应用电子射野影像系统提高肺癌放疗适形摆位精确性的临床研究.doc

1、应用电子射野影像系统提高肺癌放疗适形摆位精确性的临床研究【摘要】 目的 利用人工腹带、射野影像系统研究中下肺癌放疗过程中放疗计划的误差及摆位误差。方法 20 例中下肺癌患者均采用 2 种不同的定位和摆位方法。第 1 种方法（对照组）摆位：在模拟定位机下确定肿瘤与其相应层面邻近的易辨认的骨性标志的空间位置关系，找出大致的肿瘤中心，在体表贴上 mark 点， CT 扫描。第 2 种方法（观察组）摆位：按第 1 种方法摆位后，在模拟机下观察肿瘤在呼吸过程中在 X 轴（左右方向）和 Y 轴（头脚方向）方向上的移动范围；如肿瘤移动范围超过 20 mm，则加用腹带使肿瘤活动最小，使肿瘤的移动度小于 20

2、mm 。比较对照组和观察组三维治疗计划的差异；放疗摆位及验证：每例患者每次放疗前均进行验证，与定位验证片进行对比。结果 与对照组比较，观察组计划靶体积（PTV）缩小（56.019.0）% （P0.01） ，V20 下降（8.04.0）% （P0.01） ，脊髓剂量下降（11.59.5）%（P0.05） ，心脏剂量下降（18.516.5）%（P0.05） 。结论 采取限制呼吸幅度、利用射野影像系统可以有效减少放疗体积和摆位误差，提高摆位的准确性。 【关键词】 肺肿瘤 放射疗法 摆拉重复性 电子射野影像 肺癌是最常见的恶性肿瘤，因多数患者就诊时已是中晚期，无法手术治疗，疗效多年来无明显进展。放疗是

3、肺癌的主要治疗手段之一，随着适形放疗在临床上的广泛应用,肿瘤放疗进入了“精确定位、精确计划、精确治疗”的新时代。因此肺癌放疗的质量控制和质量保证就显得尤为重要。自 2005 年 1 月2006 年 1 月我科在对 20 例肺癌患者进行适形放疗时，拍摄了模拟定位片或(和)适形放疗的数字重建影像(DRR)片，和加速器的电子射野影像系统(electronic portal imaging device, EPID)射野验证片，通过专用软件对放射野中心移位误差进行分析纠正，研究呼吸运动对靶区移动度的影响，合理缩小照射野，降低肺受量，减少摆位误差。现将结果报道如下。 1 资料和方法 1.1 一般资料 全

4、组共 20 例患者，均为我科治疗的中下肺癌患者，男性 16 例，女性 4 例。年龄 3572 岁，中位年龄 55 岁，卡氏功能状态(Karnofsky performance status, KPS)评分70。左肺 5 例，右肺 15例。全部病例未行手术治疗，均经过纤维支气管镜病理或穿刺活检，其中鳞癌 11 例，小细胞肺癌 5 例，腺癌 4 例；二期患者 4 例，三期患者 16例；肿瘤最大径 36.5 cm。所有患者均能保持平静呼吸状态，其中 18例患者在放疗前后化疗 47 个疗程。 1.2 主要放疗设备 Elekta 直线加速器（配置 iView-GT 射野影像验证系统） ，新华模拟机，飞利

5、浦 16 排螺旋 CT 机，RAHD 三维治疗计划系统，各种体位固定热塑体膜等。 1.3 方法 1.3.1 三维适形放疗的定位 参照胡逸民等1的三维适形放疗定位方法进行适形放疗前的定位。用热塑体膜固定患者的体位（均为平静呼吸状态） ，20 例中下肺癌患者均采用 2 种不同的定位和摆位方法。第 1 种方法（对照组）摆位：在模拟定位机下确定肿瘤与其相应层面邻近的移位性小、易辨认的骨性标志（例如椎体、气管隆突等）的空间位置关系，找出大概的肿瘤中心，在体表贴上 mark 点，进行 CT 扫描。第 2 种方法（观察组）摆位：按第 1 种方法摆位后，在模拟机下观察肿瘤在呼吸过程中在 X 轴（左右方向）和

