CBCT图像引导下胸部肿瘤放疗摆位误差及其外放边界

目的 研究千伏级CBCT引导下胸部肿瘤放疗中摆位误差及其外放边界。方法 采用瓦里安IX直线加速器机载影像系统对34例胸部肿瘤患者三维放疗前行CBCT,系统自动重建图像并与治疗计划CT图像相匹配,获得患者左右、上下、前后方向摆位误差,计算PTV及OAR外放边界。结果 共行279次扫描,考虑误差方向时左右、上下、前后方向误差分别为(－0.16±3.25)、(－1.36±5.43)、(－2.43±2.14) mm,只考虑误差大小时左右、上下、前后方向误差分别为(2.41± 2.18)、(4.27±3.60)、(2.71±1.77) mm。PTV在左右、上下、前后方向外放边界分别为2.68、7.19、7.57 mm。结论 本院胸部肿瘤患者应用热塑体膜固定,存在一定程度摆位误差。靶区在左右、上下、前后方向外放边界分别为2.68、7.19、7.57 mm。     

在线千伏级锥形束CT引导前列腺癌调强放疗摆位误差研究

目的 通过千伏级锥形束CT(KV-CBCT)在线测量前列腺癌调强放疗的摆位误差及图像引导后的残余误差,确定前列腺癌患者外照射治疗计划中CTV外放PTV的边界大小.方法 入选7例接受根治性调强放疗的前列腺癌患者,每例患者每周至少行KV-CBCT在线校正治疗体位2次.采用常规皮肤标记激光对位后采集图像,将所获得CBCT与计划CT图像进行灰度自动配准.计算摆位误差并进行在线评价,若摆位误差＞2 mm则调整治疗床进行纠正.纠正后重新采集CBCT图像进行配准,计算残余误差.根据摆位误差和残余误差分别计算纠正前后临床靶体积(CTV)至计划靶体积(PTV)外放边界大小.结果 共获取197幅KV-CBCT图像.7例患者左右、头脚、前后方向系统误差和随机误差分别为3.1和2.1、1.5和1.8、4.2和3.7 mm,外放边界分别为9.3、5.1、13.0 mm.经KV-CBCT引导纠正后左右、头脚、前后方向系统残余误差和随机残余误差分别为1.1和0.9、0.7和1.1、1.1和1.3 mm,外放边界分别为3.4、2.5、3.7 mm.结论 在线KV-CBCT引导放疗技术可减小前列腺癌患者摆位误差、提高摆位精度,CTV外放PTV边界可缩小至3～4 mm.     

乳腺托架固定下全乳调强放疗CBCT测定摆位误差的研究

目的 探讨乳腺癌保乳术后乳腺托架固定下全乳调强放疗的摆位误差和影响因素,明确临床靶体积外扩至计划靶体积的边界。方法 选取肿瘤医院2016-2017年间乳腺癌保乳术后接受全乳大分割调强放疗的患者30例,其中左侧乳腺癌患者15例,右侧乳腺癌患者15例。所有患者均采用乳腺托架体位固定。比较放疗计划系统图像与放射治疗期间锥形束CT的位移,确定摆位误差,并计算临床靶体积外扩至计划靶体积的边界。不同情况的摆位误差比较采用t检验。结果 全组患者共拍摄锥形束CT图像151套,平均每人(5.0±1.3)套。全组患者摆位误差在x、y、z轴的位移分别为(2.2±1.7)、(3.1±2.5)、(3.3±2.3) mm,CTV至PTV外扩边界分别为6.39、10.00、8.57 mm。放疗第1周摆位误差与后续治疗摆位误差在z轴方向有统计学差异[(3.7±2.5) mm和(2.6±1.6) mm,P=0.002],体重指数超重比正常患者在z轴方向摆位误差显著增大[(3.9±2.6) mm和(2.9±2.0) mm,P=0.033]。结论 乳腺癌保乳术后乳腺托架固定行全乳调强放疗时,推荐CTV至PTV的外扩边界为6~10 mm。建议增加放疗第1周的影像验证频率。     

