射波刀治疗肺部肿瘤追踪精度的初步分析

景生华，李 兵

射波刀治疗肺部肿瘤追踪精度的初步分析

景生华，李 兵

目的：对射波刀治疗肺部肿瘤时采用追踪方式的治疗精度进行初步研究。方法：选取2种追踪方式（金标追踪方式和肺追踪方式）均适用的患者，制定计划时，对每个患者均采用2种不同的追踪方式。根据2种不同的追踪方式分别对患者进行摆位治疗，通过射波刀系统软件记录追踪误差，对误差值进行比较分析。结果：同一患者，同一病灶，采用2种不同的追踪方式进行追踪，其技术误差小于1.10 mm，治疗精度平均值为0.552 1 mm。结论：2种不同的追踪方式对于同一患者的追踪误差较小，临床上可根据患者的情况合理地选择追踪方式。

射波刀；肺部肿瘤；追踪方式；治疗精度

0 引言

近几十年来，肿瘤在全世界范围内的发病及死亡率逐步上升。放射治疗是治疗局部肿瘤的重要手段之一，其原则[1]是：给予一定的肿瘤体积准确的、均匀的剂量；尽量提高治疗区域的剂量，降低照射区正常组织受量范围；保护肿瘤周围重要器官免受照射。射波刀是全身肿瘤立体定向放射外科治疗设备之一，该治疗设备由美国斯坦福大学医学院神经外科医师John Adler博士等[2-3]经过近20 a的设计研究而成，采用计算器立体定位导向，自动追踪靶区[4]；先进的影像引导技术可在治疗过程中实时追踪患者和靶目标位置，确保治疗的准确性，它的非等中心投射特性[5]可使放射剂量在病变部位达到最优的均匀分布和适形性。随着科学技术的不断进步，如何更好地选择治疗方式以及更精确地治疗肿瘤成为医者不断的追求。

1 射波刀治疗肺部肿瘤追踪方法

肺部肿瘤病灶的位置受呼吸运动的影响较大。射波刀同步呼吸追踪系统利用金标追踪和肺追踪[6]2种方式，用以解决射波刀治疗肺部肿瘤时肿瘤受呼吸运动影响的问题。其原理与全球卫星定位[7]实时追踪定位一致，主要是利用巡航导弹卫星实时定位技术，模拟实现肿瘤随着呼吸运动在不同时间点的位置和运动轨迹，然后由计算机发出指令指导机器人手臂自动完成位置校准的移动[8]，并调整射束随肿瘤的运动作同步移动治疗，达到精确治疗的目的。

1.1 金标追踪

金标追踪是在B超或CT引导下进行穿刺，将3～4个长约8 mm、直径约0.5 mm的圆柱形金标植入到肿瘤内部或周边位置，1周后进行体位固定、CT定位扫描，治疗时用金标代表肿瘤位置，并由呼吸运动模拟出肿瘤随呼吸运动的规律。正式治疗时开启呼吸追踪软件系统，高速相机追踪体表红光标记点的运动，X线同步拍摄肺部影像，采集到7～8个拍摄点，模拟出呼吸运动曲线，建立红光标记点与金标的对应关系，指导机械手臂控制射束随患者的呼吸对肿瘤作同步移动治疗。

1.2 肺追踪

肺追踪是同步呼吸追踪的另一种技术，无需植入金标，直接选取肺部肿瘤的轮廓代替植入的金标，把肿瘤当作标记物进行追踪。正式治疗时开启呼吸追踪软件系统，追踪体表红光标记点的运动，X线同步拍摄肺部影像，采集到7～8个拍摄点，模拟出呼吸运动曲线，建立红光标记点与肺部肿瘤的对应关系，指导机械手臂控制射束随患者的呼吸对肿瘤作同步移动治疗。

