国际辐射单位和计量委员会报告文件 ^[1] 指出，肿瘤计划靶区（planning target volume，PTV） 可以通过肿瘤临床靶区（clinical target volume，CTV）给予一定的外放边界形成。外放边界是通过摆位误差数据统计计算而来，能够确保 CTV 获得足够的照射剂量 ^[2]。外放边界值主要是三维平移方向上的 3 个方向 ^[3]。鼻咽癌、乳腺癌、宫颈癌是放射治疗中常见的恶性肿瘤。鼻咽癌、乳腺癌、宫颈癌患者的肿瘤细胞对射线的敏感性较强，尤其鼻咽癌患者普遍采用放射治疗代替手术，所以应尽量降低摆位误差，减少正常组织的受照射剂量，改善患者的放射治疗质量 ^[4-5]。摆位误差由系统误差和随机误差构成，而系统误差是由误差的平均值决定，随机误差则由标准差决定，因此，摆位误差 = 系统误差 ± 随机误差。目前，螺旋断层放射治疗系统是放射治疗的先进设备，可以进行自动调节适应靶区放射治疗（adaptive radio therap，ART）、逆向调强放射治疗（intensity-modulated radiation therapy，IMRT）及图像引导放射治疗（image-guided radiotherapy，IGRT）^[6-8]。螺旋断层放射治疗系统自带的兆伏 CT（megavoltage computed tomograph，MVCT）图像引导可在患者接受治疗前采集 MVCT图像，校正治疗过程中的摆位误差，确保放射治疗时患者在三维空间上的固定体位与放射计划相同后再进行出束治疗，从而保证治疗的准确性，提高放射治疗精度。同时，MVCT 可指导 CTV-PTV 外扩边界的计算。基于此，本研究利用螺旋断层放射治疗系统自带的 MVCT 系统，分析鼻咽癌、乳腺癌、宫颈癌放射治疗患者的摆位误差数据，并计算螺旋断层放射治疗系统靶区外扩的边界值，为鼻咽癌、乳腺癌、宫颈癌患者的精准放射治疗提供参考。

1  资料与方法

1.1  一般资料

选取 2022 年 10 月至 2023 年 9 月于我院放射治疗中心行螺旋断层放射治疗系统 [ 中核安科锐（天津）医疗科技有限责任公司，型号：Radixact）放射治疗的 90 例患者，按照疾病不同分为鼻咽癌组、乳腺癌组、宫颈癌组，每组 30 例。其中，鼻咽癌组男 20 例，女 10 例，年龄 40 ~ 65 岁，每位患者共收集 30 次 MVCT 扫描图像，共 900 张 MVCT 扫描图像。乳腺癌组均为保乳术后女性，左侧保乳术15 例，右侧保乳术 15 例，年龄 35 ~ 65 岁，每位患者采集 29 次 MVCT 图像，共收集 870 张 MVCT 图像。宫颈癌组年龄 50 ~ 72 岁，每位患者共收集 30 次MVCT 扫描图像，共 900 张 MVCT 扫描图像。本研究符合《赫尔辛基宣言》要求。

纳入标准：患者意识清晰，可进行沟通；患者依从度高；患者及家属均知情同意本研究。排除标准：患有严重并发症；重要器官存在重大疾病；存在精神病史或意识不清，不能进行沟通；中途退出研究。

1.2  方法

1.2.1  放射治疗前工作

患者均取仰卧体位。鼻咽癌组采用头颈肩热塑膜和头颈肩底板进行固定位置；乳腺癌组采用小真空袋固定，固定范围从头部至腹部，双手上举过头握住固定杆；宫颈组则采用大真空袋固定，固定范围从颈部至大腿上段，双手上举过头握住固定杆。每位患者均采用 16 排 Siemens Sensation Open 大孔径 CT 采集 CT 定位影像数据，采集定位图像后传输至医师勾画系统，由同一位放射治疗医师根据CT 定位影像数据勾画靶区和危及器官。物理师设计放射治疗计划时需符合医师要求，计划设计完成后传输至 Tomo 系统，放射治疗师按照计划执行放射治疗。