宫颈癌内外照射中基于CBCT外照射摆位误差分析

目的 利用CBCT数据分析研究宫颈癌内外照射中的摆位误差以指导临床工作。方法选取2015年3—6月间肿瘤医院收治的Ⅱ_A—Ⅲ_B期宫颈癌内外联合照射患者60例,以及同期收治的常规宫颈癌外照射Ⅱ_A—Ⅲ_B期患者60例。统计每例患者首次治疗的CBCT摆位误差,即x、y、z轴向摆位误差及计算的三维向量偏差。采用独立样本t检验比较两种技术误差。结果 将数据线性拟合后发现,随定位参考点与靶区中心点距离变大,x、y、z轴向摆位误差均有增大趋势。与常规外照射摆位误差相比,内外联合照射的分别在x、y、z轴向缩小,分别为0.13±0.12∶0.31±0.24(P=0.000)、0.23±0.18∶0.47±0.36(P=0.001)、0.18±0.11∶0.27±0.18(P=0.001)。结论 为更好减少摆位误差,定位CT扫描时除尽可能靠近肿瘤治疗中心位置设定参标记点外,还应尽量选择更精确可靠的体位固定技术。     

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。     

影像引导技术辅以6自由度治疗床调整对宫颈癌患者摆位误差及靶区偏移的影响

目的:探讨在治疗过程中患者产生的平移误差及旋转误差对靶区位置的影响,6自由度治疗床在治疗过程中的作用及靶区外放边界的变化.方法:顺序入组10例宫颈癌术后患者,所有患者常规摆位后行在线锥形束CT(CBCT)得出摆位误差后,联合6自由度治疗床进行调整,而后立即行第二次CBCT,治疗后行第三次CBCT,将所有摆位误差结果记录...     

Orfit架和真空袋对宫颈癌放疗摆位误差比较

目的 探讨宫颈癌放疗负压真空气垫(真空袋)和Orfit全身泡沫体位固定器(Orfit架)固定方法对摆位误差影响。方法 选取40例接受3DRT的宫颈癌患者,按随机法均分为真空袋组和Orfit架组,每次治疗前(按照CT模拟扫描做好准备)做CBCT扫描,分析体位误差,纠正后开始治疗。计量资料行配对t检验;计数资料行χ²检验。结果 对 Orfit架前12次治疗(Orfit-1) 、后13次治疗(Orfit-2),真空袋前12次治疗(真-1)、后13次治疗(真-2)的4组数据分析显示,Orfit-1和Orfit-2在y轴方向不同(P=0.003);真-1和真-2在r轴方向不同(P=0.013);Orfit-1和真-1摆位误差在4个轴方向均相近(P>0.05);Orfit-2和真-2的摆位误差在y、z轴方向均不同(P=0.007、P=0.001)。结论 Orfit架和真空袋两种宫颈癌固定方法各有利弊,可通过使用长真空袋、超声膀胱容量测量、IGRT和分段制定计划等方法改善摆位误差。     

CBCT引导前列腺癌IMRT图像配准及靶区外放边界分析

目的 通过分析千伏级CBCT引导前列腺癌IMRT的数据,为选择合理的图像配准方法和适宜的外放边界提供临床依据。方法 针对 16例接受根治性IMRT的前列腺癌患者,共行CBCT在线校正治疗体位214次。采用常规皮肤标记激光对位后采集图像,将所获得CBCT图像与计划CT图像进行默认自动配准、骨性配准、软组织配准及手动靶区配准。比较4种配准方式之间差异,并计算由CTV外放产生PTV间距。结果 16例患者默认自动配准、骨性配准、软组织配准及手动靶区配准方式在左右、前后、上下方向平移摆位误差分别为(-0.6±2.8)、(-0.6±4.5)、(-0.6±3.8) mm,(-0.7±2.7)、(-0.9±4.5)、(-0.8±4.1) mm,(-0.8±2.6)、(-0.3±4.4)、(-1.1±4.0) mm,(-0.6±2.9)、(-0.7±5.1)、(-0.9±3.9) mm。经分析4种配准方式之间相近。PTV在左右、前后、上下方向外放间距分别为4.7、5.2、6.5 mm。结论 综合各种因素考虑,应用在线默认自动配准+手动微调CBCT引导放疗技术治疗前列腺癌患者更为合适。PTV安全外放边界在左右、前后、上下方向分别为4.7、5.2、6.5 mm。     

