光学表面监测系统在体部脉冲式低剂量率放射治疗中的应用价值分析

2021-01-04 08:52薛冰周业春李亮
医药前沿 2020年25期
关键词:剂量率治疗师体位

薛冰 周业春 李亮

(徐州医科大学附属医院放疗科 江苏 徐州 221000)

在对复发的肿瘤进行治疗的过程中,脉冲式低剂量率放射治疗有着显著的疗效[1,2],但是其也有一些需要注意的问题,尤其是治疗时间过长的问题,长时间保持体位的固定不动对患者的身体控制能力要求较高,即使患者能坚持下来,但是其无意识不自主的一些细微移动也是很难避免的,而对于这些微小的位移放疗技师是很难从外部的监控视频系统中察觉,这就会不可避免的导致放疗的精确性下降,从而影响放疗的疗效并且增加正常组织的受照剂量。而瓦里安直线加速器安配备的光学表面监测系统则能够很好的解决这个问题。2017 年11 月,本中心新引进的美国瓦里安公司Vital-beam 直线加速器配备了光学表面监测系统(Optical Surface Monitoring System,OSMS)。为了更好地使用该系统,本中心开展了OSMS 在体部脉冲式低剂量率放疗的应用研究,探讨该系统对脉冲式低剂量率放疗质控有无提高作用以及对常规脉冲式低剂量率放射治疗方式有无改进。

1.资料与方法

1.1 一般资料

1.1.1 患者资料 随机选取从2018 年1 月—2019 年12 月两年间在我科接受脉冲式低剂量率放射治疗的患者30 例,其中女性10 例,男性20 例,年龄为48 ~80 岁。

1.1.2 设备介绍 OSMS 是基于光学原理的肿瘤运动管理新兴技术,用于获取病人在放疗前及放疗中身体表面图像。该系统在治疗床周围天花板上安装了3 台摄像机,共计6 个摄像头,投影装置向病人投照红光斑,投影装置两边的2 个图像传感器获得病人及其身上的光斑图像。利用光学成像技术和上万个几何结点重建出感兴趣区附近的3D 体表图像,体表每个点都有相对于治疗等中心点的位置数据,通过实时获取治疗中的体表图像并与CT 模拟生成的参考体表图像进行比较,从而获得实时位置误差信息。此系统不需要身体表面标记点,并且成像过程不产生辐射。

1.1.3 设备校准 OSMS 以加速器坐标为标准进行校准,被校准到直线加速器坐标,系统每月由物理师进行月检,而每日则由治疗师进行日检,从而保证摄像头正确校准到治疗等中心,校准时使用的是一块专用的白色带点阵校准板面。

1.1.4 体位固定方式 考虑到病人的舒适型以及OSMS 监测系统需要暴露感兴趣区,本实验采用orfit 一体板加真空垫的固定方式,将真空垫放在一体板上,病人根据病情仰卧或俯卧于真空垫上,然后一边抽真空一边塑形。因为一体板上加装了专门用于真空垫固定的方框型配适器,所以在真空垫塑形成功后其背部会有一个和一体板配适器相对应的方型凹槽,每次治疗摆位时只需将真空垫放在一体板上确保凹槽与配适器相吻合即可,从而能够更好的保证摆位的重复性以及减少摆位的时间。

1.2 方法

1.2.1 分组 将所有患者随机分为两个组,A 组使用OSMS全程监控,治疗师在各治疗野之间不进入机房查看,若OSMS 提示患者位移超过阀值(根据部位不同,阀值也有所变化,大概是3 ~5mm)则治疗师需要进入机房查看并重新摆位。B 组使用视频监控系统肉眼监控患者,治疗师在各治疗野之间不进入机房查看,若发现患者有位移则治疗师需要进入机房查看并重新摆位。

