重力因素对模拟CT定位精度的影响
The influence of the gravity on the precision of CT simulation
浙江省肿瘤医院 徐微 李斌 童毅臻 钱坚
摘要 目的评估重力因素对模拟CT扫描精度的影响。材料和方法对100例需要进行CT定位扫描的患者，分别以热塑性体膜固定，在体膜上用记号笔标记扫描中心，将患者送入CT机，以横断位标记线与CT机的轴位激光线重合，测量水平标记线与水平激光线的距离，并与患者的身高、体重、扫描部位比较分析。结果患者体表水平标记线与CT机水平激光线相比下降的幅度与身高、体重及扫描部位均相关。结论重力因素对模拟CT扫描精度有明显影响，对靶区勾画的意义有待进一步研究。
现代肿瘤放射治疗对精确性的要求越来越高, 三维适形放疗(3DCRT)和调强放疗(IMRT)等逐渐成为主流治疗技术。CT模拟定位系统的出现及成熟是放射治疗突破性进展的关键因素之一。同时精确的ＣＴ模拟定位是精确放疗的基本前提，但是在CT模拟定位过程中影响模拟CT扫描精度的因素很多，包括体位、固定方式、扫描参数等[1]。本文试图通过研究阐述重力因素对模拟CT扫描精度的影响。
材料和方法
1．病例资料：2005年9月到2006年6月在我科行CT模拟100例，男性57例，女性43例，扫描部位分头、胸、腹、盆四个部位，具体资料见表1；
2．体位及固定方法：所有患者取仰卧位，置头颈肩或体部固定架上，用热塑性体膜固定，并作铅十字记号及其他体表标志，辅助体膜固定；
3．扫描及数据读取：CT模拟系统包括美国GE公司四排螺旋CT和德国LAP公司的CT-1-3型激光定位系统。我院CT模拟激光定位系统至CT扫描窗的距离960mm。所有患者仰卧于CT扫描床，体膜固定，在体膜上标记扫描中心激光线，以横断位标记线与CT机的轴位激光线重合，由技师控制进床960mm,将病人要求扫描部位中心进至扫描窗，由一名医师和一名技师分别用刻度尺测量此时体膜上标记线和CT机的水平激光线在竖直方向上的距离并取平均值作为数据记录；扫描完毕后，在CT-SIM工作站中将影像调出，在重建影像上设置扫描初始坐标，与铅十字记号比较，测量数据并作记录，与扫描前数据进行对比取平均值；
4．数据分析：身高、体重对数据的影响用t检验，扫描部位对数据的影响用F检验，所有三种因素的影响作相关分析。
结果
1．当患者被送入CT机扫描孔后，体表标记的水平线较CT机的水平激光线均有所下降（1.1~4.3mm，中位2.1mm）；扫描后在CT-SIM工作站中图象数据测量结果与扫描前体表测量结果平均误差小于0.3mm。
2．扫描部位作为不同组的处理方式进行F检验得到F值见表2，可知：统计结果显示体膜上标记线的下降值与患者的身高、体重以及扫描部位均有显著意义（P＜0.00＝。见表2
表1 标记下降平均值
|
扫描部位 |
例数 |
激光体表测量值 |
图象测量值 |
|
头 |
30 |
1.9mm |
1.8mm |
|
胸 |
20 |
2.2mm |
2.4mm |
|
腹 |
25 |
2.1mm |
2.3mm |
|
盆 |
25 |
3.9mm |
3.7mm |
表2身高、体重和扫描部位对下降值的影响
|
影响因素 |
体重 |
身高 |
扫描部位 |
|
t(F)值 |
41.929 |
170.551 |
7.922 |
|
P值 |
.000 |
.000 |
.000 |
讨论
放射治疗是肿瘤治疗中的重要组成部分，18%的恶性肿瘤患者可以通过放疗治愈[2]。随着计算机技术的发展，放疗技术的不断进步，精确放疗的目标逐渐实现。人们对可能造成治疗失败的因素进行了研究，主要包括亚临床病灶、组织器官的运动、机器及射线的物理特性等[3，4]，并提出相应的GTV（Groee Tumor Volume，）、CTV（Clinical Target Volume）、IV（Irradiated Volume）、SM（Setup Murgin）等概念，而由于影像的产生仪器—模拟CT机的研究少有报道。