头颈部肿瘤图像引导调强放疗中摆位误差对剂量学的影响研究

目的 通过头颈部肿瘤调强放疗中的平移和旋转摆位误差,分析摆位误差对肿瘤计划靶体积(PTV)及脑干受照剂量的影响,探讨头颈部肿瘤调强放疗中摆位误差在线校正的必要性.方法 30例头颈部肿瘤患者调强放疗中每周1次行治疗机下的锥形束CT扫描(共6次),其图像与计划CT图像融合配准获得x、y、z轴方向平移摆位误差和相应的旋转误差.将上述误差引入治疗计划系统中重新计算得到PTV、脑干等的剂量或体积参数并与原计划的行配对t检验.结果x、y、z轴方向平移摆位误差分别为1.06、0.95、1.31 mm,旋转误差分别为1.04°、1.06°、0.81°.6次摆位误差再计划的PTV 95％体积剂量(D95)和最小剂量明显小于原计划的(6526.6 cGy:6630.3 cGy,t =3.98,P =0.000和5632.6 cGy:5792.5 cGy,t=-2.89,P=0.007).6次摆位误差再计划的脑干接受45 Gy剂量体积(V45)和1％脑干体积剂量(D01)明显大于原计划的(3.54％:2.75％,t =3.84,P=0.001和5129.7 cGy:4919.3 cGy,=4.36,P=0.000).结论 平移和旋转摆位误差导致PTV D95明显不足,脑干V45、脑干D01均明显增加,因此头颈部肿瘤放疗过程中在线误差纠正是必要的.     

胸上段食管癌调强放疗摆位误差及靶区外扩距离研究

目的 应用千伏级锥形束CT测量胸上段食管癌患者放疗摆位误差并估测临床靶体积至计划靶体积(CTV→PTV)外扩距离。方法 选择2010—2012年间13例胸上段食管癌患者的调强放疗计划CT图像,将图上CTV外扩形成内靶体积(ITV),再将ITV逐步1 mm/次外扩10次,每例患者均形成10个大小不一的PTV。根据这些PTV制定计划并模拟摆位误差。找到一合适PTV,使在有摆位误差时仍能保证95%ITV达到处方剂量,从而得到CTV→PTV外扩距离。结果 摆位误差在上下方向上最大,为(3.42±2.19) mm。通过PTV外扩法测得ITV→PTV的外扩范围为5 mm。根据PTV外扩法所得外扩距离制定的新计划与原计划相比双肺V₅、脊髓D_1cm³ 分别增加0.87%、4.95 Gy,心脏V₄₀、PTV D₉₅、PTV V₁₀₀、ITV D₉₅、ITV V₁₀₀分别减少0.62%、4.95 Gy、8.38%、1.84 Gy、1.87%。     

图像引导调强放疗头颈部肿瘤摆位误差对靶区外扩边界大小的影响

目的 利用锥形束CT (CBCT)图像分析跟踪头颈部恶性肿瘤调强放疗分次治疗间和分次治疗内肿瘤中心误差情况,并以此误差探讨临床靶体积(CTV)外放边界大小.方法 51例头颈部肿瘤经图像引导调强放疗,其中治疗前CBCT引导464次,治疗后CBCT 126次.根据CBCT图像与计划CT图像匹配实现在线和离线分析得到位移偏差.按不同在线校正次数(15次、11～15次、5～10次)和3个方向偏差依照双模型参数计算CTV外扩边界大小.结果 464次摆位未校正的左右、前后、上下方向偏差分别为0.37、-0.43、0.47 mm,CTV外扩边界分别为6.41、6.15、7.10 mm;校正后偏差分别为0.08、-0.03、0.03 mm,CTV外扩边界分别为1.78、1.80、1.97 mm.在线校正次数>15次,11～15次,5～10次者左右、前后、上下方向外扩分别为3.8、3.8、4.0 mm,4.0、4.0、5.0 mm,5.4、5.2、6.1 mm.结论 利用CBCT引导头颈部恶性肿瘤的调强放疗可确定确切的CTV外扩边界大小,保证肿瘤区域得到准确剂量和减小正常组织受量.

