彭順有，謝寶君

武漢大學(xué)人民醫(yī)院 放射科，湖北武漢 430060

模擬定位機(jī)影像工作站在三維適形放射治療計(jì)劃射野位置驗(yàn)證中的應(yīng)用

彭順有，謝寶君

武漢大學(xué)人民醫(yī)院 放射科，湖北武漢 430060

目的探討模擬定位機(jī)的影像工作站在三維適形放射治療（3D-CRT）計(jì)劃射野位置驗(yàn)證中的應(yīng)用價(jià)值。方法在影像工作站上比較模擬定位機(jī)的驗(yàn)證野影像和治療計(jì)劃系統(tǒng)的驗(yàn)證野數(shù)字重建影像（DRR），測量擺位誤差。結(jié)果254例患者的放療計(jì)劃通過模擬定位機(jī)進(jìn)行了射野的位置驗(yàn)證。位置校正后，頭頸部腫瘤患者的放療計(jì)劃在x軸、y軸、z軸方向上的誤差分別為（-1.0±1.0）mm，（-1±2）mm，（2±1）mm；胸腹部腫瘤患者為（1±2）mm，（0±2）mm，（3±1）mm；盆腔腫瘤患者為（1±1）mm，（1±2）mm，（2±2）mm。位置校正后，各放療計(jì)劃的誤差都能夠控制在允許范圍內(nèi)。結(jié)論模擬定位機(jī)的影像工作站可以對放療計(jì)劃進(jìn)行射野位置驗(yàn)證，減少擺位誤差。

模擬定位機(jī)；位置驗(yàn)證；質(zhì)量保證；三維適形放療

放射治療技術(shù)已進(jìn)入精確放療時(shí)代，放療質(zhì)量保證及質(zhì)量控制的重要性越來越突出。射野位置的驗(yàn)證是放療質(zhì)量保證和質(zhì)量控制的重要內(nèi)容。目前，很多模擬定位機(jī)都配有影像工作站，本文利用模擬定位機(jī)的影像工作站對三維適形放射治療（3D-CRT）計(jì)劃進(jìn)行射野位置驗(yàn)證，取得了較好的效果，報(bào)告如下。

1 儀器與方法

1.1 儀器

Varian公司的Eclipse 6.5三維治療計(jì)劃系統(tǒng)；荷蘭核通公司的Simulix HQ模擬定位機(jī)（配有影像工作站Oncentra Imcon version 1.5）；Varian公司的Clinac 23Ex直線加速器（配40對多葉光柵），加速器采用射野驗(yàn)證片暗盒和射野驗(yàn)證片拍攝架；西門子Sensation Open大孔徑螺旋CT；MedTec固定膜及固定底板。

1.2 方法

1.2.1 CT掃描

按醫(yī)囑要求，患者取仰臥位或俯臥位，雙手上舉抱肘置于額前，熱塑面罩或體罩固定。在常規(guī)模擬定位機(jī)透視狀態(tài)下確定病灶的中心（即治療等中心），并根據(jù)激光線在固定罩上的投影標(biāo)出0°、90°和270°3個方向上的“十”字中心點(diǎn)。

CT掃描時(shí)，在固定罩的3個“十”字點(diǎn)位置用小金屬球進(jìn)行標(biāo)記。掃描范圍包括整個腫瘤區(qū)域和整個危及器官，以便能對危及器官的受量作出準(zhǔn)確的評估。掃描的CT圖像通過醫(yī)院的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)傳輸?shù)紼clipse治療計(jì)劃系統(tǒng)（TPS），在計(jì)劃系統(tǒng)中對CT圖像進(jìn)行三維重建，根據(jù)3個小金屬球的位置，建立三維直角坐標(biāo)系統(tǒng)。

1.2.2 計(jì)劃設(shè)計(jì)

醫(yī)師參照MRI或其他影像資料在計(jì)劃系統(tǒng)上勾畫靶區(qū)以及危及器官的外輪廓，然后進(jìn)行治療計(jì)劃的設(shè)計(jì)。每個計(jì)劃設(shè)計(jì)3～5個射野，正常組織及危及器官用多葉光柵（MLC）遮擋。計(jì)劃設(shè)計(jì)完成后，醫(yī)師和物理師共同對計(jì)劃進(jìn)行評價(jià)。評價(jià)滿意后，做正位（機(jī)架角度為0°）和側(cè)位（機(jī)架角度為90°）兩個驗(yàn)證野。由治療計(jì)劃系統(tǒng)生成正位和側(cè)位兩個驗(yàn)證野的數(shù)字重建影像（Digitally Reconstructed Radiograph，DRR）,見圖1。將治療計(jì)劃以文件共享的方式用Dicom 3.0的格式傳到模擬定位機(jī)的影像工作站，并打印出DRR影像。