6、Y 轴（头脚方向）方向上的移动范围。如移动范围较大，则加用腹带使肿瘤活动最小且患者可以耐受的腹带松紧度，抑制腹式呼吸，使肿瘤的移动度小于 20 mm （在模拟定位机下可以观察到通过抑制呼吸移动措施，能使肿瘤移动度缩小 820 mm，平均降低 12 mm ） 。然后进行 CT 扫描，扫描层厚为 3 mm 或 5 mm。所有患者都在平静呼吸和控制呼吸移动幅度的情况下各扫描 1 次，扫描范围相同。 1.3.2 三维治疗计划设计 每例患者的 2 组 CT 定位图像均应用RAHD 三维治疗计划系统各制定一个治疗计划。对每位患者的 2 组 CT 图像都由相同的一位医生和物理师进行靶区勾画。对照组根据定位

7、CT 图像常规勾画大致肿瘤体积（GTV） 、临床靶体积（CTV）及计划靶体积（PTV） 。在 CTV 基础上，对照组根据模拟机上观察到的呼吸运动情况，外放 20 mm为 PTV；观察组根据抑制呼吸移动后在模拟定位机下观察的呼吸运动幅度在 CTV 的基础上外放 20 mm 形成 PTV。2 组均用 6 MV X 线，相同的照射野数和射野布置参数，90%等剂量曲线包绕靶区，单次剂量 1.82.0 Gy，处方总剂量 5060 Gy，并以放疗计划剂量体积组方图（DVH）运算出的 PTV 的体积，肺的 V20 为主要对照指标。 1.3.3 放疗摆位及验证 每位患者在放疗前都认真摆位，与 CT 定位的条件

8、相同。Elekta 直线加速器的 EPID 系统 iView-GT 系统直接安装在加速器的射野中心轴的垂直方向且中心重合，先输入 X 线模拟定位片和（或）放疗计划 DRR 定位片图像，使用射野影像系统进行摆位精度验证。先按照射野照射的实际形状曝光 23 MU，然后将照射野扩大为 200 mm200 mm，再次曝光 34 MU，所获图像用专用图像分析软件与定位图进行对比。利用肿瘤邻近的移位性小、易辨认的骨性标志判断误差大小，与定位验证片进行对比。每位患者每次放疗前均进行验证，每次的验证片均存入计算机系统。照射野误差 5 mm 的患者为摆位合格，可以执行放疗;误差超过 5 mm 的患者为摆位失败，

9、要分析原因及时纠正，再次验证合格后进行放疗。 1.4 结果判断 分析 20 例中下肺癌患者对照组和观察组三维治疗计划的差异;分析 20 例中下肺癌患者第 1 次实施摆位验证后及第 2次实施摆位验证后与定位验证片之间的误差。 1.5 统计学处理 所有实验数据均用s 表示，显著性检验采用配对 t 检验，P0.05 认为差异有显著性。 2 结 果 2.1 射野验证片的拍摄 对 20 例患者拍摄验证片共 610 张， 验证片的图像质量良好，虽然无法达到常规 X 线定位片的清晰度，但足以分辨主要的临床解剖结构，如椎体、棘突、隆突、锁骨等。定位片和（或）DRR 片与射野验证片能清晰直观显示射野的大小、形状

10、以及中心和各参照解剖结构在空间的相对位置，直接显示射野中心和四周边界的误差大小。2.2 DVH 的数据分析结果 通过对放疗计划的 DVH 指标的分析，在GTV 和 CTV 相同的情况下，加用腹带、减少呼吸移动度等措施后，PTV 较对照组缩小（56.019.0）%，平均缩小 41.0%（P0.01） ；V20 下降（8.04.0）%，平均下降 7.3%（P0.01） ；脊髓剂量下降（11.59.5）%，平均下降 9.0%（P0.05） ；心脏剂量下降（18.516.5）%,平均下降 16.0%（P0.05） 。而且经过缩小 PTV 后的放疗计划的设计难度也有所降低。 2.3 摆位误差（与定位验证

