韋曉波，顧文棟，胡強(qiáng)，沐金明，程常海，李齊林，宗賢

（江蘇省常州市第一人民醫(yī)院 腫瘤放射治療科，江蘇 常州 213003）

0 引言

現(xiàn)代放療技術(shù)如調(diào)強(qiáng)放療尤其立體定向放療要求患者擺位準(zhǔn)確性非常高，臨床上常用的圖像引導(dǎo)放射治療方式有電子射野影像系統(tǒng)（electron portal image system，EPID）、錐形束CT（cone beam CT，CBCT）等。EPID和CBCT在顯著提高擺位精確性的同時(shí)，卻也給患者帶來(lái)了額外X線照射[1]。三維超聲圖像引導(dǎo)的放射治療是利用超聲圖像來(lái)進(jìn)行圖像模擬與擺位驗(yàn)證，其在乳腺、前列腺等軟組織成像上有明顯的優(yōu)越性，同時(shí)不會(huì)增加額外X線照射。本研究通過(guò)專(zhuān)用校準(zhǔn)模體評(píng)價(jià)超聲圖像引導(dǎo)系統(tǒng)引導(dǎo)擺位是否達(dá)到CBCT的準(zhǔn)確性。

1 資料與方法

1.1 設(shè)備與材料

1.1.1 醫(yī)科達(dá)AXESSETM直線加速器：配有HexaPODTM六維治療床系統(tǒng)和XVITM CBCT。

1.1.2 醫(yī)科達(dá)ClarityTM超聲引導(dǎo)系統(tǒng)：由模擬定位（Sim）工作站、自動(dòng)輪廓勾劃（AFC）工作站、圖像引導(dǎo)（Guide）工作站三組工作站組成。Sim與Guide工作站均安裝有高頻線陣探頭（型號(hào)：L14-5W）和低頻凸陣探頭（型號(hào)：C5-2）。

1.1.3 專(zhuān)用校準(zhǔn)模體：模體（圖1）表面的四組十字線用于標(biāo)定模體坐標(biāo)系。模體內(nèi)部有深度不同，直徑15 mm，30 mm的高對(duì)比球體。超聲高頻線陣探頭用于探測(cè)較淺的直徑15 mm球體，超聲低頻凸陣探頭用于探測(cè)直徑30 cm球體。

圖1 校準(zhǔn)模體結(jié)構(gòu)圖

1.2 方法

1.2.1 模擬定位與計(jì)劃設(shè)計(jì)：用激光定位系統(tǒng)標(biāo)定好校準(zhǔn)模體位置后進(jìn)行超聲模擬與CT模擬定位掃描。通過(guò)AFC工作站將CT與超聲圖像配準(zhǔn)融合并勾畫(huà)校準(zhǔn)模體圖像內(nèi)部球體輪廓，通過(guò)治療計(jì)劃系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單計(jì)劃（2個(gè)10×10 cm正交野）。

1.2.2 CBCT及超聲引導(dǎo)掃描：加速器治療室內(nèi)的HexaPODTM六維床置于開(kāi)始位，用校準(zhǔn)模體進(jìn)行擺位，表面十字線與激光定位線相重合。通過(guò)移動(dòng)六維床人為產(chǎn)生一個(gè)誤差值，在每一床位使用高頻線陣探頭和低頻凸陣探頭分別做5次ClarityTM超聲掃描，高頻線陣探頭掃描淺層15 mm球體，低頻凸陣探頭掃描深層30 mm球體，并做1次CBCT掃描，記錄x、y、z方向的平移誤差。每次移動(dòng)六維床并掃描完成后，在下次移床前均先將六維床回到開(kāi)始位。最后計(jì)算超聲和CBCT掃描得出的測(cè)量誤差與給定標(biāo)準(zhǔn)誤差之間差值的絕對(duì)值。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理。采用SPSS 18.0建立數(shù)據(jù)庫(kù)，樣本間比較采用配對(duì)t檢驗(yàn)。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 ClarityTM超聲圖像引導(dǎo)系統(tǒng)的穩(wěn)定性：在18個(gè)給定移床誤差位置使用高頻線陣探頭與低頻凸陣探頭各掃描5次超聲圖像，共180次。圖2為給定x、y、z方向移床誤差5 mm、0 mm、0 mm時(shí)一次超聲圖像引導(dǎo)結(jié)果示例，可見(jiàn)其顯示x、y、z方向測(cè)量誤差分別為5.1 mm、0.9 mm、0.1 mm。表1中可見(jiàn)ClarityTM兩組探頭掃描位置誤差值與給定位移誤差值間差值的最大絕對(duì)值均為0.9 mm。