圖1 射野正側(cè)位DRR影像

1.2.3 射野驗(yàn)證

打開模擬定位機(jī)的影像工作站，將患者的治療計(jì)劃導(dǎo)入工作站。患者躺在模擬定位機(jī)上，體位固定與CT掃描時(shí)相同。移動定位機(jī)的治療床，使CT掃描時(shí)做的十字標(biāo)記線與激光的十字交叉線完全重合。調(diào)出兩個驗(yàn)證野，分別在正位及側(cè)位曝光，即得到驗(yàn)證野的影像圖，見圖2。將驗(yàn)證野的影像圖與打印的DRR圖進(jìn)行比對，選擇骨性標(biāo)志作為參考點(diǎn)，測量移位誤差。頭頸部腫瘤患者誤差應(yīng)≤3 mm，胸腹部腫瘤患者誤差應(yīng)≤5 mm，若誤差超出允許范圍，必須查找原因并進(jìn)行糾正[1-3]；如果位置準(zhǔn)確則調(diào)出治療射野，透視觀察病灶運(yùn)動范圍是否在計(jì)劃照射野內(nèi)，正常組織及危及器官是否按照計(jì)劃的設(shè)計(jì)得到正確的遮擋；然后根據(jù)情況決定該計(jì)劃是否需要進(jìn)行修改。

坐標(biāo)軸系統(tǒng)采用國際輻射單位及測量委員會（ICRU）62號報(bào)告中的坐標(biāo)系定義，x軸表示左右方向，y軸表示頭腳方向，z軸表示前后方向。向后、右、上方向移位為正值，向前、左、下方向移位為負(fù)值。

圖2 射野正側(cè)位驗(yàn)證影像

1.2.4 在直線加速器上行拍片驗(yàn)證

經(jīng)模擬定位機(jī)驗(yàn)證無誤后，將治療計(jì)劃轉(zhuǎn)移到直線加速器上實(shí)施治療，治療前在直線加速器上再次拍攝正側(cè)位片，如果發(fā)現(xiàn)射野位置有誤，則必須查找原因進(jìn)行修正。

2 結(jié)果

有254例患者的放療計(jì)劃通過模擬定位機(jī)進(jìn)行了射野的位置驗(yàn)證。其中頭頸部腫瘤88例，合格者85例（96.6%），擺位誤差結(jié)果見表1a、1b；胸腹部腫瘤99例，合格者87例（87.9%），擺位誤差結(jié)果見表2a、2b；盆腔腫瘤67例，合格者62例（92.5%）,擺位誤差結(jié)果見表3a、3b。表1a～3a為位置校正前的數(shù)據(jù)，表1b～3b為位置校正后的數(shù)據(jù)。

表1 a 頭頸部腫瘤患者校正前擺位誤差（cm）

表1 b 頭頸部腫瘤患者校正后擺位誤差（cm）

表2 a 胸腹部腫瘤患者校正前擺位誤差（cm）

表2 b 胸腹部腫瘤患者校正后擺位誤差（cm）

表3 a 盆腔腫瘤患者校正前擺位誤差（cm）

表3 b 盆腔腫瘤患者校正后擺位誤差（cm）

經(jīng)位置校正后，各放療計(jì)劃的誤差都能夠控制在允許范圍內(nèi)。

3 討論

測量結(jié)果表明，頭頸部腫瘤患者的擺位誤差較小，而胸腹部及盆腔腫瘤患者的擺位誤差較大。胸腹部及盆腔腫瘤患者在y軸方向的誤差最大[4]。未校正擺位誤差的情況下，胸腹部患者最大誤差可＞1 cm，盆腔腫瘤患者最大誤差可達(dá)8 mm。由此可見，位置驗(yàn)證對于放射治療的重要性。

胸腹部腫瘤患者每次治療前需要平靜呼吸，盆腔腫瘤患者每次治療前膀胱充盈狀態(tài)要基本一致，這樣可以明顯減少擺位誤差。肥胖患者、皮膚移動范圍較大的患者其擺位誤差較大。固定罩的質(zhì)量與擺位誤差也有明顯的關(guān)系。固定罩的彈性差，起不到很好的固定作用；彈性太大，則會與患者皮膚結(jié)合不緊密[5]。另外，器官的運(yùn)動、肌肉的緊張程度、體重的變化，以及病情變化如出現(xiàn)胸水、腹水等都會影響到擺位的準(zhǔn)確性。

