光学体表追踪技术适用于儿童肿瘤精准放射治疗

光学体表追踪技术适用于儿童肿瘤精准放射治疗

吴光辉

新疆生产建设兵团第七师医院，新疆 奎屯 833200

摘要：近年来OSMS逐步应用于放疗实践，提高了摆位精度，缩短了摆位时间。目前国内外尚无有关OSMS技术应用于儿童肿瘤放疗的报道。本中心自2018年6月常规将OSMS技术应用于各系统肿瘤的放疗，本研究拟对OSMS在儿童肿瘤放疗中应用进行初步探索，为儿童肿瘤的精准放疗提供一种新的、精准的、无辐射的图像引导。

关键词：儿童肿瘤；图像引导放疗；光学体表追踪技术；

恶性肿瘤是导致儿童死亡的第2大病因，神经母细胞瘤、中枢神经系统肿瘤、软组织肿瘤是最常见的儿童实体肿瘤，放射治疗是儿童肿瘤治疗的主要手段之一，约1/3的儿童肿瘤患者需行放射治疗。儿童肿瘤放疗的疗效较成年人好，治愈率高，生存时间长，因此对放疗方案的制定、计划设计及摆位实施均有更高的要求。由于儿童患者放疗的配合度差，治疗容易出现位移，部分患者需重复多次摆位，因此延长了治疗时间。如何降低儿童患者实施放疗中的移动误差长期以来一直是困扰放疗医技人员的难题。图像引导放疗（IGRT）技术的应用使得摆位精度大幅度提高，计划靶区的边界减少，正常组织的照射体积减少。当前IGRT主要是以MV或KV级锥形束CT（CBCT）来实现，但其仅在治疗前指导摆位，在治疗过程中无法动态实时监测患者的体位移动。光学体表追踪系统（OSMS）是利用可见光或激光对患者的体表运动进行监测的技术，其将选定的体表区域分成30万个点进行监测，对位置移动的精度及敏感度极高，通常可以识别亚毫米级的位置移动，可进行多维度实时监测，且无创、无辐射等副作用，一定程度上弥补了CBCT的不足。

1资料与方法

1.1一般资料

选取2018年9~2019年3月深圳市人民医院肿瘤放疗科收治的儿童肿瘤患者进行分析。纳入标准：年龄>3周岁；病理诊断明确；无全身麻醉禁忌证；预计生存时间大于1年。排除标准：照射区域合并感染；照射区域存在未愈合的伤口；存在未能控制的癫痫；放疗体位无法配合的患者。共入选6例患儿，其中男童4例，女童2例，年龄3~12岁；患者中上肢横纹肌肉瘤1例，上肢骨肉瘤1例，下肢横纹肌肉瘤2例，腹腔神经母细胞瘤1例，脑胶质瘤1例。其中2例患儿在全身麻醉下实施放疗。所有患者均经病理确诊，研究经过医院伦理委员会批准，家属均签署放射治疗知情同意书。

1.2方法

脑胶质瘤患者采用头颅热塑膜面罩固定，其余患者均采用真空垫固定，采用西门子模拟定位CT进行扫描，三维CT扫描，扫描层厚为3mm，图像传送至Eclipse。治疗计划系统，实施靶区勾画、计划设计、评估和验证后，将治疗计划及图像结构传送至Edge直线加速器及OSMS系统。患者首先按体表标记实施治疗摆位，首次治疗前行CBCT扫描，将CBCT图像与定位CT图像以骨性标志、密度或自动模式进行配准，以确定体位，然后以OSMS采集体表感兴趣区域作为参考图像，后续的放疗前摆位以首次OSMS采集的参考图像作为摆位基准，再以CBCT扫描图像确认位置，并在治疗过程中监测体位的位移。OSMS可以从三维上采集体表信息，包括前后、上下及左右方向，误差根据要求设计为3mm。

1.3统计学分析

采用SPSS23.0软件对数据进行统计分析。计量资料用均数±标准差表示，组间比较采用t检验，计数资料组间比较行χ2检验，采用双变量相关分析两组摆位误差关系，应用MedCalc统计软件的Bland-Altman法评估两种系统的一致性，并计算一致性界限(LOA,95%CI)。以P<0.05为差异有统计学意义。

2结果

6名患者129个治疗位置移动情况显示，CBCT与OSMS的左右、头脚、上下方向的移动差异均无统计学意义（P>0.05，表1）。OSMS与CBCT各方向摆位误差差值的95%LOA范围分别为：左右0.05~0.06cm、头脚0.08~0.10cm、头脚0.09~0.12cm。临床中设置二者差值在0.2cm之内是可以接受，本研究中两者在各个方向上摆位误差差值的95%LOA范围均小于临床设计值，OSMS与CBCT各方向摆位误差差值的平均值分别为左右0.00cm、头脚0.00cm、头脚0.01cm，均为0或接近0。在CBCT与OSMS的左右、头脚、上下方向的移动差值分别有4.65%（6/129）、5.43%（7/129）、3.88%（5/129）的点在95%LoA之外，在其一致性范围内，差值的绝对值最大分别为0.06cm、0.09cm、0.11cm。

