張鵬飛 劉吉平馬佳怡

癌癥患者發(fā)生腦轉(zhuǎn)移的概率有20%~40%，其中肺癌患者為36%~64%，乳腺癌患者為15%~25%，黑色素瘤、結(jié)直腸癌和腎癌也有少數(shù)患者發(fā)生腦轉(zhuǎn)移［1］。腦轉(zhuǎn)移瘤患者的臨床治療包括手術(shù)、全腦放療（whole brain radiation，WBRT）和立體定向放射治療（stereotactic radiotherapy，SRT）［2］。雖然全腦放療可以提高多發(fā)腦轉(zhuǎn)移瘤的控制率，但是放射劑量大，照射范圍廣，對正常組織損傷較大，不能延長患者的總生存期，而且會增加患者神經(jīng)系統(tǒng)的毒副作用風(fēng)險［3］。隨著精準放療技術(shù)的不斷發(fā)展，立體定向放射治療成為研究熱點，特別是射波刀的出現(xiàn)和應(yīng)用。SRT能夠有效控制靶區(qū)劑量和范圍，對鄰近的正常組織影響很小，可以對腦轉(zhuǎn)移瘤病灶進行有效的照射［4］。射波刀（cyberknife，CK）是一種無創(chuàng)治療方式，主要由治療機械手、緊湊型加速器、目標定位系統(tǒng)、呼吸追蹤系統(tǒng)等組成，可以實現(xiàn)亞毫米級別的高精度治療［5］。第六代射波刀系統(tǒng)劑量率可達1,000 MU/min，具有三種不同形式的準直器系統(tǒng)，可以針對不同大小的腫瘤靶區(qū)進行高精度、高療效、高適形性的治療［6］。在實際放射治療實施過程中，如果實際位置與預(yù)期的位置偏差較大，可能會導(dǎo)致追蹤精度達不到要求，從而影響患者的治療效果。因此，本研究針對腦轉(zhuǎn)移瘤患者，采用第六代射波刀治療系統(tǒng)的六維顱骨追蹤（six dimensional-skull tracking，6D-skull）方式進行放射治療，并對治療期間的體位誤差變化進行分析。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選取本院2021年9月至12月接受第六代射波刀治療的50例腦轉(zhuǎn)移瘤患者，其中肺惡性腫瘤占多數(shù)，共有36例。男33例，女17例；年齡為10~76歲，中位年齡60歲；進行2~7次治療；平均治療時間30 min，該研究所有患者卡氏功能狀態(tài)評分（Karnofsky，KPS）＞70分。

1.2 治療方法 50例患者體位固定方式均采用頭枕+塑型墊+頭頸肩熱塑膜，根據(jù)臨床要求采用“十”字線標記定位中心。采用Philips 16排螺旋CT定位。掃描條件：掃描層厚為1 mm，連續(xù)掃描，管電壓為120 kV，管電流為320 mAs。掃描范圍：超過頭頂1 cm，超過鼻尖1 cm。掃描圖像后傳輸至CyberKnife System醫(yī)師工作站，由放療醫(yī)師進行靶區(qū)和危機器官勾畫。然后由物理師在Accuray Precision計劃系統(tǒng)進行計劃設(shè)計，采用6D-Skull追蹤方式。治療實施過程中，通過實時X射線正交平片圖像與數(shù)字重建圖像（digital reconstructed radiograph，DRR）進行顱骨配準，治療系統(tǒng)自動計算得出3個線性方向和3個旋轉(zhuǎn)方向的體位誤差，通過機器人交互技術(shù)移動治療床，然后再次拍片進行顱骨位置配準，如果誤差值在機械臂校準的范圍內(nèi)，且符合臨床要求時則可以開始治療，同時記錄此時的六維方向誤差值。六維方向校準閾值（絕對值）分別為 10 mm、10 mm、10 mm、1°、1°、3°，一般手動調(diào)整Yaw＜1°時再行治療。

1.3 數(shù)據(jù)記錄 治療過程中每間隔90 s采集一組正交圖像進行自動配準，并記錄數(shù)值。如果計算出的誤差值超出規(guī)定閾值則自動中斷治療，采用人工調(diào)整床值，當(dāng)六維誤差值達到閾值范圍內(nèi)后再繼續(xù)治療。六維方向定義如下：X軸為進出方向（INF+/SUP-）mm、Y軸為左右方向（LET+/RIG-）mm、Z軸為水平方向（ANT+/POS-）mm、Roll為左右旋轉(zhuǎn)（R+/L-）°、Pitch為前后旋轉(zhuǎn)（Head Up+/Head Down-）°、Yaw為鐘擺旋轉(zhuǎn)（CCW+/CW-）°。