位置驗(yàn)證的方法較多，如膠片驗(yàn)證、電子射野影像系統(tǒng)（EPID）驗(yàn)證、三維圖像位置驗(yàn)證等[6]。以前主要使用膠片驗(yàn)證，但在直線加速器上拍驗(yàn)證片，需要拍片、洗片，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，不能進(jìn)行實(shí)時(shí)驗(yàn)證，現(xiàn)使用者越來越少。EPID不僅方便，而且能夠多角度進(jìn)行圖像采集，在經(jīng)濟(jì)好的放療單位已經(jīng)成為很常用的驗(yàn)證設(shè)備[7-9]。但EPID設(shè)備價(jià)格極其昂貴，很多直線加速器沒有裝配。無論拍片還是使用EPID，都需采用兆伏級高能射線獲得圖像，患者的解剖層次不夠清晰，組織結(jié)構(gòu)對比差。

模擬定位機(jī)可以透視觀察動態(tài)圖像，清晰地顯示器官的運(yùn)動，確定病灶的移動范圍是否在照射野內(nèi)，并可以對治療計(jì)劃進(jìn)行快速修改[10]。核通公司Simulix HQ模擬定位機(jī)配有Oncentra Imcon 影像工作站，可以識別目前主流的三維治療計(jì)劃系統(tǒng)的計(jì)劃參數(shù)，如射野大小、機(jī)架角、準(zhǔn)直器角以及多葉光柵的位置數(shù)據(jù)。美中不足的是，該影像工作站不能識別DRR影像。如果安裝第三方驗(yàn)證軟件，實(shí)現(xiàn)自動比較擺位時(shí)移動的誤差，將會提高驗(yàn)證的精度和速度。

隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，模擬定位機(jī)影像工作站的功能也越來越來強(qiáng)大[11]。工作站可以保存驗(yàn)證影像，還可以顯示適形放療計(jì)劃的射野大小、形狀、MLC的位置等；如果患者病情復(fù)發(fā)，可為判斷是野內(nèi)復(fù)發(fā)還是野外復(fù)發(fā)提供可靠的依據(jù)，也可為醫(yī)療糾紛的舉證提供可靠的資料。

雖然用錐形束CT（CBCT）和滑軌CT實(shí)時(shí)獲取圖像，通過三維圖像配準(zhǔn)技術(shù)進(jìn)行位置比對，可以實(shí)現(xiàn)更加精確的位置驗(yàn)證[12]，但模擬定位機(jī)在射野位置的驗(yàn)證上仍然具有其優(yōu)勢：經(jīng)模擬定位機(jī)驗(yàn)證，可以減少在直線加速器上因驗(yàn)證不合格而反復(fù)拍片帶來的麻煩，也可以縮短病人等待治療的時(shí)間。模擬定位機(jī)如果結(jié)合其他驗(yàn)證技術(shù)，優(yōu)勢將更加明顯。

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Application of the Radiotherapy Simulator Image Workstation in Position Veri fi cation of Irradiation Fields in the 3D-CRT Plans

PENG Shun-you, XIE Bao-jun
Department of Radiology, Renmin Hospital of Wuhan University, Wuhan Hubei 430060, China

ObjectiveTo explore the effectiveness of application of the radiotherapy simulator image workstation in position veri fi cation of irradiation fi elds in the 3D-CRT (Three Dimensional Conformal Radiotherapy) plans.MethodsComparisons between verification field images generated by the radiotherapy simulator and DRR (Digitally Reconstructed Radiograph) images generated by the treatment planning system were made in the image workstation to measure the image setup errors.ResultsPosition veri fi cation of the irradiation fi elds of 254 tumor patients’ radiotherapy plan was conducted through the radiotherapy simulator. After position verification, the setup errors of head and neck cancer patients’radiotherapy plans in the axis of x, y and z were (-1.0±1.0) mm, (-1±2) mm and (2±1) mm respectively; while for patients with chest and abdominal cancers, the setup errors were (1±2) mm, (0±2) mm and (3±1) mm; for pelvic cancer patients, the setup errors were (1±1) mm, (1±2) mm and (2±2) mm. After position veri fi cation, the setup errors of all the patients’ 3D-CRT plans were controlled within the permissible range.ConclusionRadiotherapy simulator image workstation can verify the irradiation fi elds of 3D-CRT plans to reduce the setup errors.

radiotherapy simulator; position veri fi cation; quality assurance; three dimensional conformal radiotherapy

TH774

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2015.03.030

1674-1633(2015)03-0098-03

2014-07-28

謝寶君，碩士生導(dǎo)師。

作者郵箱：sypeng@126．com