頭頸部腫瘤調(diào)強(qiáng)放療中擺位偏差的測量與分析

1、頭頸部腫瘤調(diào)強(qiáng)放療中擺位偏差的【論文集】測量與分析    【關(guān)鍵詞】  頭頸部腫瘤；擺位誤差；電子射野影像裝置；數(shù)字重建圖像    【Abstract】 AIM: To measure the setup error in the intensity modulated radiation therapy (IMRT) for headneck neoplasms, and to analyze the margin between the clinical target volume (CTV) and plan

2、ning target volume (PTV). METHODS: Seventysix patients with headneck neoplasms  were choosed at random.  The portal films were screened using the electronic portal imaging device (EPID), and the error was analyzed through comparing the portal film with the digitally reconstruced radiograph

3、s (DRR) in the treatment planning system (TPS). RESULTS: The setup errors were (-0.62±1.46) mm,(-0.41±1.54) mm,(-0.31±1.67) mm and the margins were 2.27 mm, 1.87 mm, 1.98 mm in lateral, cranialcaudal and ventraldorsal directions respectively. CONCLUSION: For the patients with headneck

4、 neoplasms undergoing the IMRT, the margins between the CTV and the PTV should be 2.5 mm in the lateral direction, and 2 mm in cranialcaudal and ventraldorsal directions. Moreover, with the treatment time goes by, the error varied irregularly.    【Keywords】 head and neck neoplasms; se

5、tup error; electronic portal imaging device (EPID); digital reconstructedly radiograph (DRR)    【摘要】目的： 測定頭頸部腫瘤在調(diào)強(qiáng)放射治療中的擺位偏差，分析計(jì)劃設(shè)計(jì)中從臨床靶區(qū)（CTV）到計(jì)劃靶區(qū)（PTV）的外擴(kuò)邊界. 方法： 隨機(jī)抽取76名頭頸部腫瘤患者，在治療時(shí)用電子射野影像裝置（EPID）拍攝射野片，將射野片和計(jì)劃系統(tǒng)中的數(shù)字重建射野（DRR）圖像片進(jìn)行誤差比較.  結(jié)果： 在左右、頭腳、腹背方向的擺位誤差分別是(-0.62±1.46)

6、60; mm，(-0.41±1.54)  mm，(-0.31±1.67)  mm，外擴(kuò)邊界分別是2.27  mm，1.87  mm，1.98  mm. 結(jié)論： 對于頭頸部調(diào)強(qiáng)治療的患者，CTV到PTV的外放邊界在左右方向需要2.5 mm，頭腳方向和腹背方向需要2 mm.并且隨著治療時(shí)間的遞進(jìn)，擺位誤差沒有規(guī)律性的變化.    【關(guān)鍵詞】 頭頸部腫瘤；擺位誤差；電子射野影像裝置；數(shù)字重建圖像      0引言    放

7、射治療過程中患者的擺位偏差是影響精確治療的關(guān)鍵因素，越是精確的放射治療，對照射體位和照射野的準(zhǔn)確性要求越高. 了解擺位偏差的大小和來源對減少擺位偏差和確定照射野合適的外放邊界是非常有意義的. 本研究對電子射野影像裝置(electronic portal imaging  device, EPID)拍攝的患者治療射野圖像與計(jì)劃系統(tǒng)所生成的數(shù)字重建射野圖像（digital reconstructed radiography, DRR）進(jìn)行了比較,對調(diào)強(qiáng)放射治療（intensity modulated radiation therapy, IMRT）的頭頸部腫瘤的擺位偏差進(jìn)行測量和誤差分析

