实时图像引导系统对乳腺癌保乳术后放疗摆位误差的影响

材料与方法

临床资料

选取2020年10月至2021年12月就诊于天津医科大学肿瘤医院并经病理学确诊乳腺癌保乳术后行图像引导VMAT患者20例，随机分为对照组10例和试验组10例，其中左乳腺癌9例、右乳腺癌11例。患者年龄为41～65岁，中位年龄为52岁。入组标准：1）患者KPS评分>70分；2）患侧上肢上举和外展运动功能良好且腋窝无积液；3）无第二原发性肿瘤。

本研究获得本院伦理委员会批准（批件号：bc20-20008）及患者的知情同意。

 方法

1、CT定位  

患者均仰卧位于Medtec乳腺托架上，调整支架角度使患者胸壁与CT床面保持水平，患者双侧手臂上举置于肘托、臂托内，手臂自然放松充分暴露乳腺和胸壁。

患者头部枕于头枕上，双眼正视上方天花板，下颌上抬，暴露颈部区域。CT定位标记点的头脚方向置于乳头水平处，水平方向以腋前线为准，左右方向定于锁骨中线处。横断面激光线使3个标记点位于同一层面。

2、 参考铅点放置  

为获得更好的定位精度，在患者胸部放置4个参考铅点。乳头水平线与患侧锁骨中线交点定为基准点。沿基准点向胸骨方向旁开8cm于体表描画出十字线标记为A点；过A点平行体中线向头部方向5cm标记为B点；于AB中点垂线向患侧旁开3cm标记为C点；过C点平行体中线向头部方向5cm标记为D点。在各点十字线交叉处黏贴参考铅点。测量模体表面射野中心轴位置对剂量分布的影响，结果与无铅点的差别<1%符合临床要求。

3、 CT扫描 

嘱患者平稳呼吸，注射碘伏醇进行增强扫描，扫描范围为上界胸锁关节下2cm，下界为健侧乳腺皱襞下2cm。患者CT扫描条件为120kV，280mAs，层厚2mm。所得图像以DICOM格式传输至Pinnacle三维治疗计划系统。

4、靶区计划设计  

利用计划系统勾画临床靶区（clinical target volume，CTV）并向三维方向外扩5mm 生成计划靶区（planning target volume，PTV），且不超出患者外轮廓；治疗计划共2个360°弧形野；剂量方案为42.56Gy/2.66Gy/16f，瘤床后续加量9.60Gy/2.40 Gy /4f；治疗计划确认后传至医科达Infinity直线加速器。

5、 IGPS图像采集 

IGPS图像引导放疗定位系统（江苏瑞尔医疗科技有限公司）采用立体平面成像技术，通过CT重建靶区DRR图像与采集图像匹配，计算摆位误差并调整治疗床校正靶区位置。放疗前按医嘱摆位，在患者体表点A、B、C、D黏贴参考铅点后行IGPS图像采集。采集参数：球管电压110~120kVp，电流100~200mA，曝光时间100ms；采集期为20次治疗期间；通过软件计算图像中胸骨及肋骨偏差值得到摆位误差，同时通过比较两组图像中的对应参考铅点的坐标进行位置验证。

6、摆位误差及其剂量学变化 

对照组每日放疗时行IGPS图像引导，获得治疗前摆位误差、校正后残余误差及治疗后的摆位误差；试验组每日获得治疗前摆位误差、治疗中摆位误差及治疗后的摆位误差。行IGPS 图像采集获得左右（LR）、腹背（AP）、头脚（SI）三维方向摆位误差（如患者旋转误差>3°需重新摆位再行IGPS扫描），纠正误差后再次行IGPS图像采集获得残余误差，摆位误差<2mm允许开机治疗。将每例患者治疗结束时的摆位误差导入原治疗计划，重新计算剂量，模拟误差的影响。比较对照组和试验组的摆位误差，摆位误差影响下的肿瘤区（gross tumor volume，GTV）、CTV剂量处方体积，心脏平均剂量，患侧和健侧肺、全肺的平均剂量及V5 Gy（%）、V20 Gy（%）。

统计学分析

采用SPSS17.0软件进行统计学分析。计数资料采用例数或百分比表示，采用X2检验比较组间差异；计量资料采用正态性检验，组间比较采用t检验，非正态性分布数据采用秩和检验。以P<0.05为差异具有统计学意义。

对照组与试验组摆位误差比较

试验组患者CT扫描时4个参考铅点成像及IG-PS采集结果清晰显示（图1，2）。对照组和试验组患者在治疗前LR、AP、SI方向摆位误差分别为（3.58±2.35）mm和（3.51±2.08）mm、（4.44±3.62）mm和（4.23±2.17）mm、（2.85±2.36）mm和（2.99±1.90）mm；对两组各10例患者在采集期行20次治疗，三个方向摆位误差≤3mm的比例分别为43%（86/200）和47%（94/200）、34%（68/200）和40%（80/200）、56%（112/200）和51%（102/200），两组的摆位误差大小比较差异均无统计学意义（t=0.32、0.88、0.66，P=0.75、0.38、0.51）。