1.2.2  MVCT 图像引导治疗及摆位校正

2 名放射治疗师按规定对患者进行摆位。体位摆放符合规定后，采用螺旋断层放射治疗系统自带的 MVCT 扫描获取图像，治疗前扫描 1 次 /d，扫描长度包括整个靶区在内，并将扫描后的 MVCT 图像与定位 CT 图像进行配准。配准方式：鼻咽癌患者图像以骨匹配算法（bone technique）为主，乳腺癌和宫颈癌患者图像都以骨和组织匹配算法（bone andtissue technique）为主。对比 MVCT 图像和定位 CT图像，计算摆位误差，即左（+x）、右（-x）、进（+y）、出（-y）、腹（+z）、背（-z）3 维平移方向的摆位误差数据。技术员对图像匹配及误差校正后，移动治疗床到修正位置进行放射治疗。

1.2.3  数据处理和分析

为计算断层螺旋放射治疗系统的 CTV 外扩边界，本研究只分析治疗过程中三维平移方向的误差数据，即左（+x）、右（-x）、进（+y）、出（-y）、腹（+z）、背（-z）。按照 VanHerk 摆位扩边公式MPTV=2.5 ∑ +0.7δ^[9] 计算 CTV 外扩边界值 ^[10-11]，其中，∑为系统误差，是摆位误差均值的标准差；δ 为随机误差，是个体标准差的均方根。

1.3  观察指标

（1）比较鼻咽癌组、乳腺癌组、宫颈癌组在+x、-x、+y、-y、+z、-z 方向的摆位误差。（2）计算 CTV 外扩边界值。

1.4  统计学处理

本研究采用 SPSS 21.0 软件进行数据分析。每个方向的平均摆位误差以 x ±s 形式来表示，由于摆位误差在同一轴正负 2 个方向存在差异性，采用t 检验进行独立样本分析。P< 0.05 为差异有统计学意义。

2  结果

2.1  误差数据分析

鼻咽癌组在各方向的摆位误差均为 3 组中最小。乳腺癌组和宫颈癌组的摆位误差在 x（左右）方向和 y（进出）方向数据差异较小，+z 和 -z 方向上差异较大。3 组 +z 方向的摆位误差均大于其他方向，差异有统计学意义（P< 0.05）。见表 1。

表 1 3 组摆位误差比较 （mm，x ±s）

注：+x 为左、-x 为右、+y 为进、-y 为出、+z 为腹、-z 为背

2.2  靶区外扩边界值计算

鼻咽癌组 +x、-x、+y、-y、+z、-z 方向的靶区外扩边界值分别为 2、2、3、3、3、3 mm；乳腺癌组在 +x、-x、+y、-y、+z、-z 方向的靶区外扩值边界值分别为 3、3、7、7、8、5 mm；宫颈癌组+x、-x、+y、-y、+z、-z 方向的靶区外扩值边界值分别为 3、3、7、7、7、4 mm。见表 2。

表 2 3 组靶区外扩边界值（mm）

注：+x 为左、-x 为右、+y 为进、-y 为出、+z 为腹、-z 为背，∑为系统误差，δ 为随机误差

3  讨论

为保证放射治疗计划的精准实施，通常需要对CTV 外扩得到 PTV。CTV 会受附近器官的生理运动（如呼吸运动、心脏起搏等）和摆位误差影响而发生变化，因此为确保 CTV 接受足够的照射剂量，需要对 CTV 进行一定外扩，从而得到 PTV。临床通过有效地缩小 PTV 边界、缩短 CTV 与 PTV 的间距提高放射治疗准确性，减少放射治疗并发症，降低危及器官的放射受量 ^[12]。通常肿瘤所在的部位不同，摆位误差也有差异，需要外扩的间距也就不同，所以在 CTV 外扩时需遵循不同肿瘤差异原则。对于鼻咽癌患者，外扩边界过大会增对眼睛、口腔及食管的损伤 ^[13]。对于乳腺癌患者，外扩边界过大会增加乳腺癌并发症，包括放射性肺炎、放射性皮炎、放射性心脏损伤等 ^[14]。对于宫颈癌患者，外扩边界过大会对肠道及膀胱等器官造成更大的损伤；但如果在放射治疗靶区设计时外扩边界值过小，则有可能会造成放射治疗过程中需要照射的肿瘤病灶达不到要求剂量，导致肿瘤控制率降低，增加肿瘤复发的风险 ^[15]。本研究通过分析鼻咽癌、乳腺癌、宫颈癌患者的摆位误差数据探讨外放边界差别，为临床靶区勾画过程中确定外扩边界提供参考依据。

