光学体表监测系统在乳腺癌改良根治术后放疗中的应用研究

目的 利用光学体表监测系统（optical surface monitoring system,OSMS）对颈胸一体架固定下乳腺癌改良根治术后放疗患者进行辅助摆位,研究其对锁骨上下区摆位误差及肩锁关节摆位重复性的影响。方法 选取2021年5月至8月于中国医学科学院北京协和医学院肿瘤医院接受乳腺癌改良根治术后放疗的患者32例,通过OSMS辅助摆位,应用“Treatment”功能校正患者手臂等部位位置和身体角度以提高摆位精准性。治疗过程中使用OSMS辅助摆位（OSMS辅助摆位组）和仅使用体表标记线常规摆位（常规摆位组）依次交替进行,将加速器机载锥形束CT(cone-beam CT,CBCT)扫描获取的图像与模拟定位CT图像进行配准,记录患者X（左右方向）、Y（头脚方向）和Z（腹背方向）轴以及3个绕轴旋转方向Rx、Ry和Rz的摆位误差,并分别测量肩锁关节的移动幅度和三维空间位移,对误差值进行分析计算。统计学分析采用配对样本t检验与秩和检验。结果 入组32例病例,共行142次CBCT扫描和142次OSMS+CBCT扫描。OSMS辅助摆位组和常规摆位组在X、Y以及Z轴方向上的平移摆位误差分别为（...     

深吸气屏气和自由呼吸状态在乳腺托架固定下全乳调强放疗中的摆位误差研究

目的 比较乳腺癌保乳术后深吸气屏气(DIBH)与自由呼吸(FB)状态下放疗的摆位误差。方法 回顾性分析 2016年4月至 2018年6月在中国医学科学院肿瘤医院接受保乳术后采用DIBH技术行全乳放疗的左侧乳腺患者 30例,并选取 30例自由呼吸状态下接受全乳放疗的乳腺癌患者作为对照。比较放疗计划系统CT图像与放射治疗期间锥形束CT的位移,确定摆位误差,并计算临床靶体积(CTV)外扩至计划靶体积(PTV)的边界。摆位误差的比较采用t检验。结果 全组患者共拍摄锥形束CT图像318套,平均每人(5.1±1.1)套。FB患者摆位误差在x轴、y轴和z轴的位移分别为(2.2±1.7) mm,(3.1±2.5) mm,(3.3±2.3) mm。DIBH患者摆位误差在x轴、y轴和z轴的位移分别为(2.1±1.6) mm,(2.6±1.7) mm,(2.5±2.1) mm。在y轴和z轴方向,DIBH患者的位移显著小于FB患者(P=0.015、0.004),两组患者在x轴方向位移无明显差别(P=0.294)。DIBH患者CTV至PTV在x轴、y轴和z轴方向外扩边界分别为6.2、7.3、7.8mm。DIBH组放疗第一周与后续放疗、不同体重指数(BMI)的摆位误差无差别。结论 乳腺癌保乳术后全乳放疗时,DIBH技术摆位误差小于FB,推荐DIBH放疗的CTV至PTV的外扩边界为 6~8mm。     