2 材料与方法

从射波刀治疗的肺部肿瘤患者中选取其病灶能够采用金标追踪和肺追踪的患者14例，给每位患者执行CT引导下穿刺并植入金标，一周后使用CT定位机定位。制定射波刀治疗计划时，对每位患者的治疗计划均设定2种追踪方式。治疗时，对每位患者均采用2种不同的追踪方式分别进行摆位治疗，由射波刀系统软件采集2种追踪方式的实时追踪误差，记录误差数据。

2.1 记录数据

射波刀系统软件会实时显示追踪精度，数据包括：金标追踪和肺追踪在三维（X，Y，Z）方向的标准误、标准平均误差、修正误差以及标记点（Marker）的标准误差、标准平均误差。

2.2 数据代表的意义

标准误也称标准误差，是样本统计量的标准差，是描述对应样本统计量抽样分布的离散程度及衡量对应样本统计量抽样误差大小的尺度[9]。标准误差针对样本统计量而言，是某个样本统计量的标准差。当谈及标准误差时，一般须指明对应的样本统计量才有意义。在很多实际应用中，标准差的真正值通常是未知的。因此，标准误这个术语通常用于代表这一未知量的估计。在其他情况下，标准差可以有效地用于提供一个不确定性空间的示值，但其正式或半正式使用是提供置信区间或测试，并要求样本总量必须足够大。其总量大小取决于具体的数量分析[10]。

标准误差均值也称平均数标准误差、标准误差平均值，是样本均值的标准误差。此外，当总体服从正态分布时，标准误差均值等于统计总量标准偏差除以样本数量的平方根。

修正误差对系统数据进行分析，建立修正误差模型，为补偿系统误差，主要指射波刀修正系统通过数据采集分析，建立修正误差模型，算出X、Y、Z及Marker需要修正的数据，通过系统计算出修正后的位置，传指令给机器人手臂，从而对摆位造成的误差进行最后修正。

3 结果统计与分析

14例患者金标追踪和肺追踪三维X、Y、Z方向以及Marker的标准误差数据显示（见表1）：X方向上，14例患者金标追踪和肺追踪标准误差相差最小值0.1 mm，最大值1.62 mm；Y方向上，14例患者金标追踪和肺追踪标准误差相差最小值0 mm，最大值0.65 mm；Z方向上，14例患者金标追踪和肺追踪标准误差相差最小值0.02mm，最大值0.59mm；14例患者金标追踪和肺追踪Marker的标准误差均为0 mm。

表1 14例患者金标与肺追踪X、Y、Z方向以及Marker的标准误差数据统计表mm

14例患者金标追踪和肺追踪X、Y、Z方向的标准误差均值数据显示（见表2）：X方向上，14例患者金标追踪和肺追踪标准误差均值相差最小值0.02 mm，最大值1.77 mm；Y方向上，14例患者金标追踪和肺追踪标准误差均值相差最小值0 mm，最大值0.65 mm；Z方向上，14例患者金标追踪和肺追踪标准误差均值相差最小值0.02 mm，最大值0.93 mm。

14例患者金标追踪和肺追踪X、Y、Z方向以及Marker的修正误差数据显示（见表3）：X方向上，14例患者金标追踪和肺追踪修正误差相差最小值0.15 mm，最大值1.84 mm；Y方向上，14例患者金标追踪和肺追踪修正误差相差最小值0 mm，最大值2.9 mm；Z方向上，14例患者金标追踪和肺追踪修正误差相差最小值0.05mm，最大值2.3 mm；14例患者金标追踪和肺追踪Marker的修正误差相差最小值0.163 mm，最大值1.077 mm。

表2 14例患者金标与肺追踪X、Y、Z方向的标准误差均值数据统计表mm

表3 14例患者金标与肺追踪X、Y、Z方向以及Marker的修正误差数据统计表mm

由标准误差、标准误差均值、修正误差的数据可知，金标追踪和肺追踪误差相差最小值0 mm，最大值2.9 mm。经过射波刀软件系统进行误差修正之后，金标追踪和肺追踪误差相差最小值0.167 mm，最大值1.077 mm。

