吳承駿，孫凌飛，溫翠俠，殷海濤，任洪榮，丁紀，阮曉博

徐州市中心醫(yī)院放療科，江蘇徐州221000

食管癌是我國較為常見的惡性腫瘤，發(fā)病率及死亡率均排在前十位［1］。放射治療作為食管癌綜合治療中至關重要的方式，每次治療時的精確度至關重要，這其中，擺位誤差的控制尤為關鍵［2］。錐形束CT（CBCT）是一種放療在線成像工具，可反映治療時的位置情況，提供患者治療位置的信息［3］。研究［4-5］顯示，瓦里安Truebeam 直線加速器系統(tǒng)集成的KV 級CBCT 影像系統(tǒng)，可以實時獲取患者在治療床上的一系列位置信息，通過與放療計劃設計時的定位CT 相比較，可以獲得兩者位置上的差異，通過糾正擺位誤差，達到提高放療精確度的目的。在圖像對比時需要進行配準，指的是對同一觀察對象在不同方式下獲得的圖像進行比較、融合，使其互相映射。實際操作中需要把CBCT 與計劃CT 這兩組CT影像進行配準，而不同配準方法在精度及適用范圍等方面都存在顯著差異，會造成結果的不同［6］。比較常用的配準方式為灰度自動配準以及骨性自動配準，灰度自動配準采用灰階“相關比”，適用于靶區(qū)周圍富含軟組織的情況，而骨性自動配準則主要提取骨性特征，適用于靶區(qū)鄰近骨性組織以及植入人工標記物的情況［7］。以上兩種配準方式為系統(tǒng)自動配準，節(jié)省了手動配準的時間，但精度往往不如醫(yī)師手動配準［8］。我們以手動配準結果作為標準，比較骨性自動配準、灰度自動配準在不同部位食管癌放療中的擺位誤差偏移差值，探討其精確程度?，F(xiàn)將結果報告如下。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選取2020年1月—2020年11月在徐州市中心醫(yī)院接受容積旋轉調強放療（VMAT）的食管癌患者47 例，其中男31 例、女16 例，年齡51～78 歲。所有患者均經(jīng)病理檢查證實為食管鱗癌或腺癌?；颊咭话銧顩r良好，卡氏評分KPS≥70，心肺功能正常且無胸部放療史。按美國癌癥聯(lián)合會/國際抗癌聯(lián)盟食管癌分段標準分為頸段及胸上段（統(tǒng)稱為上段）14例，胸中段（統(tǒng)稱為中段）21例，胸下段及食管賁門連接處腫瘤（統(tǒng)稱為下段）12例。

1.2 模擬定位、靶區(qū)勾畫及放療計劃制作 患者仰臥于模擬定位機的碳素纖維底架上，對于上段食管癌采用頸肩熱塑膜固定，對于中段食管癌、下段食管癌采用體部熱塑模固定，然后在自由呼吸狀態(tài)下行大孔徑定位螺旋CT 軸位模式增強掃描，層厚5 mm。參照國際輻射學單位委員會（ICRU）報告勾畫出腫瘤區(qū)（GTV）、臨床靶區(qū)（CTV）、計劃靶區(qū)（PTV）以及危及器官（OAR）。GTV 定義為食管腫瘤及腫大淋巴結；CTV 定義為GTV 在左右及腹背方向上外放0.6～0.8 cm、頭腳方向上外擴3.0～4.0 cm，并根據(jù)正常組織的邊界進行調整，同時包括相應的淋巴引流區(qū)域：上段腫瘤包括鎖骨上及縱膈2、4、5、7區(qū)，中段腫瘤包括食管旁及縱膈2、4、5、7 區(qū)，下段腫瘤包括食管旁及縱隔4、5、7 區(qū)以及胃左、賁門的淋巴引流區(qū)；PTV 定義為CTV 外擴0.5 cm。制作容積調強放療（VMAT）計劃，采用6 MV X 線體外照射，放療劑量范圍50～60 Gy。正常組織的劑量要求：肺平均劑量≤13 Gy、肺V20（20Gy 等劑量曲線所包繞的靶區(qū)體積）≤30%、心臟V40（40Gy 等劑量曲線所包繞的靶區(qū)體積）≤50%、脊髓最大劑量≤45 Gy。