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法 采用SPSS 25.0統(tǒng)計軟件。滿足正態(tài)分布組間比較采用配對t檢驗，多組數(shù)據(jù)采用方差分析，結(jié)果以（）表示，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。系統(tǒng)誤差（∑）以體位誤差的平均值表示，隨機誤差（）以體位誤差的標準差表示。根據(jù)公式MPTV=2.5∑+0.7計算外放邊界范圍。

2 結(jié)果

2.1 絕對體位誤差分析 50例患者在治療過程中采集到6個方向共3,144組數(shù)據(jù)，分出三個線性方向和三個旋轉(zhuǎn)方向體位誤差（）。三個線性方向X、Y、Z的外放邊界分別為1.00 mm、0.95 mm、0.71 mm。見表1。

表1 絕對體位誤差分析

2.2 治療前和治療期間的絕對體位誤差分析 X方向、Y方向、Z方向、R+/L-方向、Head Up+/Head Down-方向，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），CCW-CW方向差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。見表2。

表2 治療前和治療期間的絕對體位誤差分析（）

表2 治療前和治療期間的絕對體位誤差分析（）

方向 X（mm） Y（mm） Z（mm） Roll（°） Pitch（°） Yaw（°）治療前 0.19±0.22 0.23±0.18 0.19±0.14 0.21±0.20 0.22±0.22 0.62±0.53治療期間 0.33±0.29 0.32±0.26 0.23±0.19 0.27±0.23 0.34±0.26 0.66±0.55 P 值 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 0.262

2.3 治療期間體位相對位移量誤差分析 以治療前的體位誤差為基準D0，間隔90 s拍片配準誤差為D1，體位相對位移量記為D=D1-D0，絕對值位移量為|D|，共得出2,880組數(shù)據(jù)。見表3。

表3 治療期間體位相對位移量誤差分析

2.4 治療期間三個時間段的絕對體位誤差分析 將每個患者每次治療期間采集到的誤差數(shù)據(jù)按照時間順序平均分為三個階段，即前期、中期、后期。數(shù)據(jù)分析顯示，體位誤差隨著治療時間而增大，見表4。

表4 治療期間三個時間段的絕對體位誤差分析（）

表4 治療期間三個時間段的絕對體位誤差分析（）

方向 X（mm） Y（mm） Z（mm） Roll（°） Pitch（°） Yaw（°）前期 0.24±0.22 0.28±0.22 0.21±0.17 0.24±0.23 0.28±0.24 0.62±0.53中期 0.33±0.30 0.32±0.26 0.24±0.20 0.26±0.22 0.34±0.26 0.63±0.52后期 0.33±0.29 0.34±0.27 0.25±0.21 0.29±0.23 0.36±0.27 0.63±0.52 F值 70.425 16.703 17.678 13.486 41.009 4.838 P 值 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 0.008

2.5 治療期間6個方向誤差數(shù)據(jù)相關(guān)性分析 對治療期間采集到的6個方向誤差數(shù)據(jù)進行兩兩相關(guān)性分析，采用Pearson分析方法。結(jié)果顯示，X-Y、Y-Z及Z-Yaw不具有相關(guān)性（P＞0.05），其他組別兩兩相關(guān)性均具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。其中，X-Pitch和Y-Roll具有較強正相關(guān)性，其余存在較弱正相關(guān)性。見表5。

表5 治療期間6個方向誤差數(shù)據(jù)相關(guān)性分析

3 討論

放射治療的目的在于破壞腫瘤細胞，同時最大程度上減小對周圍正常組織的傷害。精準放療的關(guān)鍵在于在患者每次放療過程中能否精準實施治療計劃，患者體位的準確性和重復(fù)性將直接影響最終的治療效果［7］。研究發(fā)現(xiàn)，3%~5%的劑量誤差就會造成放療有效率的降低，同時增加正常組織并發(fā)癥發(fā)生率［8］。圖像引導(dǎo)技術(shù)可以有效保證患者在放射治療時體位的準確性，從而提高放射治療的精確度。然而，目前大多數(shù)圖像引導(dǎo)技術(shù)只能幫助患者治療前的體位誤差糾正，對于治療期間的體位變化無法進行監(jiān)測。對于進行立體定向放射治療的腦轉(zhuǎn)移瘤患者，因其單次劑量相對較大，治療時間較長，患者在治療過程中的體位可能會發(fā)生較大變化，進而影響靶區(qū)的受照劑量。隨著CyberKnife在立體定向放射治療中的開展使用，其在治療期間也可以進行圖像引導(dǎo)的功能，有效保證了放射治療過程中的準確性。

