像信息，并通过比较计划CT图像，可获得平移及旋转方向的误差信息，对其进行在线校正，实现精确放射治疗的目的[12]。CBCT根据其放射线能量差异，可分为兆伏级CBCT、千伏级CBCT。相比兆伏级CBCT，千伏级CBCT的空间分辨率较高，且对软组织的密度分辨率较高，同时其成像条件更接近于计划CT，因此其与计划CT图像进行图像配准的精确性更高，也是本研究采用千伏级CBCT而非兆伏级CBCT的主要原因[13-14]。千伏级CBCT与CTVision相比，可实现在线监测，且可有效纠正放射治疗期间正常组织或肿瘤组织改变导致的变化，同时其与加速器有机结合为一体，成为一种新型、高效的加速器图像引导系统。

患者实际治疗体位与初次定位体位比较所形成的误差即为摆位误差，该值越小，表明患者治疗体位的重复性越好[15]。此外，摆位误差既包括系统误差，亦包括随机误差。其中，可体现患者实际治疗与CT模拟定位间的差异，其包括激光灯的误差、加速器的机械误差、CT定位系统的机械误差及扫描误差等；可反映患者每次治疗时体位重复性的差异，其主要是因患者器官运动或技术人员摆位操作等因素引起[16]。本研究发现，两组均采取同一体位的固定方式且不分周次的情况下，观察组在腹背、头足及左右方向上的摆位误差与对照组比较，无明显差异，且两组结果均符合理想头颈部肿瘤放射治疗摆位误差的要求(＜3 mm)。本研究中，两组均采取同一体位的固定方式且不分周次的情况下，观察组在腹背、头足及左右方向上的摆位误差与对照组比较，无明显差异。对照组摆位误差＞3 mm所占比例为15.67%～18.33%，观察组所占比例为24.89%～28.94%；对照组摆位误差＞5 mm所占比例为1.67%～3.96%，观察组所占比例为2.33%～4.89%。CTVision与千伏级CBCT在摆位误差＞3 mm时腹背、头足及左右方向所占比例差异有统计学意义，可能是因这两种图像引导放射治疗技术对软组织分辨率存在差异性而引起。

此外，本研究依据外放公式，分别求得两组患者临床靶区-计划靶区外扩边界值及PRV值，结果显示两组外扩值均在放射治疗计划外扩的阈值(5 mm)范围内，提示采用热塑性面罩对行精确放射治疗的鼻咽癌患者体位固定具有可行性。观察组在分次放射治疗过程中在腹背、头足及左右方向的周次摆位误差与对照组比较，并无明显差异。在分周次放射治疗期间，两组均在体位固定效果方面表现出良好的重复性及准确性，可避免因放射治疗中后期摆位误差需要对面罩定位重新制作的影响。

采用千伏级CBCT与CTVision两种不同图像引导放射治疗技术均可有效校正鼻咽癌患者放射治疗期间的摆位误差，二者比较差异无统计学意义，因此在临床应用中可根据不同患者及不同部位进行合理选择。