1.3 CBCT 圖像采集及擺位誤差偏移差值測算采用Truebeam 直線加速器對患者進行放療，并利用CBCT 系統(tǒng)收集患者放射治療首次以及療程中每周一次的CBCT 擺位驗證圖像，47 例患者共完成272次CBCT 掃描，將掃描結果導入放療計劃系統(tǒng)內與定位CT 圖像進行圖像融合比較。采用骨性自動配準和灰度自動配準分別獲取左右（LR）X 軸、腹背（AP）Y 軸、頭腳（SI）Z 軸三個方向上的擺位誤差，由醫(yī)師使用手動配準模式得到手動配準擺位誤差。根據(jù)骨性自動配準記錄患者在三個方向上的擺位誤差為A，根據(jù)灰度自動配準記錄三個方向上的擺位誤差為B，由醫(yī)師使用手動配準記錄三個方向上的誤差為C，以C 為標準計算兩種自動配準模式的擺位誤差偏移差值（|C-A|、|C-B|）。

2 結果

2.1 骨性自動配準、灰度自動配準在上段食管癌放療中的擺位誤差偏移差值比較 骨性自動配準在上段食管癌放療中X 方向的擺位誤差偏移差值為（0.11±0.06）cm，灰度自動配準在上段食管癌放療中X 方向的擺位誤差偏移差值為（0.20±0.07）cm，兩者相比，P>0.05。骨性自動配準在上段食管癌放療中Y方向的擺位誤差偏移差值為（0.22±0.10）cm，灰度自動配準在上段食管癌放療中Y方向的擺位誤差偏移差值為（0.23±0.11）cm，兩者相比，P>0.05。骨性自動配準在上段食管癌放療中Z方向的擺位誤差偏移差值為（0.31±0.18）cm，灰度自動配準在上段食管癌放療中Z 方向的擺位誤差偏移差值為（0.37±0.15）cm，兩者相比，P>0.05。

2.2 骨性自動配準、灰度自動配準在中段食管癌放療中的擺位誤差偏移差值比較 骨性自動配準在中段食管癌放療中X 方向的擺位誤差偏移差值為（0.27±0.12）cm，灰度自動配準在中段食管癌放療中X 方向的擺位誤差偏移差值為（0.35±0.16）cm，兩者相比，P>0.05。骨性自動配準在中段食管癌放療中Y 方向的擺位誤差偏移差值為（0.18±0.06）cm，灰度自動配準在中段食管癌放療中Y方向的擺位誤差偏移差值為（0.15±0.07）cm，兩者相比，P>0.05。骨性自動配準在中段食管癌放療中Z方向的擺位誤差偏移差值為（0.28±0.10）cm，灰度自動配準在中段食管癌放療中Z 方向的擺位誤差偏移差值為（0.21±0.11）cm，兩者相比，P>0.05。

2.3 骨性自動配準、灰度自動配準在下段食管癌放療中的擺位誤差偏移差值比較 骨性自動配準在下段食管癌放療中X 方向的擺位誤差偏移差值為（0.19±0.07）cm，灰度自動配準在下段食管癌放療中X 方向的擺位誤差偏移差值為（0.28±0.04）cm，兩者相比，P>0.05。骨性自動配準在下段食管癌放療中Y方向的擺位誤差偏移差值為（0.22±0.09）cm，灰度自動配準在下段食管癌放療中Y方向的擺位誤差偏移差值為（0.09±0.05）cm，兩者相比，P<0.05。骨性自動配準在下段食管癌放療中Z方向的擺位誤差偏移差值為（0.26±0.11）cm，灰度自動配準在下段食管癌放療中Z 方向的擺位誤差偏移差值為（0.12±0.06）cm，兩者相比，P<0.05。

3 討論

放射治療是食管癌主要的治療方法之一，在術前、術后以及根治性治療中起著重要的作用。分次放療是治療的基礎，每次治療時體位的一致性至關重要，擺位的誤差可能引起腫瘤漏照，或正常組織不良反應的增加。GUJRAL等［9］發(fā)現(xiàn)，心臟照射每增加1 Gy，患者出現(xiàn)血管硬化、猝死的概率就增加7.4%。GAO 等［10］研究發(fā)現(xiàn)，放療分次間的食管位置變化對放射性食管炎等不良反應的影響要遠大于分次內，可能引起多達30%的不良反應的增加，因此，每次治療時位置的重復性至關重要。