8、，并且計(jì)算出計(jì)劃設(shè)計(jì)時(shí)從臨床靶區(qū)（clinical target volume ,CTV）到計(jì)劃靶區(qū)（planning target volume, PTV）的外擴(kuò)邊界的具體數(shù)值.    1材料和方法    1.1材料200411/200509隨機(jī)抽取江蘇省腫瘤醫(yī)院放療科住院患者76例，年齡468（中位45）歲，其中鼻咽癌57例，頭頸部腫瘤19例，包括喉癌、腦瘤、腮腺瘤等. 熱塑面罩及底板，比利時(shí)Orfit公司產(chǎn)品；MX8000螺旋CT，荷蘭Philips公司產(chǎn)品；放療專用激光系統(tǒng)，德國Lap公司產(chǎn)品；23EX醫(yī)用直線加速器(配備12

9、0 葉多葉光柵)，Eclipse治療計(jì)劃系統(tǒng)，模擬定位機(jī)，Portal Vision TM型電子射野影像裝置，圖像分析軟件Vision6.1均為美國Varian 公司產(chǎn)品.    1.2方法&1      1.2.2圖像獲取和比較DRR圖像是誤差比較的基準(zhǔn)，在做定位CT時(shí)，掃描范圍從頭頂部到鎖骨下端下3 cm4 cm，以層厚5 mm，層距5 mm平掃，通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將圖像傳輸?shù)接?jì)劃系統(tǒng)中. 治療計(jì)劃完成后，設(shè)計(jì)和治療野同中心的驗(yàn)證野，正前野和左側(cè)野，大小15 cm×15  cm，每個(gè)野分別設(shè)置為骨窗

10、和軟組織窗的效果，得到DDR圖像存儲到圖像工作站上. EPID圖像是誤差比較的參考圖像，在加速器治療時(shí)，出束前通過放療網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)調(diào)出驗(yàn)證野計(jì)劃，設(shè)置機(jī)器跳數(shù)為2 Mu，劑量率調(diào)整到100 Mu/s，設(shè)置機(jī)架為0度和90度，啟動EPID裝置，出束拍下射野圖像，存儲到圖像工作站中.    用圖像處理軟件Vision 6.1對圖像進(jìn)行分析，在每個(gè)患者的文件目錄下，存儲了DRR圖像和EPID圖像. 在系統(tǒng)中設(shè)為兩個(gè)窗口，一個(gè)放置重合在一起的圖像，另一個(gè)放置EPID圖像. 按照射野邊界匹配兩幅需要比較的圖像，使得兩幅圖像基本吻合. 在EPID圖像中勾畫比較明顯的骨性解剖標(biāo)記點(diǎn)

11、，例如，在正野圖像中勾畫鼻中隔、眼眶等，在側(cè)野中勾畫蝶竇、枕骨、椎體前弓、后弓、椎體后緣等. 在重合的兩副圖像中就顯示所勾畫的標(biāo)記點(diǎn)，比較EPID圖像中解剖標(biāo)記點(diǎn)和DRR圖像中相應(yīng)解剖點(diǎn)的位置差異，就得到該平面二維方向上的位置偏移. 1.2.3擺位誤差的分析擺位偏差來源于分次治療擺位過程的系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差，用所有誤差的平均值表示系統(tǒng)誤差，用所有誤差的標(biāo)準(zhǔn)差表示隨機(jī)誤差1. 分析誤差數(shù)值時(shí)采用國際輻射單位及測量委員會（ICRU）62號報(bào)告2中的坐標(biāo)系，采用矢量表示各方向上的偏移，分別是X（lateral）表示左右方向，左方向?yàn)檎?，Y(cranialcaudal)表示頭腳方向，頭方向?yàn)?/p>

12、正，Z(ventraldorsal)表示腹背方向，腹方向?yàn)檎? 使用統(tǒng)計(jì)軟件Spss10.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析.    2結(jié)果    2.1擺位誤差的計(jì)算統(tǒng)計(jì)分析的誤差中X，Y，Z分別代表了左右，頭腳，腹背方向的誤差數(shù)值，其中第1組數(shù)據(jù)表示76例患者第1次治療時(shí)的EPID片和DRR片比較的誤差，第2組數(shù)據(jù)表示所有的測量數(shù)據(jù)除去第1次測量數(shù)據(jù)后的EPID片和DRR片比較的誤差，第3組數(shù)據(jù)表示所有的測量數(shù)據(jù)的EPID片和DRR片比較的誤差. 正負(fù)號表示其矢量性（表1）.表1所有患者統(tǒng)計(jì)分析的擺位誤差數(shù)值 對8例患者統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果（圖1），每隔1