圖2 x、y、z方向移床誤差分別為5 mm、0 mm、0 mm時(shí)超聲掃描結(jié)果示例

2.2 CBCT和ClarityTM超聲掃描結(jié)果比較：圖3為給定x、y、z移床誤差分別為5 mm、0 mm、0 mm時(shí)CBCT灰度平移配準(zhǔn)結(jié)果示例，其測(cè)量誤差分別為4.6 mm、0.8 mm、0.1 mm。表2中可見(jiàn)對(duì)ClarityTM和CBCT兩個(gè)引導(dǎo)系統(tǒng)在x、y、z三個(gè)方向上測(cè)量誤差與給定誤差間差值的絕對(duì)值小于1 mm，t檢驗(yàn)結(jié)果顯示兩者間差異沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

表2 ClarityTM和CBCT掃描測(cè)量誤差與給定誤差間差值絕對(duì)值比較 （單位：mm）

圖3 x、y、z方向移床誤差分別為5mm、0mm、0mm時(shí)CBCT圖像引導(dǎo)示例

3 討論

近年來(lái)，圖像引導(dǎo)放射治療（IGRT）技術(shù)被廣泛應(yīng)用于驗(yàn)證放射治療過(guò)程中患者擺位精確性，現(xiàn)在臨床應(yīng)用最廣泛的IGRT技術(shù)主要包括二維的EPID和三維的CBCT。這些以放射線為基礎(chǔ)的影像引導(dǎo)放療的方式會(huì)給患者帶來(lái)額外X線輻照。與其相比，超聲圖像引導(dǎo)是非電離成像，而且超聲對(duì)軟組織界限分辨較清。因此，將超聲圖像引導(dǎo)技術(shù)應(yīng)用于乳腺癌、前列腺癌等疾病的放射治療有其現(xiàn)實(shí)意義[2-3]。

患者治療前行機(jī)載CBCT掃描后其圖像與計(jì)劃CT進(jìn)行對(duì)比，確定患者當(dāng)日的擺位誤差并通過(guò)移動(dòng)治療床校正，已成為事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)。采用給定誤差法對(duì)圖像引導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行檢驗(yàn)是一個(gè)簡(jiǎn)單、可靠、易行的方法。通過(guò)觀察圖像引導(dǎo)系統(tǒng)對(duì)給定位移誤差的檢測(cè)結(jié)果判斷此引導(dǎo)系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。從表2可以看出，ClarityTM超聲圖像和CBCT圖像兩個(gè)引導(dǎo)系統(tǒng)的穩(wěn)定性都相當(dāng)高，兩者在x、y、z三個(gè)方向上都小于1 mm，這一結(jié)果完全符合美國(guó)醫(yī)學(xué)物理學(xué)家協(xié)會(huì)（APPM）TG-154號(hào)報(bào)告[4]中對(duì)超聲圖像引導(dǎo)系統(tǒng)極端位置測(cè)試（end-to-end testing）的要求（＜2 mm）。同時(shí)配對(duì)t檢驗(yàn)顯示兩個(gè)系統(tǒng)引導(dǎo)的準(zhǔn)確性差異方面沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，可見(jiàn)超聲圖像引導(dǎo)系統(tǒng)是精確而穩(wěn)定的，可以應(yīng)用于臨床。

與X線相比，超聲檢查無(wú)輻射、軟組織顯影清晰的特點(diǎn)特別適用于乳腺、前列腺等軟組織腫瘤患者。利用超聲圖像引導(dǎo)可以在放射治療前后多次檢查患者腫瘤部位變化，也可確定前列腺、直腸或?qū)m頸患者的膀胱充盈情況確定患者合適的治療時(shí)機(jī)。對(duì)于保乳術(shù)后患者，可用于確認(rèn)瘤床區(qū)位置，更有助于推量的精確性，進(jìn)一步保證了療效。Wong等[5]比較20例乳腺癌患者CT和超聲之間腫瘤病灶在空間時(shí)間上的差異，結(jié)果顯示CT相對(duì)超聲中腫瘤病灶中心位置在前后、左右和上下方向的差異分別為0.1、0.2和0.4 mm，兩者之間差異不明顯，三維超聲圖像系統(tǒng)可以應(yīng)用于乳腺癌患者輔助擺位。

本研究證明，超聲圖像引導(dǎo)是一種快速、無(wú)創(chuàng)、無(wú)輻射的放射治療輔助擺位方法，且有較高的穩(wěn)定性與精確性。在乳腺癌、前列腺癌等軟組織腫瘤患者中可配合或代替CBCT使用，減少CBCT掃描所帶來(lái)的額外輻射，具有臨床可執(zhí)行性。