在实际工作中我们根据AAPM建议为保证CT模拟定位床面的几何位置和运动精度在放射治疗设计允许的误差范围内，常规应做月检偏差小于2mm，合格才能使用。理论上可以使用CT机架激光来进行病人初始标记点定位，但由于CT机孔径限制实际都是使用外部激光系统来进行病人摆位、设置病人体表的初始标志和射野中心标记点。我院模拟CT机两组激光灯之间距离特别达到960mm（通常500mm），这就使定位床位移加大重力下沉加大[5]。由于患者体重的重力因素，模拟CT机的扫描床在竖直方向上产生偏移，由此必然导致扫描产生的像素在空间的偏移，从而使得重建的假体存在一定程度的失真。这个偏移的幅度有多大，和哪一些因素相关，我们研究的结果显示，患者的体重、身高以及扫描部位均对此产生影响。具体表现在：体重越大，扫描床下降越明显；身高越长，扫描床下降越明显；扫描部位越远离支撑点，扫描床下降越明显。原因不难解释，CT扫描床是半幅支持的床板，有一定的变形系数，其悬空的一端受重力影响下垂，体重越大，即重力越大；身高越长、扫描部位越远离支撑点，即重力的力臂越长，其结果必然是床板下降越明显（图1）。通常CT模拟的扫描方式为头向CT方向进床扫描，由已知的结果可以得知，当某患者进行CT模拟扫描时，最后一幅图像相对于第一幅图像由于扫描的部位更靠下，作用于床板的重力矩更大，使得像素在空间的位置向下移位，而产生失真，即由此重建的假体代表的信息与治疗床上的真体不符。从表1可以看到，头、胸、腹、盆四个部位的体表下降平均值分别达到了1.9、2.2、2.1、3.9mm，腹部和盆部间的差值达到了1.8mm，图象下降值基本和体表下降值一致。根据ICRU62号报告，GTV定义为影像上可见的肿瘤体积，并以此为基础产生CTV、IV、PTV等。对于鼻咽癌，后方最少可以只外放1mm。在前列腺患者，当仰卧位时，为保护直肠粘膜，直肠侧也可以只外放1mm。理论上，考虑到盆部的下降差值1.8mm，相当于外放了2.8mm。而当取俯卧位扫描时，由于假体下降1.8mm，外放1mm，结果可能导致0.8mm的CTV产生漏照情况。相应的当盆腔照射勾画靶区时，上界外放应增加2~3mm以抵消假体下降产生的误差。根据我们的数据，盆腔部位的误差较明显，应给于纠正。特别是对于肥胖的、身高较长的以及使用辅助器械扫描如乳腺托架的患者。其临床意义有待进一步研究。目前的文献未见提到此因素的研究报道，其相应的效应不得而知。下沉的情况客观存在，笔者想到以下几个改善措施：1.设备生产公司可将床设计（或床板）成倾斜状态，倾斜度与重力下垂相反来相互抵消，倾斜参数可结合不同体重身高数据来定。2.还可在现行机架的另一端加一个支撑托架，使床板一端不再处于悬空状态，起到有效支撑。3.对模拟CT定位盆部以下的，可采用“脚先进”方式，以减少力距。4.有条件的单位可以结合自单位的机器情况提出一个适合的外放值以弥补此效应的影响。5.装机时外部激光系统尽可能靠近CT机架激光，减少两者间距离。6.现根据我院机器实际情况，在给病人贴初始标记时，能够尽量靠近肿瘤中心以尽可能减小位移，适当上抬LAP激光灯床升线2mm以做下沉补偿，针对盆部及特别肥胖病人在进床960mm后和CT机架激光线做校验，在扫描窗做升床处理，减少重力因素产生的误差.
参考文献
1. 李庆.肺癌立体定向放射治疗靶区定位的进展.中国肿瘤.2002,11:225-227;
2. 于金明.放射肿瘤学研究新进展.国外医学•肿瘤学分册.2002,29:326-330;
3. ICRU.Prescribing recording and reporting photon beam therapy.Reportno.50.Bethesda:I-CRU,1993.
4. ICRU.Prescribing recording and reporting photon beam therapy(Supplement to ICRU report50).Report no.62.Bethesda:ICRU,1997.
5. 邓小武.CT模拟机的质量控制和质量保证检验.中国肿瘤.2004.13.9.546-550.
