影像引导下放射治疗脊柱肿瘤六自由度摆位误差分析

doi:10.3969/j.issn.1671167X.2015.06.011

摘要/Abstract

摘要：

目的：探讨颈椎、胸椎及腰椎肿瘤在锥形束CT（cone beam CT，CBCT）影像引导下的调强放射治疗（image guided radiation therapy， IGRT）六自由度摆位误差分析。方法：收集2013年5月至2014年6月在北京大学第三医院行脊柱恶性肿瘤放疗的患者30例，其中颈椎肿瘤10例，胸椎肿瘤10例，腰椎肿瘤10例。采用瑞典医科达（ELEKTA）公司AXESSE直线加速器CBCT引导，用HexaPODTM evoRT床从平移和旋转六自由度方向在线校正摆位误差，CT模拟定位获取治疗计划参考图像（层厚3 mm，120 kV，200 mAs）。每次治疗前行千伏级（kV级）CBCT扫描（100 kV，36.6 mAs，s20射野准直器），CBCT图像采用骨窗模式与计划参考图像自动匹配，并经高资质医师和物理师共同确认，误差校正后再次行CBCT扫描，将两次图像与计划参考图像分别进行匹配验证。本研究共收集838次摆位校正前、后匹配结果，分别记录患者平移摆位误差左右方向X（lateral）、进出方向Y（lngitudinal）、升降方向Z（vertical）、旋转误差俯仰方向RX（pitch）、滚动方向RY（roll）及左右旋转方向RZ（yaw）匹配结果。应用SPSS 13.0统计软件，对HexaPODTMevoRT床校正前后位移误差数据行配对t检验。结果：椎体肿瘤摆位误差（绝对值）中，3个平移X、Y和Z方向摆位误差结果分别为颈椎(1.71±0.10）mm、（1.81±0.11）mm和（1.94±0.09）mm；胸椎（3.17±0.19）mm、（4.26±0.28）mm和（2.18±0.12）mm；腰椎（2.69±0.24）mm、（3.33±0.26）mm和（2.86±0.21）mm。患者摆位后首次CBCT获得摆位误差数据与误差纠正后（动床后）再次CBCT验证后获得残余误差数据3个平移X、Y和Z方向分别为颈椎（0.5±2.4）mm、（0.01±2.4）mm和（2.4±1.4）mm，胸椎（1.17±0.11）mm、（0.26±0.30）mm和（0.08±0.12）mm，腰椎（1.09±0.24）mm、（2.03±1.26）mm和（0.06±0.51）mm。进行配对t检验结果：颈椎及胸椎平移3个方向误差纠正前后差异均有统计学意义；腰椎仅是升降Z方向平移误差纠正前后差异统计学有意义（t=－3.518,P<0.001）。3个旋转RX、RY和RZ方向摆位误差分别为颈椎肿瘤0.67°±0.04°、1.06°±0.06°和0.78°±0.05°，胸椎0.62°±0.05°、 0.75°±0.06°和0.84°±0.06°，腰椎0.59°±0.06°、0.80°±0.07°和0.73°±0.06°；误差纠正后（动床后）再次CBCT验证后获得残余误差数据3个旋转方向RX、RY和RZ方向分别为颈椎肿瘤0.27°±0.14°、1.20°±0.04°和0.28°±0.05°，胸椎0.02°±0.20°、 0.05°±0.26°和0.64°±0.16°，腰椎0.09°±0.26°、0.50°±0.05°和0.03°±0.16°，误差纠正前后颈椎和腰椎旋转3个方向差异均具有统计学意义，胸椎仅是滚动方向RY方向差异有统计学意义（t=7.106,P<0.001）。30例患者疼痛均有缓解，未发现放疗副反应。结论：IGRT下HexaPODTM evoRT床对脊柱肿瘤放射治疗的摆位误差纠正有明显作用，建议采用在线校正脊柱肿瘤放射治疗摆位误差。

关键词: 脊椎肿瘤, 放射疗法, 影像引导, 锥束计算机体层摄影术, 六自由度, 摆位误差

Abstract:

Objective： To evaluate the six-degree setup errors of tumors of cervical vertebra, thoracic vertebra and lumbar vertebra by image guided radiotherapy. Methods: From May 2013 to June 2014, 30 patients with spinal malignant tumors(10 patients of cervical vertebra, thoracic vertebra and lumbar vertebra respectively) were treated with Elekata Synergy accelerator（Elekta company，Sweden）. Sixdegree set up errors were corrected using HexaPODTMevoRT bed under image of on board cone beam computed tomography (CBCT) guided. All the patients received kilovoltage CBCT before receiving radiotherapy and after correction. The acquired images were co-registered with planning CT with bone window. The data of 838 CT images were analyzed and the errors of translational directions X(lateral), Y（lngitudinal）,Z（vertical）and rotational directions RX（pitch）, RY（roll）, RZ（yaw） were recorded. The data were compared by t-test using SPSS 13.0. Results:The absolute translational setup errors in X, Y and Z axes of cervical vertebra before correction were (1.71±0.10) mm, (1.81±0.11) mm and (1.94±0.09) mm respectively: (3.17±0.19) mm, (4.26±0.28) mm and (2.18±0.12) mm for thoracic vertebra, and (2.69±0.24) mm, (3.33±0.26) mm and (2.86±0.21) mm for lumbar vertebra. The residual setup errors in X, Y and Z axes of cervical vertebra were （0.5±2.4） mm,（0.01±2.4） mm and （2.4±1.4） mm, respectively after correction;（1.17±0.11） mm,（0.26±0.30） mm and （0.08±0.12） mm for thoracic vertebra and （1.09±0.24） mm,（2.03±1.26） mm and （0.06±0.51） mm for lumbar vertebra. The t-test of paired data of set up errors before and after CBCT showed significant difference in three translational directions of cervical vertebra and thoracic vertebra, only Z（t=－3.518,P<0.001） for lumbar vertebra. The absolute rotational setup errors in RX,RY and RZ axes of cervical vertebra before correction were 0.67°±0.04°，1.06°±0.06°and 0.78°±0.05°respectively. 0.62°±0.05°, 0.75°±0.06°, and 0.84°±0.06° for thoracic vertebra, 0.59°±0.06°, 0.80°±0.07°, and 0.73°±0.06°for lumbar vertebra. The rotational directions RX, RY and RZ axes of cervical vertebra were 0.27°±0.14°, 1.20°±0.04° and 0.28°±0.05° respectively; 0.02°±0.20°, 0.05°±0.26°and 0.64°±0.16°for thoracic vertebra and 0.09°±0.26°, 0.50°±0.05°，and 0.03°±0.16°for lumbar vertebra. The t-test of paired data of set up errors before and after CBCT showed significant difference in three rotational directions of cervical vertebra and lumbar vertebra, only RY（t=7.106,P<0.001）for thoracic vertebra. All the patients acquired pain relief and there was no radiation-induced toxicity detected clinically during a median follow-up of 6 months. Conclusion:Six-degree set up errors of spine tumors were corrected effectively with HexaPODTMevoRT bed under CBCT image guided and its feasibility in day-to-day clinical practice has been demonstrated.

Key words: Spinal neoplasms, Radiotherapy, image guided, Cone-beam computed tomography, Six degree, Setup errors

中图分类号:

R730.55

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