13、wk進(jìn)行1次拍片，共32次治療，每人有7組數(shù)據(jù)，將8例患者的第1次到第7次的數(shù)據(jù)分別進(jìn)行分析，得到每次治療時(shí)的x±s. X，Y，Z分別代表左右，頭腳，腹背方向的誤差數(shù)值；每幅圖中的點(diǎn)表示每次的平均值，豎線表示（x±s）.    2.2CTV和PTV間應(yīng)擴(kuò)邊界的計(jì)算Stroom等3采用DVH和靶區(qū)覆蓋可能性分析,指出為保證至少95%的劑量包含99%體積的CTV，CTV到PTV邊界至少應(yīng)為（2+0.7）mm（其中數(shù)據(jù)取正值，不帶有方向性），用表1中第3組所有的誤差測量數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得到X2.27 mm，Y1.87 mm，Z1.98 mm. 

14、;   3討論    ICRU50號報(bào)告提出光子線照射的靶體積概念,主要包括實(shí)體腫瘤區(qū)(gross tumor volume, GTV), CTV和PTV 4. ICRU62號報(bào)告又對此進(jìn)行了補(bǔ)充,指出PTV是一個(gè)集合概念,指所有可能幾何變化所確定的,使由此所設(shè)定野的大小和分布能使CTV獲得規(guī)定劑量的容積,包括CTV本身、照射中患者器官移動(internal target volume, ITV)以及由于日常擺位不確定引起的治療中靶位置和靶體積變化(set up margin, SM)等因素引起的擴(kuò)大照射的組織范圍2.   

15、  對采用適形放療、使用多葉光柵的患者,其照射野中心移位誤差嚴(yán)格控制在3 mm 以內(nèi)5，說明設(shè)備的精度很高；而隨機(jī)誤差在1 mm左右，說明每次擺位的重復(fù)性高. 結(jié)果表明擺位所帶來的偏差主要來源于隨機(jī)誤差.    從表1數(shù)據(jù)可看到，單方向誤差3 mm的在10%以內(nèi)，只有極個(gè)別的幾個(gè)數(shù)值超過了5 mm. 本研究是對頭頸部腫瘤進(jìn)行研究，調(diào)強(qiáng)治療屬于精確治療，對擺位的要求很高，若拍片時(shí)發(fā)現(xiàn)誤差>3 mm，就到模擬機(jī)重新核實(shí)，保證體位一致性，確保治療效果. 通過圖1可以發(fā)現(xiàn)，三個(gè)方向的系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差沒有隨著治療時(shí)間的遞進(jìn)，逐漸變大或是變小，沒有規(guī)律性的變

16、化. 分析原因可能是對于有的患者，在治療過程中體質(zhì)量減輕，導(dǎo)致面罩不能很好的和身體保持一致，帶來擺位的不準(zhǔn)確，但有些患者體質(zhì)量沒有變化，并且在治療過程中始終保持體位的精確性，這樣誤差就很小.    頭頸部腫瘤的調(diào)強(qiáng)治療中，靶區(qū)和危及器官之間很鄰近，照射靶區(qū)的精確性是療效的保障. 我們使用EPID驗(yàn)證系    【參考文獻(xiàn)】    1 戴建榮.射野影像系統(tǒng)A/胡逸民. 腫瘤放射物理學(xué)M. 北京： 原子能出版， 1999:463-466.    2 Commission on Radiation Units and Measurements(ICRU) R. Reports 62. ICRU Publications，1999:1097-1120.     3 Stroom JC, Boer HC, Huizenga HK, et al. Inclusion of geometrical uncertainties in radiotherapy treatment， planning by means of coverage probability J. Radi