3讨论

CBCT是当前确定和保证放疗位置精准最常见、最标准的方法。然而CBCT引导放射治疗时，其本身也可产生辐射剂量，临床研究显示，CBCT每次扫描时根据照射的部位、大小、照射的技术，可对皮肤产生1~7cGy的照射剂量。OSMS作为一种利用激光监测体表位移水平的图像引导方式，其无辐射，且能动态实时捕捉摆位时位置差异及治疗期间体位变化，已逐步应用于引导肿瘤精准放射治疗。儿童肿瘤患者预后好，生存时间长，且处于发育阶段，放射治疗时需充分考虑晚期毒副作用。在放射治疗过程中，减少正常组织的照射范围和剂量是降低毒副作用最为关键的环节。随着放疗技术的进步，精准放疗技术的应用越来越广泛，儿童肿瘤的放疗晚期毒副作用发生率越来越低。实现精准放疗的首要保证就是摆位的精确性及治疗过程中体位的固定性。儿童患者由于配合能力欠佳，易于治疗过程发生体位移动，因此减少摆位的时间和监测治疗时体位的变化显得尤为重要。精准的摆位和避免治疗时的位移是精准放疗的前提。目前的研究显示，体表光学追踪系统引导的放射治疗不仅能缩短摆位时间，提高摆位精度，还能在治疗过程中实时监测体位的变化，在成人乳腺癌、胸部肿瘤、腹部肿瘤的应用中已证实其实用性、高效性、精准性尤其适合应用于儿童患者的放射治疗。

本研究显示，OSMS与CBCT在儿童肿瘤的放疗中均可保持患者治疗位置的高度精准，本研究显示在左右、头脚、上下方向的移动分别是：0.207cm、0.183cm、0.198cm、0.207cm、0.186cm、0.206cm，差异均无统计学意义（P>0.05），两者在摆位精度上无差别。有学者对OSMS与CBCT在脑转移瘤行SRS进行图像引导的精度进行对比发现，两者在各方向上的摆位误差均小于1mm。有研究在乳腺癌放疗中，发现OSMS协助摆位的位移误差在2.7~5.0mm。也有研究将OSMS应用于前列腺的放疗中，结果显示期位移误差在3~6.5mm，尤其是X方向，超过5mm。由此可见，对于不同部位，OSMS的精准度存在差异，对于胸、腹等存在脏器运动的部位，精度略差。本研究的结果显示OSMS协助的摆位精度优于其他的相关报道，主要考虑有以下因素：本研究中只有1例患儿为腹腔肿瘤放疗，受呼吸运动影响。其余5例患儿为四肢及颅脑肿瘤放疗，为刚性器官，无脏器运动影响。且有2例患儿为全麻下行放疗。本研究中，OSMS与CBCT各方向摆位误差差值的95%LOA范围分别为：左右0.05~0.06cm、头脚0.08~0.10cm、上下0.09~0.12cm。各方向上：左右4.65%（6/129）、头脚5.43%（7/129）、上下3.88%（5/129）的点在95%LoA之外，说明在各方向上的摆位误差OSMS与CBCT高度相关。但能否以OSMS代替CBCT作为儿童肿瘤放疗的图像引导，尚需进一步验证。OSMS的精度与感兴趣区的选择有着密切关系，有研究显示，OSMS在体表投射的感兴趣区域的选择差异与摆位误差水平直接相关。因此，不同部位如何选择体表的感兴趣区也需进一步探索。故虽然OSMS与CBCT在摆位精度上高度相关，但能否以OSMS代替CBCT作为儿童肿瘤放疗的图像引导，尚需进一步验证。

结束语

综上所述，在儿童肿瘤的放射治疗中，OSMS和CBCT引导的放疗精准度高，且两者相关性好。OSMS是一种高效、精准的IGRT引导方式。可应用于儿童肿瘤的放射治疗中。

参考文献：

1]左房追踪技术评价成人继发孔型房间隔缺损患者左房功能与肺动脉收缩压的相关性[J].高帆.中国实用医药.2017(16)

[2]磁共振成像特征追踪技术测定左心室应变与急性心肌梗死透壁程度关系[J].董益国,黄松涛,谢欢,罗秉翔,赵嘉英.影像研究与医学应用.2020(02)

[3]心房容积追踪技术评估胎儿心房容积及功能的初步研究[J].金鑫焱,赵博文,周苏平,彭晓慧,潘美,孙晓露.中华超声影像学杂志.2016(07)

[4]儿童肿瘤患者放射治疗的心理护理及体会[J].张慧敏.临床和实验医学杂志.2007(11)