左侧乳腺癌保乳术后采用深吸气屏气放疗技术的应用与摆位误差

目的 了解左侧乳腺癌保乳术后采用深吸气屏气(DIBH)技术行全乳放疗(WBI)的治疗时间与放疗计划的相关性,明确放疗分次间重复性,观察治疗时心脏位置及剂量学变化,计算DIBH技术对左侧乳腺癌术后WBI摆位误差的影响。方法 前瞻性入组15例左侧乳腺癌保乳术后行WBI的患者,符合DIBH控制要求。比较治疗时间与计划射野数和跳数的关系,采用CBCT计算放疗分次间的摆位误差及PTV外放边界。将CBCT与计划CT图像融合,以验证放疗时心脏位置和剂量的准确性。组间数据行非参数Firedman检验。结果 采用DIBH技术放疗的平均单次治疗时间为4.6 min,治疗时间与调强野最大子野数、总子野数和总跳数相关。平均心脏位移体积为19.1 cm³(3.8%),CBCT与计划CT的心脏Dmean相差5.1 cGy,心脏V5-V30差异无统计学意义(P>0.05)。摆位误差的系统误差(Σ)和随机误差(σ)在左右、头脚、前后方向上分别为1.9、2.1、2.0 mm和1.3、1.3、1.4 mm。三维外扩的最小边界左右、头脚、前后方向上分别为5.7、6.2、6.0 mm。结论 左侧乳腺癌保乳术后采用DIBH技术行WBI未明显延长治疗时间,且治疗时间与放疗计划相关。DIBH技术各治疗分次间重复性良好,起到了保护心脏的作用。     

乳腺癌术后调强放疗颈胸一体固定的摆位误差分析

目的 探讨使用颈胸一体架(膜)对乳腺癌术后放疗患者体位固定的效果。方法 前瞻性入组32例乳腺癌术后放疗患者,均使用颈胸一体架(膜)进行体位固定,采用调强放疗技术照射乳腺/胸壁和锁骨上下区,并在放疗中进行锥形束CT(CBCT)位置验证,分别配准乳腺/胸壁靶区和锁骨上下区靶区。对239次CBCT图像的摆位误差和上下靶区位置一致性进行分析。结果 左右、头脚、腹背方向乳腺/胸壁的平移摆位误差分别为(1.84±2.36)、(1.99±2.48)、(1.75±1.86)mm,锁骨上下区的平移摆位误差分别为(1.98±2.44)、(1.98±2.48)、(1.71±1.79)mm。每个病例每次CBCT扫描的乳腺/胸壁与锁骨上下区平移误差的差值在x、y、z方向分别为(0.38±0.66)、(0.07±0.41)、(0.45±0.92)mm。结论 乳腺癌术后放疗患者采用颈胸一体架(膜)进行体位固定,摆位误差小,乳腺/胸壁和锁骨上下区靶区位置有很好的一致性。     

自制“倾倒式”治疗床减小胸腹部肿瘤放疗摆位误差可行性与有效性

目的 CT模拟定位和放疗过程中均使用自制“倾倒式”治疗床进行摆位,探讨其减小摆位误差的可行性和有效性。方法 选取 2016年3-9月于肿瘤医院进行放疗的 22例胸腹部肿瘤患者,根据是否使用“倾倒式”治疗床随机分为2个组,每组 11例。试验组使用“倾倒式”治疗床实现患者由直立位转换至仰卧位,对照组采用常规的患者自主仰卧位。所有患者均在自主呼吸的状态下接受定位CT扫描,根据IGRT协作组的规范化建议进行图像配准。记录并分析CBCT扫描平移误差和旋转误差配准数据,根据“四参数模型”计算2个组摆位误差。结果 试验组x、y、z轴向平移误差和范围分别为(-0.012±0.128)、(0.272±0.123)、(0.089±0.105) cm和 0.29~0.70、0.23~0.70、0.14~0.53 cm,对照组的分别为(0.006±0.198)、(-0.108±0.396)、(-0.096±0.176) cm和 0.27~0.75、0.56~2.08、0.34~0.89 cm。结论 自制“倾倒式”治疗床可以提高胸腹部肿瘤放疗的摆位重复性,减少摆位误差,尤其是y轴向上的摆位误差。     