11、片比较） 见表 1。经过第 2 次摆位后患者的平均摆位误差在 X 和 Y 方向的分别减少了（2.52.0） mm 和(1.00.5) mm (P0.05)。表 1 验证前后摆位误差 3 讨 论 当前放疗已进入了精确定位、精确计划、精确治疗的“三精”时代,如何实施精确的治疗是确保放疗计划实施的关键,否则以前的努力将变得毫无价值,不但可能使肿瘤漏照,也可能使重要器官受到超量照射。如何验证照射野的准确性一直是放疗无法解决的难点。放疗过程中能对放疗靶区精确性产生影响的因素很多，除系统固有误差外，人体器官的不自主运动和不同的充盈状态引起的移位、摆位误差、治疗中肿瘤体积的变化等是引起放疗误差的常见原因。肺

12、癌放疗过程中，由于呼吸、心跳运动引起的放疗误差最大。以往在设计放疗计划时为确保照射野能够完全包括靶区而额外扩大照射野，这种方法可能引起较多正常组织受到过量照射，增加并发症，而且剂量限制性器官的存在使射野难度增加，肿瘤靶区无法达到根治量 2-3 。以往通过验证片验证照射野准确性的方法费时费力，无法观察整个器官运动周期中靶区移位情况。目前国际上最先进的直线加速器治疗机已经开始装备 EPID，该系统是近年来才发展起来的用于射野定位和验证、减少照射误差的新技术3-4 。其图像处理的显著特点是可以将模拟定位机定位片和治疗计划系统输出的 DRR 图像与加速器治疗的实时验证图像进行对比，尤其是使用“双图全览

13、”功能可以很方便地判断误差。而 EPID 除了用于射野验证外，还可用于直线加速器的常规质量保证和质量控制。 从我科的研究结果来看，胸部是放疗误差最大的部位，这与呼吸和心跳运动、体位重复性差、皮肤易牵拉变形等因素有关。正常呼吸运动中下肺病灶的呼吸移动度可达 2530 mm，肺尖部病灶也可达 10 mm，采取限制呼吸幅度的措施后，下肺的移动度仍可达 1015 mm5-6 。目前对不能手术的肺癌患者以放化疗综合治疗为主，虽然局控率提高，生存期有所延长，但由于适形放疗和普通放疗相比使肺受到低剂量照射的体积显著增加，而反复化疗也会产生心肺损伤，二者起到协同作用，发生严重放疗并发症尤其是致死性放射性肺炎的

14、机会增加。虽然有些先进的放疗设备上配备了呼吸门控和图像引导设备，但由于设备价格昂贵，治疗费用高，无法在临床上广泛应用。使用 EPID 配合限制呼吸等措施合理缩小安全边界，进而减少 V20 的体积，在不影响疗效的情况下可使心、肺、脊髓的照射体积和照射剂量显著减少，是比较合理的选择。利用EPID 能提示误差产生的常见原因，通过对误差的分析，能将临床常见误差消灭在萌芽状态，在无法给每个照射野进行验证的情况下减少误差。 【参考文献】 1 胡逸民，杨定宇.肿瘤放射治疗技术学M.北京：北京医科大学、中国协和医科大学联合出版社， 1999：124. 2 Ekberg L, Holmberg O, Wittg

15、ren L，et al. What margins should be added to the clinical target volume in radiotherapy treatment planning for lung cancer? J. Radiother Oncol, 1998, 48(1):71-77. 3 Erridge SC, Seppenwoolde Y, Muller SH, et al. Portal imaging to assess set-up errors, tumor motion and tumor shrinkage during conformal radiotherapy of non-small cell lung cancer J. Radiother Oncol, 2003, 66(1):75-85. 4 管 峦，刘 凌，孙凌飞,等.应用电子射野影像系统（EPID）提高放疗摆位精确性的临床研究J.中国医师杂志，2006，8(12)：1688-1690. 5 于甬华，吴玉芬，郭守芳,等.呼吸运动对周围型肺癌位置的影响及其数学模型的建立J.中华放射肿瘤学杂志，2004，13(2)：83-84. 6 吴开良，蒋国梁，王 鹏,等.肺癌三维适形放射治疗靶体积确定的影响因素J.中华放射肿瘤学杂志，2003，12(3)：188-191.