王文保 劉 娟 楊 覓 周 霞 閆 婧★

頭頸部腫瘤是常見的惡性腫瘤之一，放射治療是主要的治療手段之一［1］。但由于頭頸部解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，周圍有對(duì)放射線耐受差的重要組織器官，如脊髓、頸動(dòng)脈、晶體等，放療過程中可能會(huì)產(chǎn)生一些不良反應(yīng)或遠(yuǎn)期并發(fā)癥，影響患者的生活質(zhì)量。隨著調(diào)強(qiáng)放射治療（Intensity Modulated Radiation Therapy，IMRT）和圖像引導(dǎo)放射治療（Image Guided Radiation Therapy，IGRT）的相繼出現(xiàn)，改善了頭頸部腫瘤患者的治療現(xiàn)狀?；颊叩纳媛蔬M(jìn)一步提高，生活質(zhì)量有了明顯的改善［2-3］。螺旋斷層放射治療（Helical Tomotherapy，TOMO）是集IMRT和IGRT于一體的先進(jìn)放療設(shè)備。TOMO是放射治療與圖像引導(dǎo)采用同一放射源，最大限度的減少了非同源圖像引導(dǎo)的誤差。TOMO的圖像引導(dǎo)有三種自動(dòng)配準(zhǔn)技術(shù)，分別是骨配準(zhǔn)技術(shù)、骨與軟組織配準(zhǔn)技術(shù)和全部像素配準(zhǔn)技術(shù)。本文回顧性分析2015年3月至2017年12月在本科治療的20例頭頸部腫瘤患者，旨在比較螺旋斷層放射治療系統(tǒng)三種自動(dòng)配準(zhǔn)技術(shù)在頭頸部腫瘤治療擺位中的差異。

1 臨床資料

1.1 一般資料 20例頭頸部腫瘤患者中鼻咽癌14例，腦膠質(zhì)瘤3例，松果體腫瘤、聲門型喉癌、腮腺癌腦轉(zhuǎn)移各1例。男18例，女2例，年齡12～84歲，中位年齡47歲。患者一般情況較好，KPS評(píng)分≥70分。

1.2 方法 （1）定位CT掃描：利用PHILIPS螺旋CT進(jìn)行模擬定位，碳纖維定位一體板，采用仰臥位，熱塑膜固定，所有患者均行增強(qiáng)掃描，掃描范圍從顱頂至硬腭水平或者鎖骨頭下緣，螺距1：1，層厚5mm。（2）制定治療計(jì)劃：遵循ICRU 報(bào)告［4-5］，放療醫(yī)師在Pinnacle3 9.10m三維計(jì)劃系統(tǒng)上勾畫靶區(qū)和危及器官，并設(shè)定處方劑量及分割方式、危及器官限量等，傳輸至TOMO計(jì)劃系統(tǒng)，物理師根據(jù)醫(yī)生對(duì)靶區(qū)劑量要求及危及器官的劑量限制，制定并優(yōu)化放療計(jì)劃，由高年資醫(yī)師確認(rèn)放療計(jì)劃。（3）放射治療：圖像采集：按定位時(shí)體位擺好位置，在TOMO MVCT掃描界面，以定位重建的圖像為定位像，選取合適的掃描區(qū)域（一般為腫瘤靶區(qū)）行MVCT掃描。其中獲取螺距選擇Normal，重建層厚選2mm。配準(zhǔn)過程：使用TOMO系統(tǒng)自動(dòng)配準(zhǔn) MVCT圖像與計(jì)劃 CT 圖像時(shí)，選取骨配準(zhǔn)、骨與軟組織配準(zhǔn)和全部像素配準(zhǔn)技術(shù)分別對(duì)MVCT圖像與定位 CT 圖像進(jìn)行自動(dòng)配準(zhǔn)，配準(zhǔn)完畢后數(shù)據(jù)顯示模塊自動(dòng)顯示 X軸、Y軸、Z 軸、Roll方向上的擺位誤差值，并記錄。放射治療：手動(dòng)配準(zhǔn)MVCT圖像與定位CT圖像時(shí)，采取腫瘤作為配準(zhǔn)參照物。在橫斷面、冠狀面、矢狀面 3 個(gè)分畫面中，通過反復(fù)調(diào)整模板位置和角度，主觀判斷模板上的解剖結(jié)構(gòu)與 MVCT圖像上相應(yīng)解剖結(jié)構(gòu)是否獲得最佳重疊，檢查 MVCT圖像上腫塊是否被GTV 曲線完全包繞。最佳重疊后，認(rèn)為配準(zhǔn)完畢，數(shù)據(jù)顯示模塊自動(dòng)顯示實(shí)際靶體積中心位置與定位 CT 掃描時(shí)靶體積中心位置在 X、Y、Z 、Roll方向上的誤差值，并記錄。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 系統(tǒng)誤差為所有患者所有分次擺位誤差的平均值，隨機(jī)誤差為所有患者所有分次擺位誤差的標(biāo)準(zhǔn)差［6］。采用Excel表格進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，擺位誤差大小以（s）表示，組間差異比較采用配對(duì)t檢驗(yàn)，以 P＜0.05 為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