光学体表引导技术提高颅内转移瘤大分割放疗准确性研究

目的 探讨光学体表引导摆位对于颅内转移瘤放射治疗精度的提高作用。方法 收集于中国医学科学院肿瘤医院拟行大分割放疗的颅内转移瘤患者19例,采用头颈肩联合开放式面罩固定。第一次治疗使用体表标记线辅助摆位（简称标记线摆位）,行锥形束CT（CBCT）扫描六维位置校正后采集体表轮廓作为后续治疗的参考图像。后续治疗分次随机分为标记线摆位（85分次）和光学体表引导摆位（简称光学摆位,101分次）。每分次治疗时均记录光学体表监测数据并采集CBCT图像进行验证。比较采用两种摆位方法患者的六维误差数据,用$\bar{x}±s$表示。在采用标记线摆位的分次,比较光学体表监测和金标准CBCT两种测量方法的相关性和一致性。使用Pearson相关分析法分析相关性,Bland‐Altman法检验两者的一致性。结果 两种位置验证方式的左右、头脚、腹背3个方向平移误差以及俯仰、翻滚、旋转3个角度的旋转误差相关系数分别为0.91、0.70、0.78、0.75、0.85、0.77（P<0.01）,且两种方法的测量结果呈正相关,六组数值95%一致性限度范围分别为-0.29~0.19 cm（左右）、-0.25~0.25 cm（头脚）、-0.27~0.19 cm（腹背）、-1.76°~1.76°（俯仰）、-1.54°~1.60°（翻滚）、-2.18°~1.69°（旋转）,均<3 mm/3°。与标记线摆位相比较,光学摆位三维误差从（0.35±0.16）cm降低到（0.14±0.07）cm。结论 光学体表监测误差和CBCT误差具有很好的相关性和一致性。光学摆位可减小开放式面罩固定下颅内转移瘤放疗分次间摆位误差。     

光学体表引导技术提高颅内转移瘤大分割放疗准确性研究

目的 探讨光学体表引导摆位对于颅内转移瘤放射治疗精度的提高作用。方法 收集于中国医学科学院肿瘤医院拟行大分割放疗的颅内转移瘤患者19例,采用头颈肩联合开放式面罩固定。第一次治疗使用体表标记线辅助摆位（简称标记线摆位）,行锥形束CT（CBCT）扫描六维位置校正后采集体表轮廓作为后续治疗的参考图像。后续治疗分次随机分为标记线摆位（85分次）和光学体表引导摆位（简称光学摆位,101分次）。每分次治疗时均记录光学体表监测数据并采集CBCT图像进行验证。比较采用两种摆位方法患者的六维误差数据,用$\bar{x}±s$表示。在采用标记线摆位的分次,比较光学体表监测和金标准CBCT两种测量方法的相关性和一致性。使用Pearson相关分析法分析相关性,Bland‐Altman法检验两者的一致性。结果 两种位置验证方式的左右、头脚、腹背3个方向平移误差以及俯仰、翻滚、旋转3个角度的旋转误差相关系数分别为0.91、0.70、0.78、0.75、0.85、0.77（P<0.01）,且两种方法的测量结果呈正相关,六组数值95%一致性限度范围分别为-0.29~0.19 cm（左右）、-0.25~0.25 cm（头脚）、-0.27~0.19 cm（腹背）、-1.76°~1.76°（俯仰）、-1.54°~1.60°（翻滚）、-2.18°~1.69°（旋转）,均<3 mm/3°。与标记线摆位相比较,光学摆位三维误差从（0.35±0.16）cm降低到（0.14±0.07）cm。结论 光学体表监测误差和CBCT误差具有很好的相关性和一致性。光学摆位可减小开放式面罩固定下颅内转移瘤放疗分次间摆位误差。     