本研究结果显示，鼻咽癌患者 6 个方向的靶区外扩边界值为（2、2、3、3、3、3）mm、乳腺癌患者 6 个方向的靶区外扩边界值为（3、3、7、7、8、5）mm，宫颈癌患者 6 个方向的靶区外扩边界值为（3、3、7、7、7、4）mm，表明鼻咽癌、乳腺癌、宫颈癌患者的摆位误差存在较明显差异，在勾画CTV 外扩 PTV 时，需要注意 +y、-y、+z、-z 方向距离，不要因为外扩边界值过小而造成靶区剂量不足或外扩边界过大造成正常组织剂量过大。其中，鼻咽癌患者在 x、y、z 各轴方向上的靶区外扩边界值基本一致，且外扩边界值小于乳腺癌与宫颈癌。原因包括：（1）头颈肩膜的固定使鼻咽癌患者各方向的移动较小；（2）鼻咽癌位于头部受呼吸运动的变化影响较小。乳腺癌和宫颈癌患者的靶区外扩边界值相差最大、均在ｚ方向。乳腺癌和宫颈癌患者 +z 方向靶区外扩边界值均比 -z 方向大，且 +z和 -z 方向的靶区外扩边界值相差均为 3 mm。造成乳腺癌和宫颈癌患者 z 轴靶区外扩边界值差距的原因有：（1）乳腺癌和宫颈癌患者进行放射治疗时，治疗床向外延伸部分 z 轴方向是无支撑的，由于重力作用，治疗床板会产生弯曲变形，造成 +z 和 -z方向的系统误差大小不一；（2）乳腺癌和宫颈癌患者仰卧于治疗床真空袋上时背部及两侧方向运动受限，但并未限制胸腹向前部位，因此肺部呼吸运动会造成各方向变化。有研究指出，胸部肿瘤在 +z 外扩边界值（8 mm）大于 -z 方向外扩边界值（5 mm）^[16]。本研究中乳腺癌患者 +z 和 -z 方向外扩边界值分别是 8 mm 和 5mm，与上述研究相符。本研究结果还显示，乳腺癌、宫颈癌患者的外扩边界值在 +y、-y 方向均为 7 mm。导致乳腺癌、宫颈癌患者外扩边界值较大的主要原因为，患者躺于真空袋上时，左右两侧受到固定所以外放边界较小，在进出方向上无真空袋限制，所以患者在进出方向的变化较大，摆位误差也较大 ^[17]。乳腺癌患者6 个方向外扩边界值均较大，主要原因为：（1）放射治疗过程中患者平躺于真空袋上，呼吸运动不受限，肺部的呼吸运动会造成各方向的位置变化；（2）乳房是由脂肪、腺体和结缔组织组成，这些组织活动度较大，导致摆位误差较大。宫颈癌患者6 个方向形成摆位误差的主要原因为：（1）由于宫颈癌患者摆位时采用真空袋固定，而在 y 轴方向无真空袋限制，同时膈肌运动导致在 y 轴方向摆位误差较大；（2）患者放射治疗前的饮食、膀胱充盈程度等均可造成宫颈癌患者摆位误差。

综上所述，本研究通过 MVCT 检测进行螺旋断层放射治疗的鼻咽癌、乳腺癌、宫颈癌患者的摆位误差，分别统计分析鼻咽癌、乳腺癌、宫颈癌患者从 CTV 到 PTV 所需 6 个方向的外扩边界值，以期为临床勾画 PTV 提供参考。但本研究尚存在不足之处。（1）本研究只对鼻咽癌、乳腺癌、宫颈癌患者进行了数据分析，缺少全部肿瘤的外放值统计，并未形成完整的数据体系。因此，在未来的研究中，可针对其他肿瘤的摆位误差数据进行研究分析，确定其他肿瘤的外扩边界值。（2）本研究未将器官随生理运动、摆位、机器原因等导致的误差考虑周全，导致研究不完善。在未来的研究中，需周全考虑误差原因，从而得到更精准的外扩边界值。