隨機(jī)選取20例患者中539組MVCT掃描圖像數(shù)據(jù)，所選數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布。手動(dòng)配準(zhǔn)技術(shù)及三種自動(dòng)配準(zhǔn)技術(shù)的擺位誤差比較見表1。

表1 骨配準(zhǔn)技術(shù)與手動(dòng)配準(zhǔn)技術(shù)擺位誤差的差異比較［mm，］

表1 骨配準(zhǔn)技術(shù)與手動(dòng)配準(zhǔn)技術(shù)擺位誤差的差異比較［mm，］

注：與手動(dòng)配準(zhǔn)技術(shù)比較，*P＜0.05，#P＜0.01

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3 討論

螺旋斷層放射治療作為IGRT的新技術(shù)，將加速器與兆伏級(jí)CT完美融合在一起，通過獲取MVCT圖像與定位CT圖像進(jìn)行圖像配準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)放射治療中在線實(shí)時(shí)糾正擺位誤差，保證治療精準(zhǔn)度、劑量準(zhǔn)確性，最終提高患者治療增益比。尤其是在周圍毗鄰有許多重要器官的頭頸部腫瘤患者的治療中發(fā)揮重要作用。

本資料通過對(duì)20例患者的539組MVCT掃描圖像數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果顯示：三種自動(dòng)配準(zhǔn)技術(shù)與手動(dòng)配準(zhǔn)技術(shù)比較，骨配準(zhǔn)技術(shù)與手動(dòng)配準(zhǔn)技術(shù)相近度較高，在頭腳（Y軸）、前后（Z 軸）方向上不存在差異；在左右（X軸）、Y軸上的旋轉(zhuǎn)（Roll）方向上差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。而骨與軟組織配準(zhǔn)、全部像素配準(zhǔn)技術(shù)除了在前后（Z軸）方向無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，其他方向上都存在明顯差異（P＜0.001）。

螺旋斷層放療系統(tǒng)的三種不同自動(dòng)配準(zhǔn)技術(shù)在頭頸部腫瘤的治療擺位中，骨配準(zhǔn)技術(shù)相對(duì)于骨與軟組織配準(zhǔn)技術(shù)和全部像素配準(zhǔn)技術(shù)，體現(xiàn)出準(zhǔn)確性更高、配準(zhǔn)時(shí)間最短，工作效率最高。分析原因：（1）頭頸部解剖雖然復(fù)雜，但位置相對(duì)固定，尤其是骨性結(jié)構(gòu)。（2）TOMO系統(tǒng)的三種自動(dòng)配準(zhǔn)技術(shù)，配準(zhǔn)時(shí)是以CT圖像的像素值范圍為配準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)。骨配準(zhǔn)技術(shù)（＞1.1g/cm3的像素）、骨與軟組織配準(zhǔn)技術(shù)（＞0.3g/cm3的像素）和全部像素配準(zhǔn)技術(shù)（全部像素），選取的像素范圍越大，配準(zhǔn)精確度越低。（3）放射治療師在擺位時(shí)對(duì)患者的搬動(dòng)，對(duì)X軸影響最大，外加TOMO的治療床對(duì)Z軸方向上有一個(gè)較好的位置記憶校準(zhǔn)，故而三種配準(zhǔn)技術(shù)在Z 軸方向上，三種自動(dòng)配準(zhǔn)技術(shù)與手動(dòng)配準(zhǔn)技術(shù)比較差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。

頭頸部患者放療擺位總體具有重復(fù)性較好、擺位誤差小等特點(diǎn)，但仍存在部分誤差超出臨床允許范圍的現(xiàn)象［7］。所以實(shí)時(shí)的在線MVCT位置驗(yàn)證是必須的，雖然骨與軟組織、全部像素不如骨配準(zhǔn)，但是對(duì)于頭頸部大腫塊患者的驗(yàn)證，必須以腫塊（軟組織）為配準(zhǔn)參照物，骨配準(zhǔn)技術(shù)就不是首選。并且自動(dòng)配準(zhǔn)以后都必須引入手動(dòng)配準(zhǔn)環(huán)節(jié)，以手動(dòng)配準(zhǔn)為最終的治療結(jié)果。

在放射治療中，影響治療精準(zhǔn)度的因素主要是擺位誤差和劑量分布。擺位誤差是客觀存在的，放療過程中應(yīng)盡可能最小化。TOMO系統(tǒng)每次治療前進(jìn)行MVCT 掃描，通過圖像自動(dòng)引導(dǎo)結(jié)合人工配準(zhǔn)方式可以量化地提高擺位的精度［8］。既往研究表明［9-10］：螺旋斷層放療使其腫瘤劑量更準(zhǔn)確，腫瘤區(qū)域內(nèi)劑量分布更均勻、劑量梯度變化更小，危及器官得到更好的保護(hù)。

綜上所述，螺旋斷層放療中IGRT的應(yīng)用可以顯著縮小頭頸部腫瘤放療中分次間的擺位誤差，作為在線圖像引導(dǎo)的放療工具，其在精確放療中具有積極意義。