六自由度床在直肠癌术前放疗影像引导放射治疗中减小摆位误差的作用

目的探讨六自由度床联合锥形束计算机断层扫描(CBCT)在线纠正原发直肠癌患者摆位误差中的作用。方法收集2013年7月至2014年1月就诊于北京大学第三医院放疗科的17例原发直肠癌患者的临床病理资料。男14例,女3例;中位年龄65岁。回顾性分析CBCT和六自由度床联合CBCT在线校正患者摆位误差的差异。结果首次CBCT获得治疗床的3个平移方向X(左右)、Y(进出)和Z(升降)方向的摆位误差分别为(0.06±0.25)cm、(0.13±0.40)cm和(-0.28±0.31)cm;3个旋转方向RX(旋转俯仰)、RY(滚动)和RZ(左右旋转)方向的摆位误差分别为(0.62±1.15)°、(-0.19±0.99)°和(-0.34±0.84)°。六自由度床联合CBCT校正摆位后,X、Y和Z方向的残余误差分别为(0.01±0.09)cm、(-0.01±0.05)cm和(-0.03±0.08)cm,RX、RY和RZ方向的残余误差分别为(-0.16±0.40)°、(0.36±0.31)°和(-0.01±0.25)°。六自由度床联合CBCT校正前、后比较,平移方向(X、Y和Z方向)和旋转方向(RX、RY和RZ方向)的差异均有统计学意义(均P<0.05)。平移方向中,Z方向误差值出现频率较高的范围为0.20~0.79 cm;旋转方向中,RX方向误差出现较大的频率范围为0.20°~2.99°;骨模式和灰度模配准的摆位误差差异无统计学意义(均P>0.05);随着放疗进行,摆位误差中除Y方向外,X、Z、RX、RY和RZ方向的摆位误差均增大。结论六自由度床联合CBCT有助于减小原发直肠癌患者放疗的摆位误差,建议采用六自由度床在线校正原发直肠癌放疗的摆位误差,直肠癌患者图像引导放射治疗推荐骨模式配准。     

肝癌术后简化调强放疗临床靶体积误差的锥形束CT分析

目的 通过锥形束CT (CBCT)分析肝癌患者术后简化调强放疗分次间和分次内的临床靶体积(CTV)误差。方法 12例肝癌患者放疗前、后均行CBCT。在瘤床放置金属标记,配准框包全所有金属标记,不包括肋骨、椎体等骨质,使用自动骨性配准。若放疗前平移误差>3 mm和(或)旋转误差>3°则行在线校位后重复CBCT。12例患者共行214次CBCT成111组数据,111组可计算分次间左右(x)、头脚(y)、前后(z)方向CTV误差,70组可计算分次内CTV误差。计划靶体积(PTV)边界计算公式为2.0∑+0.7σ(∑为系统误差,σ为随机误差)。结果 x、y、z方向上分次间CTV平移误差分别为 －0.03、－0.43、1.02 mm,∑分别为1.50、5.89、1.97 mm,σ分别为1.76、4.13、2.42 mm;分次内平移误差分别为0.04、0.86、－0.46 mm,∑分别为0.46、1.14、0.31 mm,σ分别为0.95、1.38、0.91 mm。PTV边界在x、y、z方向上分别为4.5、15.0、5.8 mm。结论 肝癌患者简化调强放疗时CTV误差不可避免,使用术中放置瘤床金属标记行CBCT获得的数据真实准确。     

用锥形束CT技术测量三维后装与外照射调强融合放疗中施源器位置及外照射摆位误差

目的:测量施源器位置及外照射摆位的误差,评估自行设计的后装CT定位治疗床对施源器的固定效果;确定外照射调强治疗靶区外放产生计划靶区(PTV)的间距。方法:接受三维后装与外照射调强融合放疗的患者50人次,每位患者在每次布放施源器前均采用热塑成型膜固定在自行设计的后装CT定位治疗床上,而后植入并固定施源器,作定位螺旋CT扫描。在每次治疗前进行锥形束CT扫描获取三维CT图像,将此图像和计划设计所用的螺旋CT图像进行配准,得到施源器位置及外照射摆位误差的数值。误差由X(左右)、Y(头脚)、Z(腹背)方向的平移分量和围绕3个轴线的旋转角度分量(Rx、Ry、Rz)构成。统计分析误差数据,用二参数法计算产生计划靶区的间距。结果:灰度配准的平移误差为X(0.18±0.15)cm、Y(0.22±0.12)cm、Z(0.17±0.13)cm,旋转角度误差为RX(1.71°±1.09°)、RY(1.31°±1.04°)、RZ(0.73°±0.44°);施源器作为配准标志手动配准的平移误差为X(0.11±0.09)cm、Y(0.12±0.05)cm、Z(0.16±0.10)cm,旋转角度误差为RX(0.51°±0.16°)、RY(0.15°±0.08°)、RZ(0.23°±0.21°);计划靶区的X、Y、Z外放间距分别为0.47、0.58、0.43cm。结论:应用锥形束CT技术可准确测量自行设计的后装定位治疗床对施源器的固定摆位误差,确定产生计划靶区所需的外放间距能有效地保证三维后装放疗的精确实施;     