【参考文献】

［1］张莉莉，杨 勇，孙钦飞，等 . 基于螺旋断层放疗摆位误差的外放边界研究 [J]. 杭州电子科技大学学报（自然科学版），2022，42（2）：56-63

［2］Baron CA, Awan MJ, Mohamed AS, et al. Estimation of daily interfractional larynx residual setup error after isocentric alignment for head and neck radiotherapy: quality assurance implications for target volume and organs-at-risk margination using daily CT on- rails imaging[J]. J Appl Clin Med Phys, 2014, 16(1): 159-169.

［3］林赛云，王根桃，黄清秀 . 螺旋断层放射治疗颈段与胸上段食管癌的摆位误差 [J] 福建医学杂志 2019，41（4）：82-83

［4］Sánchez-Rubio P, Rodríguez-Romero R, CastroTejero P. A retrospective tomotherapy image guidance study: Analysis of more than 9, 000 MVCT scans for ten different tumor sites[J]. J Appl Clin Med Phys, 2014,15(6): 4663.

［5］陈佳，朱俞朴，李波，等 . MVCT 图像引导下乳腺癌根治术后螺旋断层放疗的两种体位固定方式摆位误差分析 [J]. 中国现代医药杂志，2023，25（3）：75-78.

［6］丛小虎，戴相昆，解传滨，等 . 保乳术后静态调强放疗、螺旋断层放疗与断层径照 3 种治疗计划的剂量学评价 [J]. 医疗卫生装备，2020，41（9）：39-42，59.

［7］祝敏，蒋帅君，蒋马伟 . 螺旋断层放疗系统 MVCT 分析儿童髓母细胞瘤中不同定位方式的摆位误差 [J]. 实用肿瘤杂志，2018，33（1）：73-75.

［8］任刚，徐寿平，杜镭，等 . 螺旋断层放疗系统自适应软件在评价腮腺剂量变化中的初步应用 [J]. 中国医疗器械杂志，2010，34（5）：335-338.

［9］Van Herk M. Errors and margins in radiotherapy[J]. Semin Radiat Oncol, 2004, 14(1): 52-64.

［10］McKenzie A, Van Herk M, Mijnheer B. Margins for geometric uncertainty around organs at risk in radiotherapy[J]. Radiother Oncol, 2002, 62(3): 299-307.

［11］Van Herk M, Remeijer P, Lebesque JV. Inclusion of geometric uncertainties in treatment plan evaluation[J]．Int J Radiat Oncol Biol Phys, 2002,52(5): 1407-1422.

［12］丁伟杰，曾昭冲，孙菁，等 . 利用 MVCT 图像引导技术分析肝脏恶性肿瘤放疗不同体位固定方式的摆位误差 [J]. 中国临床医学，2016，23（3）：341-343.

［13］许晓燕，李金凯，曹远东，等 . 鼻咽癌 VMAT 摆位误差及靶区外扩边界影响因素分析 [J]. 中国医疗设备，2023 38 （7）：67-72，102.

［14］林炳甲，王剑生，王建业 . 乳腺癌真空垫联合乳腺托架摆位放疗的疗效及毒副反应分析 [J]. 河北医学，2019，25（11）：1825-1829.

［15］王丹丹，聂胜男，尹月菊，等 . 宫颈癌固定野调强与螺旋断层放疗引起急性血液毒性的辐射剂量学对比研究 [J]. 中华肿瘤防治杂志， 2021， 12（28）：927-933.

［16］申正文，田秀梅，王颖 . 基于螺旋断层放疗摆位误差的靶区外放边界研究 [J]. 中国医疗设备，2020，35（S2）：60-62.

［17］时勇，朱建国，张琳，等 . 基于 CBCT 研究中上段食管癌放疗摆位误差及 CTV 外放边界确 定 [J]. 中华肿瘤防治杂志，2019，26（8）：545-548.

内容来源于《医疗装备》杂志，如需转载请注明出处。