图1  CT扫描正位片中A至D参考铅点

A.B：参考DRR图像；C，D：实时图像；黑色箭头为4个参考铅点位置

图2 IGPS图像引导投影图

对照组治疗前、后摆位误差比较

对照组患者治疗后，在LR、AP、SI方向摆位误差分别为（2.64±1.62）、（3.15±1.50）、（2.49±1.70）mm，与治疗前摆位误差比较差异均具有统计学意义（t=5.41、7.23、2.09，均P<0.05）。

试验组患者治疗中及治疗后摆位误差比较

试验组患者在治疗前行IGPS图像引导校正摆位误差，治疗中摆位误差在LR、AP、SI方向分别为（2.07±1.65）、（2.29±1.93）、（1.98±1.49）mm，与治疗前比较差值符合正态分布（W=0.99、0.97、0.99，P=0.21、0.11、0.36），治疗前与治疗中误差大小比较差异均具有统计学意义（t=7.27、8.99、5.71，均P<0.01）；治疗后摆位误差分别为（1.85±1.22）、（1.78±1.26）、（1.67±1.27）mm，与治疗中摆位误差比较差异均有统计学意义（t=2.11、3.30、2.25，均P<0.05）。

两组患者治疗后摆位误差比较

治疗后，试验组患者在LR、AP、SI方向误差≤3mm 占比多于对照组，两组进行比较差异均具有统计学意义（x²=21.07、60.76、33.63，均P<0.01，表1）；两组患者在LR、AP、SI方向摆位误差比较差异均具有统计学意义（t=6.36、10.35、5.60，均P<0.01）。治疗前后两组患者摆位误差的比较见图3。

图3 两组患者LR、AP、SI方向摆位误差的比较

两组患者靶区及重要危及器官剂量学比较

将两组患者摆位误差导入虚拟计划，结果显示两组患者在GTV和CTV处方剂量覆盖体积、心脏平均剂量、患侧肺受照剂量和V5 Gy（%）、V20 Gy（%）、健侧肺平均剂量、全肺的平均剂量及V20 Gy（%）进行比较差异均具有统计学意义（均P<0.05）；在健侧肺及全肺的V5 Gy（%）的比较中差异均无统计学意义（均P>0.05）。见表2。

表2 两组患者靶区及重要危及器官剂量学的比较

乳腺癌保乳术后放疗时摆位误差较大以及投照过程中患者不自主的移位造成靶区照射剂量不足，常引起复发；靶区摆位误差大易导致射线投照脱靶，进而使周围正常组织受照剂量较高，引起放射性肺炎等严重并发症。

研究显示，放疗时心脏超剂量照射引发的放射性损伤也在增多。一直以来锥形束CT （cone beam CT，CBCT）多用于校正乳腺癌放疗的摆位误差，虽然CBCT成像较清晰，但存在一定的辐射损伤，而目前无辐射损伤影响的光学表面成像系统引导的乳腺癌放疗应用也较多。

本研究显示，通过软件计算IGPS图像中胸骨及肋骨的偏差值获得摆位误差，并使用图像中的参考铅点进行验证，可缩短图像采集时间，提高校正结果可信度。但IGPS图像引导定位系统在应用过程中也发现一些不足，如在图像中出现肋骨、椎体等高密度影，校正时骨性结构高密度影与软组织、肺等低密度影重叠，从而造成首次校正耗时较长，部分入组老龄患者因依从性较差，导致比青年和中年患者的摆位误差高。Badakhshi等研究显示，依从性差较依从性佳的患者局部复发风险增加5倍，对依从性差的乳腺癌保乳术后患者放疗时限制体位移动方法还需继续研究总结。

本研究对比治疗结束后两组患者行IGPS验证显示，试验组患者在LR、AP、SI方向摆位误差大小≤3mm 比例多于对照组，增加出束过程中IGPS图像扫描可明显减小分次内摆位误差。本研究还发现，对比两组患者靶区摆位误差虚拟计划下的靶区剂量、覆盖范围及重要器官受照剂量，试验组的剂量学参数优势明显。但因本研究纳入病例数较少，结果的准确度需收集更多的病例来进一步证实。IGPS系统单次成像剂量为0.2~1.0mGy，而一次CBCT成像的平均剂量相当于0.52cGy。IGPS图像采集具有辐射剂量低的优势，并可取得与CBCT摆位误差校正相近的临床效果。在临床上，乳腺癌保乳术后每日行IGPS 图像引导校正是安全的。

综上所述，IGPS图像引导定位系统，在治疗前校正一次摆位误差的基础上增加一次治疗中实时的摆位误差校正，可降低乳腺癌保乳术后患者每日放疗过程中的三维方向分次间摆位误差，保证VMAT靶区照射剂量的精准度，降低靶区周围重要危及器官不必要的照射，较目前临床上常规使用的CBCT校正摆位误差具有明显的临床获益，且临床应用是安全、快速的。但本研究存在病例数少、患者胸骨及患侧乳腺边缘黏贴铅点位置具有重复性等不足，尚需进一步完善。将来可考虑将保乳术后VMAT分割为若干个弧形野，同时对黏贴铅点位置重复性、深吸气屏气技术进行研究。