Comparison of setup errors between deep inspiration breath hold and free breathing for whole breast irradiation

Objective To compare the setup errors between deep inspiration breath hold (DIBH) and free breathing (FB) for breast cancer patients who were treated with whole breast irradiation (WBI) after breast conserving surgery (BCS). Methods In this retrospective analysis, 30 breast cancer patients receiving WBI following BCS using DIBH in National Cancer Center/ Chinese Academy of Medical Sciences, an 30 patients treated with WBI using FB were enrolled as comparator.The kilovoltage cone-beam computed tomography (CBCT) was performed to evaluate and reduce setup errors. The optimal margins from clinical target volume (CTV) to planning target volume (PTV) for DIBH were estimated. The differences of setup errors between two techniques were compared using independent two-sample t-test. Results A total of 318 sets of CBCT images were acquired, with (5.1±1.1) sets per patient on average. The setup errors along the three translational directions (laternal, longitudinal and vertical) were (2.1±1.6) mm,(2.6±1.7) mm and (2.5±2.1) mm for DIBH, and (2.2±1.7) mm,(3.1±2.5) mm and (3.3±2.3) mm for FB, respectively. Compared with FB, DIBH significantly reduced setup errors in the longitudinal (P=0.015) and vertical (P=0.004) directions, whereas the setup errors in the lateral direction did not significantly differ (P=0.294). The optimal margins from CTV to PTV using DIBH were 6.2 mm, 7.3 mm and 7.8 mm, respectively.In the DIBH group, treatment fractions at the beginning and higher body mass index (BMI) did not associate with larger set-up deviation. Conclusions DIBH technique yields less setup errors than FB for breast cancer patients treated with WBI after BCS. The CTV-PTV margins of 6-8 mm are recommended for DIBH.     

肝癌碘油标记图像对锥形束CT图像配准方法及靶区外放的影响

目的 分析碘油标记的肝癌图像对有无图像引导放疗(IGRT)中不同配准方法及靶区外放范围的影响。方法 5例经动脉灌注化疗栓塞(TACE)后放疗的肝癌患者,在医科达IGRT联合主动呼吸控制(ABC)系统下,每日治疗前用锥形束CT (CBCT)采集图像。根据靶区及邻近器官进行治疗计划CT图像和CBCT容积图像配准,记录左右、上下、前后方向偏移值(CBCT₁),并校正摆位误差;纠正后再次CBCT扫描与CT图像配准(CBCT₂);治疗结束后,再次CBCT扫描与CT图像配准(CBCT₃)。用SPSS软件计算CTV-PTV的外放边界,对CBCT₁、CBCT₂、CBCT₃比较结果行配对t检验。结果 CBCT₁和CBCT₂及CBCT₃在左右、上下、前后方向偏移值不同,分别为0.254、－0.612、0.314 cm和0.020、0.014、－0.064 cm及－0.004、0.042、－0.040 cm。CTV-PTV外放边界无IGRT时左右、上下、前后方向分别为0.96、0.96、0.83 cm,有IGRT时为0.67、0.68、0.58 cm。离线分析放疗过程中CBCT下碘油图像形态变化发现,即使在靶区(碘油)精确配准下,肝脏在上下方向、椎体在3个方向上仍有很大偏移值。结论 IGRT技术带来的CTV-PTV外放减小约3 mm。内靶区无标记物患者,CTV-PTV外放应将肿瘤上下方向误差及椎体误差考虑在内。配准时如果单纯以肝缘图像为参考配准点,图像配准将会有很大不确定性。     

