李慶瑞 陳吉祥 丁大慶 劉 邦 于會明

肺癌是臨床上常見的惡性腫瘤，死亡人數(shù)列在惡性腫瘤的第一位[1]。放射治療的基本目標(biāo)是實現(xiàn)放射治療增益比的最大化，隨著以調(diào)強適形放療、立體定向放療為代表的精確放療方式的推廣應(yīng)用，肺癌的預(yù)后有了明顯改善，但是也有危及器官的風(fēng)險[2-3]。錐形束CT(cone beam computed tomography，CBCT)能更好地實現(xiàn)治療增益比最大化，其在直線加速器上的使用提高了放射治療的精度，能降低正常組織并發(fā)癥發(fā)生率，提高腫瘤控制率(tumor control probability，TCP)[4-5]。CBCT的圖像配準(zhǔn)是目前放射治療領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)，主要是得到患者體位的變化，以修正患者的擺位誤差。擺位誤差又包含系統(tǒng)誤差、隨機誤差兩部分[6-7]。隨機誤差是由于分次治療患者體位差異、加速器等設(shè)備的不穩(wěn)定及技術(shù)組成員操作誤差造成；系統(tǒng)誤差的產(chǎn)生原因主要跟儀器因素有關(guān)，比如加速器精確度的下降[8]。統(tǒng)一擺位標(biāo)準(zhǔn)和配準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)，可以有效減低擺位誤差[9-10]。本文分析與探討了不同人員對肺癌CBCT圖像配準(zhǔn)誤差情況，現(xiàn)報告如下。

1 資料與方法

1.1 研究對象

隨機抽取2016年2月到2016年12月在我科放療的20例肺癌患者作為研究對象，納入標(biāo)準(zhǔn)：選擇應(yīng)用容積調(diào)強技術(shù)治療；沒有胸部放療史；經(jīng)組織學(xué)或細胞學(xué)檢查結(jié)果為原發(fā)性肺癌；KPS評分≥70。其中男性12例，女性8例；年齡48～81歲，平均年齡(67.33±3.29)歲；臨床分期：Ⅱ期6例，Ⅲ期8例，Ⅳ期6例。

1.2 定位及CBCT掃描

選擇Simens 大孔徑CT模擬定位機定位、帶有機載錐形束CT的Varian Rapidarc直線加速器治療?；颊呔脽崴荏w膜固定，雙手抱頭，頭墊C枕。胸部CT掃描，層間距 5 mm，掃描范圍為下頜到肝上緣。在CBCT掃描參數(shù)中，層距2.5 mm，矩陣384×384，電壓80 KV，電流25 mA，每幀圖像獲取時間為8 ms。每周行1次CBCT掃描。在勾畫靶區(qū)中，靶區(qū)可以分為大體腫瘤區(qū)(gross tumor volume，GTV)、計劃靶區(qū)(planning target volume，PTV)、臨床靶區(qū)(clinical target volume，CTV)等。GTV是臨床和影像學(xué)檢查所確定的腫瘤范圍，CTV包括GTV加上亞臨床病灶，PTV是CTV加器官運動的范圍以及擺位誤差。

1.3 圖像配準(zhǔn)

先由配準(zhǔn)軟件進行自動配準(zhǔn)，然后由三名醫(yī)技人員進行手動圖像配準(zhǔn)，包括技師、主管技師與醫(yī)生，醫(yī)生為放射治療腫瘤學(xué)博士，副主任醫(yī)師，工作年限10年以上，采取腫瘤作為配準(zhǔn)參照物配準(zhǔn)；主管技師為臨床醫(yī)學(xué)本科，工作年限10年以上；技師為醫(yī)學(xué)影像學(xué)本科，工作年限2年以內(nèi)。采取胸骨作為配準(zhǔn)參照物配準(zhǔn)。在左右(Lat)、進出(Lng)、升降(Vrt)3個方向上進行配比，并記錄誤差。

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析

2 結(jié)果

20例患者均順利完成30次治療，中間均沒有重新做模具或重新CT定位，共獲得CBCT圖像120個。本研究對這120個CBCT圖像分別進行配準(zhǔn)。

2.1 CBCT自動配準(zhǔn)穩(wěn)定性與誤差

使用自動配準(zhǔn)方式對同幅CBCT圖像連續(xù)進行3次配準(zhǔn)，配準(zhǔn)范圍：左右邊界是胸骨以及患側(cè)肋骨，上下邊界是掃描的可見范圍。結(jié)果顯示配準(zhǔn)結(jié)果保持不變。各方向軸的誤差均在1 mm以內(nèi)，自動配準(zhǔn)方法的可重復(fù)率好。在Lat、Lng、Vrt方向的擺位誤差分別為(0.23±0.13)mm、(0.23±0.10)mm、(0.24±0.09)mm。