由表4可知，14例患者金标追踪和肺追踪修正误差相差最大值1.077 mm，最小值0.163 mm；14例患者金标和肺追踪的修正误差算术平均值为-0.343 3 mm，绝对值的平均值为0.552 1 mm。

4 讨论

临床上，判断射波刀追踪精度主要是分析经过射波刀软件系统误差修正之后的误差数据。通过对射波刀治疗肺部肿瘤追踪精度数据的初步分析，可知金标追踪与肺追踪的追踪精度最大误差为1.077 mm，金标追踪比肺追踪精确0.343 3 mm，追踪精度误差绝对值的平均值为0.552 1 mm。

大多数情况下，为求精确，医生会选择金标追踪方式治疗患者；对于有些年龄稍大、身体情况稍差、对植金标恐惧、肿瘤太靠近重要器官无法植金标的患者，可以选择肺追踪方式治疗肿瘤。相对而言，肺追踪方式在满足治疗精度的同时，可以实现无创治疗，对于那些无法植金标的患者来说，它是一种比较理想的治疗方法。

表4 金标与肺追踪修正误差统计表 mm

[1] 胡逸民.肿瘤放射物理学[M].北京：原子能出版社，1999：333.

[2] Adler J R，Chang S D，Murphy M J，et al.The CyberKnife：a frameless robotic system for radiosurgery[J].Stereotactic and Functional Neurosurgery，1997，69（1）：124-128.

[3] Adler J R Jr，Murphy M J，Chang S D，et al.Image-guided robotic radiosurgery[J].Neurosurgery，1999，44（6）：1 299-1 306.

[4] Madhukar M.The basics of hemodialysis equipment[J].Hemo-dialysis International，2005，9：30-36.

[5] 王质刚.血液净化学[M].北京：北京科学技术出版社，2003．

[6] 沈君姝，耿薇娜，王朋.射波刀追踪方式分析[J].生物医学工程与临床，2011，15（5）：502-504.

[7] 房爱玲.一种新型的肿瘤放射外科治疗设备——射波刀[J].中国医疗器械信息，2006，12（8）：58.

[8] 王境生，李丰彤，董洋，等.射波刀5种追踪方法的原理[J].医疗卫生装备，2013，34（4）：130-132.

[9] Everitt B S.The cambridge dictionary of statistics[M].England：Cambridge University Press，2003.

[10]Isserlis.On the value of a mean as calculated from a sample[J].Journal of the Royal Statistical Society，1918，81（1）：75-81.

（收稿：2013-10-25 修回：2014-02-17）

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Preliminary analysis of tracking accuracy about treatment of CK in lung tumor

JING Sheng-hua,LI Bing
（Department of Radiotherapy,Nanjing General Hospital of Nanjing Military Area Command,Nanjing 210002,China）

ObjectiveTo study of the treatment accuracy about two tracking modes by CK radiosurgery for lung tumor.MethodsGolden mark and lung tumor tracking mode were applied to the setup therapy of the patients.CK system software was used to record the tracking errors,and the errors were compared and analyzed.ResultsFor the same patient or the same tumor,the difference between the results by gold-mark tracking and those by lung tumor tracking was less than 1.10 mm,and the average value of treatment accuracy was 0.552 1 mm.ConclusionTwo tracking modes have little difference when used for the same patient,which can be chosen according to the conditions of the patients.[Chinese Medical Equipment Journal，2014，35（9）：94-96]

CK;lung tumor;tracking mode;treatment accuracy

R318.6；TH777

A

1003-8868（2014）09-0094-03

10.7687/J.ISSN1003-8868.2014.09.094

景生华（1988—），女，助理工程师，主要从事加速器、射波刀治疗方面的研究工作，E-mail：1073479991@qq.com。

210002南京，南京军区南京总医院放疗科（景生华，李 兵）

李 兵，E-mail：lib99@163.com