千伏级X线透视成像与锥形束CT确定头颈部摆位误差的比较

目的 比较千伏级X线正交透视成像与锥形束CT (CBCT)成像方法在确定头颈部肿瘤患者摆位误差的一致性,为临床选择成像方法提供参考。方法 将 16例头颈部肿瘤患者共计160套正交透视图像与数字重建透视图像配准,160套CBCT图像与定位CT图像配准,得出患者左右(x)、上下(y)、前后(z)方向平移摆位误差。使用Pearson相关分析法检验相关性,Bland-Altman绘图法检验两种方法的一致性。结果 x、y、z方向R²值分别为0.768、0.832、0.727,P值均<0.01,且两种方法的测量结果呈正相关。x、y、z方向95%一致性限度分别为\[1.33 mm,－1.21 mm\]、\[1.58 mm,－1.08 mm\]、\[0.79 mm,－1.37 mm\],均<2 mm界值,表明两种测量方法具有一致性。结论 在确定头颈部肿瘤患者摆位误差时, 千伏级X线透视与锥形束CT是一致的;考虑到CBCT成像剂量比透视成像剂量高一个数量级,且可提供更多解剖信息,建议将两种方法结合应用。     

分次内和分次间摆位误差在宫颈自适应放疗中的研究

目的:在图像引导的自适应放疗中,评估宫颈癌患者分次内、分次间的摆位误差。方法:从2014年1月至9月选取16例诊断为IIb-IIIb期的宫颈癌患者,所有病人均未行手术治疗,而是采用三维调强放疗作为根治性治疗。每个病人在放疗前后行10次20个CBCT扫描图像,与计划CT进行配准融合,得到三维方向矢量误差,用X（左右）、Y（腹背）、Z（头脚）、CR（旋转角度）表示。计算摆位误差的平均变化及标准差。结果:收集320套CBCT图像,每个病人平均20套。所选CBCT扫描图像显示:患者在左右、头脚、腹背方向的分次内摆位误差分别为(0.11±0.14)cm、(0.17±0.18)cm、(0.20±0.19)cm;在左右、头脚、腹背方向的分次间摆位误差分别为(0.11±0.13）cm、（0.17±0.20）cm、（0.25±0.20）cm。结论:在图像引导的自适应放疗中,患者在各个方向的摆位误差均数为0.15cm,这一大幅度的误差需要在放疗中被考虑到。     

影响乳腺癌术后精确放疗的因素分析

背景与目的:乳腺癌精确放疗的实施有赖于定位、计划及治疗实施等多个步骤的协作完成.本研究探讨乳腺癌切线野放射治疗实施过程中摆位误差对精确治疗的影响.方法:共入组50例改良根治术后或保留乳房术后乳腺癌患者,放疗靶区主要为患侧胸壁和(或)乳腺.放射治疗技术以切线野等中心治疗为原则,在此基础上针对不同患者选择采用半野照射或MLC多叶光栅照射技术.患者治疗时仰卧于MED-TEC250型乳腺托架,治疗设备为Eleckta Precise加速器.在患者每次治疗过程中在摆位完毕后,按内切野治疗前-内切野治疗后-外切野治疗后顺序分别记录加速器所显示X、Y、Z读数,X代表左右方向的移动度,Y代表头脚方向的移动度,Z代表腹背方向的移动度.结果:最大的平均位移差值为第1周,在Z轴、Y轴、X轴方向分别为2.55、3.96、0.58 cm.3个方向中,随时间推移Z轴方向移动最大.从其他影响因素考虑,发现上肢活动情况及托架位置对患者治疗的移动变化影响大. 结论:在乳腺癌患者切线野放射治疗中,内切野治疗后患者的移动度较外切野治疗后大;从不同轴向而言,X方向(左右方向)移动明显小于Y方向(头脚方向)和Z方向(腹背方向);从整个疗程而言,前2周中患者的移动度较大,而从第3周起,患者移动度变小并且趋于稳定.