隨著腫瘤放療進入精準化的時代，多種放療跟蹤影像技術已在臨床上常規(guī)開展，圖像引導放療（IGRT）技術提高了放療精度，對療效的提高有著積極作用［11］。KV-CBCT 作為IGRT 的重要組成部分，已廣泛應用于臨床。VONCKEN 等［12］通過超聲胃鏡預先在食管腫瘤中植入金屬標記，利用CBCT 系統(tǒng)準確量化食管腫瘤的位置變異性，發(fā)現(xiàn)不同部位不同配準方法可能帶來PTV 外放邊界的差異，這與尚凱等［13］的研究類似。他們認為每個放療單位應該根據(jù)實際測量的數(shù)據(jù)算得本單位具體的擺位誤差，以指導臨床。我們對47 例食管癌患者在放療首次前行CBCT 掃描來糾正擺位誤差，并在治療療程中行每周一次的誤差校正，結果發(fā)現(xiàn)，由于模具、標線等導致的日常擺位誤差一般在0.5 cm 以內，通過5～10 mm的PTV外擴，可以達到放療靶區(qū)的劑量覆蓋。

曹璐等［14］對20 例食管癌IGRT 病例分別采用骨性算法和灰度算法進行自動配準，通過比較不同配準方式與放療醫(yī)師手動配準結果之間的差異來評估不同算法對結果的影響，發(fā)現(xiàn)骨性配準要好于灰度配準，在平移誤差上的偏差更小，提示在食管癌IGRT 時使用骨性配準，并在此基礎上采用手動微調，能夠獲得較好結果。MACHIELS 等［15］也得出了類似的結論。而HOFFMANN 等［16］通過植入標記物，利用CBCT 來測算食管的運動，結果發(fā)現(xiàn)采用灰度配準能夠降低誤差，這說明采用不同的配準方式可能帶來不同的誤差結果。食管由于跨度較長，不同分段腫瘤的放療分次間誤差也不盡相同，總的來說，下段及食管賁門部腫瘤的偏差要大于上段［17］。頸胸段食管鄰近頸椎、胸椎等骨性結構，位置較為固定，常使用椎體作為定位標記，因此基于骨性結構的骨性配準可能更適于上段食管癌的IGRT，而食管賁門處腫瘤已跨過膈肌進入腹腔，鄰近肝胃等軟組織，可能采用灰度配準更為合適。因此，本研究針對不同分段腫瘤，以手動配準結果為基準，來研究不同的配準方式對擺位結果的影響。我們的結果顯示，對于上段及中段食管癌，骨性自動配準與灰度自動配準在X、Y、Z 三個方向上均無統(tǒng)計學差異，提示兩種自動算法具有等效性。而對于下段食管癌，兩者之間在X 軸上無統(tǒng)計學差異，在Y、Z 軸上的差異有統(tǒng)計學意義。對于胸下段及食管賁門處腫瘤，灰度自動配準與手動調整之間的偏移差值較骨性配準更小，這表明不同算法的調用會對食管癌IGRT配準結果產生一定的影響，進而影響放療的精確程度。對于食管下段腫瘤，可采用灰度自動配準算法來計算擺位的誤差，而對于中上段腫瘤，骨性自動配準及灰度自動配準間無明顯區(qū)別，但不管采用哪種自動配準方式，均推薦補充手動微調來提高精度。

除了放療分次之間的擺位誤差之外，同一次治療過程中的誤差也不容忽視。食管位于后縱隔，食管自身的運動、呼吸幅度和心臟搏動等是影響患者治療時靶區(qū)位移的主要因素［18］，尤其是呼吸運動，在放療分次內的影響因素中占有重要地位［19-20］。賴國靜等［21］發(fā)現(xiàn)，食管腫瘤的中心位移在不同段食管癌中并不一致，胸上段腫瘤比胸中段及胸下段腫瘤的運動幅度小，可能與其解剖位置有關。這與LIU等［22］的研究類似，他們利用呼吸控制系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)位于膈下的腫瘤的運動比胸部腫瘤大。下一步我們將利用呼吸門控等系統(tǒng)，結合CBCT 影像引導設備，更進一步研究降低放療分次間及分次內誤差的方法。

綜上所述，CBCT 是糾正患者擺位誤差的理想裝置，選擇合適的配準方式是獲得準確擺位誤差的前提。對于中上段食管癌，基于CBCT 的骨性自動配準與灰度自動配準均可用來評估患者放療過程中的擺位誤差，對于下段食管癌，推薦采用灰度自動配準。