1.2.2 位置验证与配准 位置验证利用机载影像系统进行千伏级锥形束CT(kilo-voltage cone beam computed tomography,KV-CBCT)扫描从而获取数据,而配准的方式为灰度平移误差配准(GreyT)。首先按照体表标记点进行常规摆位,然后进行CBCT 扫描获得放疗区域三维图像并对其进行重建,将重建后的三维图像(如图2 所示)与计划CT 图像(如图1 所示)进行配准(如图3 所示),获得两图像间在X 轴(左右方向)、Y 轴(头脚方向)、Z 轴(腹背方向)三个空间方向上的误差值并通过治疗床的自动移动来校正误差值。最后在治疗结束后再次进行CBCT 的位置验证,获得配准后X、Y、Z 三个空间方向上的误差值并记录。所有患者均采用治疗的前5 次每天治疗前、后各一次CBCT 验证体位,在治疗疗程的第6 次开始才用每周一次治疗前、后各一次CBCT 验证体位。

图1 计划CT 图像

图2 KV-CBCT 图像

图3 图像配准

1.3 统计学方法

采用SPSS20.0 统计学软件进行数据分析,计量资料采用(±s)来表示,组间比较采用t 检验,以P <0.05 为差异有统计学意义。

2.结果

2.1 两组治疗后各个方向的位置误差

A 组患者共15 例,共进行110 次治疗前、后的CBCT 扫描,B 组患者共15 例,共进行110 次的治疗前、后的CBCT 扫描,见表1。

表1 两组治疗后的体位误差(±s,mm))

表1 两组治疗后的体位误差(±s,mm))

组别nXYZ A 组152.359±1.7989 2.704±2.0078 2.497±1.9354 B 组153.087±2.5462 2.994±2.2683 2.596±1.8042 P-0.0150.0090.666

A 组与B 组在X 轴方向和Y 轴方向的差异有统计学意义,在Z 轴方向的差异无统计学意义,但是在X 轴、Y 轴、Z 轴三个方向上A 组数据均比B 组小,

3.讨论

当癌症患者的恶性肿瘤复发时,所要面对的问题往往比原发癌治疗时的问题要棘手的多,患者身体可能无法进行再次手术,而化疗药物产生耐药性的概率也会大大增加,并且若是再次进行放疗则可能会出现剂量超量及周围正常组织受损较重的问题[3]。通过近几年的研究发现,脉冲式低剂量率放射治疗对治疗复发肿瘤有着显著的效果,其不仅延长了患者的生存时间,还提高了患者的生存质量。在放射生物学领域,对低剂量率效应的研究已经有很多年了,发现当用小于0.5Gy 的剂量对肿瘤进行照射时,肿瘤细胞会对放射线发生超敏反应[4,5]。黎杰等则通过对复发胰腺癌和前列腺癌再放疗的研究不光证实了脉冲式低剂量率放射治疗的可行性,还表明了其在胰腺癌和前列腺癌放疗中疗效的优越性[6]。因脉冲式低剂量率放疗一般每次治疗需照射5~8 个野,而每2 个射野照射时间间隔一般为3 ~5min,所以每一次治疗的时间大约在20 ~30min 左右,这就需要患者在较长的时间里一直保持固定的姿势不动,而治疗师为了确保治疗和等待过程中病人没有位置的细微移动 ,则需要用到OSMS系统。因为OSMS 系统是无辐射对患者没有伤害,且对患者的运动监控具有较高的的精确性和稳定性[7-9]。

在使用OSMS 系统后,其在X 轴、Y 轴、Z 轴三个方向上的体位误差相对于未使用OSMS 系统有了显著的减小,这说明即使病人在相对较长的治疗和等待时间里,也能够保证体位的准确性。即使病人在整个疗程期间有极细微的移动也能够被系统监测并反馈给放疗技师,大大提高了整个治疗期间位置的准确性。而且还避免了为了防止肉眼监测的误差,放疗技师需要在每个子野间隙重复进入机房校对和摆位,从而减轻了放疗技师的工作强度和职业照射剂量。但本研究在对体位误差进行分析时只分析了X 轴、Y 轴和Z 轴三个方向上的距离误差,而没有包含旋转、自旋和俯仰三个方向上的角度误差,而后者也是影响体位的重要因素,需要在后续的实验中进一步完善实验内容。

综上所述,在使用光学表面监测系统后,对病人在治疗期间的位移得到了有效的监测和纠正,大大提高了整个治疗期间位置的准确性,值得临床应用。

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