Abstract：

Objective To determine the planning target volume margins of head and neck cancers treated by image guided radiotherapy (IGRT).Methods 464 sets cone beam computed tomography (CBCT) images before setup correction and 126 sets CBCT images after correction were obtained from 51 head and neck cancer patients treated by IGRT in our department.The systematic and random errors were evaluated by either online or offline correction through registering the CBCT images to the planning CT.The data was divided into 3 groups according to the online correction times.Results The isocenter shift were 0.37 mm±2.37 mm, -0.43 mm±2.30 mm and 0.47 mm±2.65 mm in right-left (RL), anterior-posterior (AP) and superior-inferior (SI) directions respectively before correction, and it reduced to 0.08 mm±0.68 mm, -0.03 mm±0.74 mm and 0.03 mm±0.80 mm when evaluated by 126 sets corrected CBCT images.The planning target volume (PTV) margin from clinical target volume (CTV) before correction were:6.41 mm,6.15 mm and 7.10 mm based on two parameter model, and it reduced to 1.78 mm,1.80 mm and 1.97 mm after correction.The PTV margins were 3.8 mm,3.8 mm,4.0 mm;4.0 mm,4.0 mm,5.0 mm and 5.4 mm,5.2 mm,6.1 mm in RL, AP and SI respectively when online-correction times were more than 15 times, 11-15 times,5-10 times.Conclusions CBCT-based on online correction reduce the PTV margin for head and neck cancers treated by IGRT and ensure more precise dose delivery and less normal tissue complications.     

体质量指数对宫颈癌调强放疗摆位误差影响

目的:探讨宫颈癌患者体质量指数(BMI)对调强放疗摆位误差的影响,以及在不考虑旋转误差、靶区及邻近器官变化的情况下不同BMI宫颈癌患者放疗的最佳体位。方法:将90例宫颈癌患者根据BMI分为过轻组(BMI≤18.4 kg/m 2)、正常组(18.5 kg/m 2≤BMI≤23.9 kg/m ...     

肺部肿瘤立体定向放疗技术中基于锥形束CT影像的摆位误差分析

背景与目的:准确的靶区位置是肺部肿瘤立体定向放疗的重要影响因素.该研究旨在分析在肺部肿瘤患者立体定向放疗中基于锥形束CT(cone-beam CT,CBCT)影像的摆位误差及其影响因素.方法:29例单发肺部恶性肿瘤行立体定向放疗的患者,每次放疗前行CBCT扫描,将得到的CBCT图像与定位CT图像匹配,获得前后、头脚和左右方向的摆位误差值,并计算临床靶区(clinical target volume,CTV)外扩至计划靶区(planning target volume,PTV)的边界.同时,还分析对可能影响摆位误差的临床参数等进行分层比较.结果:29例患者共获得155幅CBCT图像.考虑误差方向时前后、头脚和左右方向摆位误差分别为(-1.68±3.62)、(-1.34±3.90)和(0.36±2.15)mm,只考虑误差数值大小时分别为(3.16±2.42)、(3.29±2.48)和(1.74±1.30)mm.根据摆位误差得到CTV外扩至PTV的边界在前后、头脚和左右方向分别为9.6、10.0和5.3 mm.病灶位于周围的肺部肿瘤患者前后方向摆位误差更大(P=0.007),下肺病灶、右肺病灶、肺转移灶在头脚方向摆位误差更大(P=0.008、0.000和0.000).结论:肺部肿瘤患者放疗中的头脚和前后方向摆位误差较大,立体定向放疗需采用锥形束CT扫描、呼吸控制等技术以减少摆位误差.     

用锥形束CT图像引导技术分析肺癌放疗摆位误差及其对剂量分布影响

目的 研究千伏级锥形束CT (CBCT)引导下肺癌放疗摆位误差及其对靶区和正常组织受量影响。方法 采用瓦里安IX直线加速器机载影像系统对 23例肺癌患者三维放疗前行CBCT扫描,并与计划CT图像匹配获得左右、头脚、前后方向摆位误差。在CMS计划系统中将治疗中心移至扫描中心,模拟未移床时剂量分布,研究摆位误差对计划靶体积(PTV)、大体肿瘤体积(GTV)及正常组织受量影响,并行F检验。结果 左右、头脚、前后方向误差分别为 －0.18、－0.43、－2.64 mm,其绝对值最大分别为13、 21、8 mm。5 mm内误差在3个方向上分别占93.9%、71.4%、81.9%。模拟未移床时的剂量分布显示95%PTV剂量、PTV平均剂量、95%GTV剂量、GTV平均剂量分别为原计划的89.7%(F=7.04,P=0.011)、97.9%、95.5%、98.8%(F=0.32,1.68,0.11;P=0.572,0.201,0.740)。肺接受≥5、10、20、30 Gy体积占总体积百分比、肺平均受量、脊髓1 cm³体积受量分别为原计划的102.7%、103.1%、105.0%、110.6%、103.0%、98.1%。任一方向误差>5 mm对95%PTV受照剂量的影响有统计学意义(F=14.58,P=0.001)。结论 肺癌放疗摆位误差大多在5 mm内,以头脚方向误差最大,任一方向误差>5 mm将对PTV受量产生明显影响。     