2.2 CBCT手動配準(zhǔn)誤差

配準(zhǔn)范圍：左右邊界是胸骨以及患側(cè)肋骨，上下邊界是掃描的可見范圍。技師在Lat、Lng、Vrt方向的誤差分別為(0.24±0.11)mm、(0.25±0.15)mm、(0.27±0.23)mm；主管技師分別為(0.10±0.08)mm、(0.11±0.07)mm、(0.13±0.09)mm；醫(yī)生分別為(0.20±0.11)mm、(0.21±0.14)mm、(0.18±0.11)mm，主管技師手動配準(zhǔn)誤差都明顯低于技師與醫(yī)生(P<0.05)，也低于自動配準(zhǔn)誤差(P<0.05)(表1)。

表1 不同人員對肺癌CBCT圖像配準(zhǔn)誤差對比

2.3 誤差發(fā)生率比較

以誤差≥0.20 mm作為誤差發(fā)生的標(biāo)準(zhǔn)，自動配準(zhǔn)在Lat、Lng、Vrt方向的誤差發(fā)生率分別為20.0%、10.0%、20.0%；技師手動配準(zhǔn)的誤差頻率分別為20.0%、20.0%、20.0%，主管技師分別為0.0%、0.0%與10.0%，醫(yī)生分別為20.0%、30.0%、20.0%，見表2。

表2 不同人員對肺癌CBCT圖像配準(zhǔn)誤差發(fā)生率比較

3 討論

肺癌是我國常見惡性腫瘤之一，放療是肺癌的主要治療方法之一。精確放療可以減少正常組織受量，降低放射性肺炎的發(fā)病率，提高病人的治愈率[11]。圖像引導(dǎo)放療很好的保證了治療精確度[12]，CBCT是圖像引導(dǎo)的一種，它能提高擺位的精確度，有利于危及器官的保護[13-14]。不過由于CBCT圖像引導(dǎo)放射治療技術(shù)受到腸胃蠕動、呼吸運動和靶區(qū)縮放等因素變化影響，所以對技師的配準(zhǔn)能力提出了更高的要求[15]。

圖像配準(zhǔn)是目前放射治療領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)，其需要對DRR圖像和CBCT圖像進行配準(zhǔn)，修正患者的擺位誤差。醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)過程包括空間變換T、相似性測度、優(yōu)化算法和圖像插值等，CBCT系統(tǒng)中有擺位誤差的自動配準(zhǔn)系統(tǒng)，但是配準(zhǔn)效果一直不太好[16-18]。技師和主管技師配比時，采用胸骨為主要配比參照物，腫瘤為輔助參照物，胸骨位置變化較小，所以配比誤差較小。醫(yī)生配比時，主要考慮腫瘤有沒有出計劃靶區(qū)，所以采用腫瘤為主要配比參照物，胸骨為輔助參照物，肺癌腫瘤受呼吸動度影響較大，所以醫(yī)生配比誤差略大。本研究顯示主管技師手動配準(zhǔn)誤差都明顯低于技師與醫(yī)生，也低于自動配準(zhǔn)誤差。主管技師手動配準(zhǔn)的誤差頻率分別為0.0%、0.0%與10.0%，也處于最低水平，結(jié)果證明了基于CBCT在圖像配準(zhǔn)增加了肺癌放療的精確性。而主管技師由于工作經(jīng)驗豐富，對骨性標(biāo)志和腫瘤邊界區(qū)分良好，能夠在匹配好骨性標(biāo)志的同時很好的兼顧腫瘤區(qū)，對擺位誤差進行修正，減小該擺位誤差，有助于確定合適的放療外放邊界[19]。

CBCT能獲取一定體積內(nèi)的CT圖像，在短時間內(nèi)可以完成數(shù)據(jù)的獲取和大量圖像的重組，重建CT圖像配準(zhǔn)，獲取擺位誤差，可以進行在線校正[20-21]。能提高患者實際受照射劑量的精確性。不過在整個放療過程中，每次治療時患者的擺位位置會有所變化，而這種擺位的不精確性可造成靶區(qū)漏照，因此對于人工配準(zhǔn)的要求也比較高[22-25]。因本研究樣本有限，得出的結(jié)論不具有指導(dǎo)意義，將在下一步研究中加大樣本量進行深入分析。

隨著放療技術(shù)的發(fā)展和新設(shè)備的出現(xiàn)，對技師的要求會越來越高。不能僅僅滿足于會擺位，還要掌握影像配比、解剖知識，甚至B超技術(shù)和劑量驗證等知識。年輕技師是科室的后備力量和生力軍，要加大對他們的培養(yǎng)力度，在實際工作中建議實行一老帶一新的工作制度，為他們的成長保駕護航。同時科室內(nèi)統(tǒng)一匹配標(biāo)準(zhǔn)，有利于形成規(guī)范，進而可以減少臨床醫(yī)生的工作量。

總之，不同人員在肺癌CBCT圖像配準(zhǔn)中都有一定的擺位誤差，主管技師手動配準(zhǔn)能縮小誤差，且能改善自動配準(zhǔn)效果。