在本研究中，通過對CyberKnife治療的50例腦轉(zhuǎn)移瘤的誤差數(shù)據(jù)分析得出，在三個線性方向X、Y、Z的外放邊界分別為1.00 mm、 0.95 mm、 0.71 mm。由治療前和治療期間的誤差數(shù)據(jù)分析可以看出，除Yaw方向外，其余5個方向在治療前和治療期間的誤差值差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），并且6個方向的體位誤差在治療期間隨著治療時間有所增大，其原因可能是由于CyberKnife治療時間較長，平均在30 min左右，患者在治療過程中難免會發(fā)生體位變化。不過在本研究中，50例患者的KPS評分均＞70分，其身體狀況及自我意識控制處于良好狀態(tài)，具備較好的單次長時間放射治療的依從性，并且治療過程中體位變化產(chǎn)生的誤差均處于機械臂可修正范圍內(nèi)。同時所有患者均采用頭頸肩熱塑膜+個體化塑型墊［9］的固定方式，這種固定方式可以提高患者的舒適度，從而減小治療過程中的體位變化。另外在本研究中，Yaw方向誤差值相比其他方向的誤差值較大，這是由于治療床為五維床，該方向的調(diào)整依靠手動調(diào)節(jié)，在實際擺位過程中無法達到另外五個方向自動調(diào)節(jié)的準確度和靈活性。王濤等［10］研究表明，治療床修正值大小對于治療精度是有影響的，當(dāng)三個線性方向修正值控制在3 mm內(nèi)，三個旋轉(zhuǎn)方向分別控制在0.7°、0.7°、1°內(nèi)，可以保證靶區(qū)追蹤的總體精度。在治療過程中盡量減小平移和旋轉(zhuǎn)誤差修正值可以提高總體治療精度，在本研究中，治療前的平移和旋轉(zhuǎn)誤差修正值基本保證在0.5 mm和0.5°以內(nèi)，并且在治療期間如果發(fā)現(xiàn)平移和旋轉(zhuǎn)誤差修正值存在逐漸變大趨勢或超出機械臂修正范圍，則中斷治療，通過移動治療床或重新調(diào)整患者體位使誤差修正值達到治療要求后再繼續(xù)治療。

在本研究中選擇拍片間隔時間為90 s，由此得出的誤差分析符合臨床治療的要求。董洋等［11］研究表示過多的拍片頻次會增加患者的受照劑量。在實際治療實施過程中，對6D-skull追蹤方式治療腦轉(zhuǎn)移瘤患者的圖像引導(dǎo)驗證可以采用90 s的拍片間隔，這樣可以保證治療精度，同時減少了治療時間，提高治療效率，并且降低了附加劑量。黃家文等［12］研究顯示放射治療過程中旋轉(zhuǎn)誤差對平移誤差有較大影響，減少旋轉(zhuǎn)誤差可以提高擺位精確度。牛保龍等［4］研究也表示不同方向之間的體位誤差具有相互關(guān)聯(lián)性。本研究中的數(shù)據(jù)分析結(jié)果顯示，X-Y、Y-Z及Z-Yaw不具有相關(guān)性（P＞0.05），其他組別兩兩相關(guān)性均具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。其中，X-Pitch和Y-Roll具有較強正相關(guān)性，其余存在較弱正相關(guān)性。

綜上所述，6D-skull追蹤方式在腦轉(zhuǎn)移瘤的SRT治療中，可以對患者治療前的擺位誤差進行很好的修正，并且能夠保證在治療期間實時監(jiān)測患者體位變化。數(shù)據(jù)分析得出外放邊界X、Y、Z分別為1.00 mm、0.95 mm、0.71 mm，進一步為臨床醫(yī)師進行靶區(qū)勾畫及外放范圍提供依據(jù)。