锥形束CT在肺癌精确放疗摆位中的临床应用研究

目的：本研究应用Varianix加速器机载影像系统（OnBoardImagerOBI）实时采集的患者锥形束CT（CBCT）图像，与计划CT图像进行匹配，比较热塑体膜与真空垫固定技术对减少摆位误差的优劣性，了解肺癌放疗时的摆位误差分布情况，验证放疗技术的准确性，以及减少摆位误差对肺癌精确放疗时靶区剂量的影响，并为正确设定计划靶区（PTV）外放边界提供参考依据。方法：依据筛选标准在山西医科大学第一医院放疗科于2010年6月～2011年7月期间接受三维适形（3D-CRT）或适形调强放疗（IMRT）的肺癌患者中，选择20例患者进行临床实验研究。患者分别采用体部固定架及热塑膜或真空垫固定，于PET/CT机（GEDiscoveryVCT）定位、扫描获得计划CT影像，通过局域网将CT影像传输到VarianEclipse三维治疗计划系统。在Varianix医用直线加速器上放疗摆位完成后，获取患者的千伏级锥形束CT（KVCBCT）影像，利用KVCBCT系统的自动匹配及手动匹配功能，用将采集的CBCT图像数据和计划CT数据进行比对，得到患者在左右（LR）、头脚（SI）和前后（AP）三个方向上的摆位误差，如果三个方向误差均≤3mm，即按放疗计划进行照射；如果任一方向误差>3mm，则在线校正后进行照射。患者一般在治疗前3次均行KVCBCT扫描，以后每周1次。选取患者第1次获得的CBCT图像，由同一放疗医师在计划CT和CBCT图像中勾画靶区，然后在三维治疗计划系统中自动计算靶区体积。根据剂量体积直方图（DVH图）得到每个患者CT和CBCT两个治疗计划的GTV、PTV、双肺V20、平均肺剂量Dmean和脊髓最大受量。采用SPSS13.0统计软件分析所有肺癌患者的摆位误差数据，计算所有分次摆位误差的平均值和标准差，采用Wilcoxon符号秩和检验分析校正前后摆位误差差异，又因其n>50，用正态近似法作Z检验，P<0.05为差异有统计学意义。统计校正前后的误差数据，采用二参数法计算临床靶区体积（CTV）到计划靶区体积（PTV）的外放边界（MPTV）。三维方向的误差（平移误差）分别用X、Y、Z轴代表患者身体的左右、头脚和前后方向，旋转误差以U、V、W表示。旋转误差对MPTV的影响尚在研究中，目前还没有角度外放公式。结果：1.20例肺癌患者总共接受274次校正前后千伏级锥形束CT扫描，其中第1次扫描（校正前）146次，第2次扫描（校正后）128次。在X、Y、Z轴三个方向误差≤3mm的次数（％）在校正前分别为49（33.6％）、36（24.7％）、71（48.6％）；校正后分别为123（96.1％）、121（94.5％）、125（97.6％）。在274次KVCBCT扫描中，三维方向误差差值均≤5mm的次数（％），在校正前、后分别为66（45.2％）、124（96.8％）；三维方向误差差值均≤3mm的次数（％），在校正前、后分别为19（13.0％）、120（93.7％）。2.20例肺癌患者总共接受274次校正前后千伏级锥形束CT扫描，在X、Y、Z方向上系统误差（均数）±随机误差（标准差）校正前分别为（1.16±5.39）、（2.82±7.08）、（-2.23±4.76）mm，校正后分别为（0.57±1.50）、（1.12±2.39）、（-0.73±1.89）mm。U、V、W方向上摆位误差分别为（0.72±1.23）、（0.06±1.12）、（0.12±0.97）°，旋转误差一般不超过3°。3.PTVCBCT体积比PTVCT体积平均减少37.3cm3。4.PTVCBCT体积减小使放射性肺损伤指标和脊髓最大受量得以减小。双肺V20数值平均减小3.1％，平均百分数为23.6％；双肺Dmean数值平均减小196.6cGy，平均百分数为28.2％；脊髓最大受量平均减小1238.4cGy，平均百分数为31.2％。结论：1.热塑体膜体位固定技术可提高放疗摆位精度，在左右、头脚及前后3个方向的摆位误差均较真空垫固定技术减小。2.千伏级锥形束CT进行在线校正后，三维方向的平移摆位误差基本控制在3mm内。3.肺癌患者在X、Y、Z方向上计划靶区外放边界（MPTV）校正前后分别为：X=6.1mm，Y=10.6mm，Z=7.8mm（校正前）；X=2.19mm，Y=3.91mm，Z=2.78mm（校正后），较目前临床外放边界减小。4.应用CBCT可减小计划靶区的外放边界，使正常组织照射剂量减少，从而使正常组织放射性损伤的发生率降低。