配合度较差鼻咽癌患者VMAT摆位误差及靶区外扩距离的研究

目的 应用KV-CBCT统计配合度较差鼻咽癌患者的摆位误差,并计算其CTV→PTV外扩边界。方法 统计2013—2015年间45例鼻咽癌患者的摆位误差,计算出随机误差95%CI-1并制定PTV-1值。在此基础上,收集自2015年根据前5次验证数据得到配合度较差特殊患者(随机误差不在95%CI-1内)16例,统计其摆位误差,计算出随机误差95%CI-2并制定PTV-2值。对该16例特殊患者选取PTV-1,制定计划-1;选取PTV-1结合PTV-2,制定计划-2。比较计划-1与计划-2的剂量学差异。结果 PTV-1和PTV-2均在y方向最大,引入摆位误差后计划-1的CTV不能满足处方剂量要求。计划-2的CTV的V_95%、D₉₅比计划-1分别提高6.26%、4.43%。只有脊髓D₀₁在2个计划中不同(P=0.005),但能满足临床剂量要求。结论 选取PTV-1结合PTV-2为外扩边界可以有效提高配合度较差患者靶区剂量,同时不会对正常组织造成损害。     

Assessment of patient setup errors in IGRT in combination with a six degrees of freedom couch

PurposeThe range of patient setup errors in six dimensions detected in clinical routine for cranial as well as for extracranial treatments, were analyzed while performing linear accelerator based stereotactic treatments with frameless patient setup systems. Additionally, the need for re-verification of the patient setup for situations where couch rotations are involved was analyzed for patients treated in the cranial region.Methods and MaterialsA total of 2185 initial (i.e. after pre-positioning the patient with the infrared system but before image guidance) patient setup errors (1705 in the cranial and 480 in the extracranial region) obtained by using ExacTrac (BrainLAB AG, Feldkirchen, Germany) were analyzed. Additionally, the patient setup errors as a function of the couch rotation angle were obtained by analyzing 242 setup errors in the cranial region. Before the couch was rotated, the patient setup error was corrected at couch rotation angle 0° with the aid of image guidance and the six degrees of freedom (6DoF) couch. For both situations attainment rates for two different tolerances (tolerance A: ±0.5 mm, ±0.5°; tolerance B: ±1.0 mm, ±1.0°) were calculated.ResultsThe mean (± one standard deviation) initial patient setup errors for the cranial cases were -0.24 ± 1.21°, -0.23 ± 0.91° and -0.03 ± 1.07° for the pitch, roll and couch rotation axes and 0.10 ± 1.17 mm, 0.10 ± 1.62 mm and 0.11 ± 1.29 mm for the lateral, longitudinal and vertical axes, respectively. Attainment rate (all six axes simultaneously) for tolerance A was 0.6% and 13.1% for tolerance B, respectively. For the extracranial cases the corresponding values were -0.21 ± 0.95°, -0.05 ± 1.08° and -0.14 ± 1.02° for the pitch, roll and couch rotation axes and 0.15 ± 1.77 mm, 0.62 ± 1.94 mm and -0.40 ± 2.15 mm for the lateral, longitudinal and vertical axes. Attainment rate (all six axes simultaneously) for tolerance A was 0.0% and 3.1% for tolerance B, respectively. After initial setup correction and rotation of the couch to treatment position a re-correction has to be performed in 77.4% of all cases to fulfill tolerance A and in 15.6% of all cases to fulfill tolerance B.ConclusionThe analysis of the data shows that all six axes of a 6DoF couch are used extensively for patient setup in clinical routine. In order to fulfill high patient setup accuracies (e.g. for stereotactic treatments), a 6DoF couch is recommended. Moreover, re-verification of the patient setup after rotating the couch is required in clinical routine.