诊断CT机房在未安装三维激光灯的条件下CT模拟方法的探讨.pdf

中国癌症杂志 2009年第19卷第9期 CHINA ONCOLOGY 2009 Vol 19 No 9 712 诊断CT机房在未安装三维激光灯的条 件下CT模拟方法的探讨 陈文俊 傅益谋 王玉斌 林玉成 王建化 李芙瑶 温州医学院附属第三医院肿瘤中心 浙江 温州 325000 摘要 背景与目的 由于某些客观原因 可移动三维激光灯无法安装于诊断CT机房 本研究讨论诊断 CT在未安装三维激光灯的条件下 利用常规模拟机房的三维激光灯进行CT模拟 并对该方法进行探讨 方法 三维可移动激光灯安装于常规模拟机房 使用多线法及虚拟定位 摆位线法形成2组空间相互垂直的平行线 结 合已经调整好的平板床及CT机上的固定激光灯 对患者进行CT模拟摆位 确定治疗计划后 先在常规模拟机上 进行激光灯移位复位 于0 90或270度射野的条件下拍摄等中心验证片 对比对应角度的DRR片 测量2个等中 心到选定的骨性标记在三维方向上的距离差值 计算等中心综合距离误差 结果 无固定装置的位移误差大 于有固定装置 腹部位移误差最大 胸部次之 头颈部最小 Y轴位移误差最小 但上述所有综合误差基本在 3 mm以内 未超过CT模拟摆位误差允许的范围 结论 本研究在CT机房未安装三维可移动激光灯的条件下 利 用常规模拟机房的三维激光灯进行CT模拟也能很好地保证体位 关键词 CT模拟定位 体位保证 三维可移动激光灯 中图分类号 R730 55 文献标识码 A 文章编号 1007 3639 2009 09 0712 04 The study of CT simulation methods in the diagnostic CT machine room without three dimensional moveable lasers CHEN Wen jun FU Yi mou WANG Yu bin LIN Yu cheng WANG Jian hua LI Fu yao Cancer Center The Third Hospital Affiliated to Wenzhou Medical College Wenzhou Zhejiang 325200 China Correspondence to CHEN Wen jun E mail cwj2233 Abstract Background and purpose Three dimensional moveable lasers can t be equipped in the diagnostic CT machine room because of some objective reasons The purpose was to study CT simulation methods when the lasers equipped in the conventional simulator room Methods We used multi lines and virtual setup lines methods to form two groups of parallel lines which were perpendicular to each other in space then combined these lines with the adjusted fl at couch and the lasers were fi xed in CT machine to setup patients CT simulation position After making the treatment plan lasers were shifted and reset in the conventional simulator room the isocenter ISO verifi cation fi lms were taken under gantry 0 90 or 270 respectively Compared the individual degree DRR image with TPS s Distances between ISO and the selected bone mark in three dimensional directions were measured in DRR fi lms and TPS treatment plan system in individual degree respectively The ISO distance total composite error was also calculated Results Under the same conditions the displacement error in no fi xture was more than that in fi xed applications we can fi nd every one of these errors is under 3 mm which is allowed in CT simulation Conclusion Our methods could assure the patient s position well even if three dimensional moveable lasers were equipped in the conventional simulator room but not in the diagnostic CT machine one Key words CT simulation location position assurance three dimensional moveable lasers 通讯作者 陈文俊 E mail cwj2233 本院由于客观条件的限制 放疗CT模拟只 能在未安装三维可移动激光灯的诊断用CT机 房进行 这使得患者在CT模拟扫描时易产生轴 向及横断面旋转扭曲等体位改变 为解决此问 题 本研究在模拟机上进行初次摆位时 在头 罩或体模上额外添加2 3条与人体横轴 左右 方向 相平行的直线以避免轴线扭曲 添加2 3条与人体纵轴 头脚方向 相平行的直线以避 免横断面旋转线扭曲 以尽可能保证患者在进 行CT扫描时的体位与模拟机上的体位相一致 中国癌症杂志 2009年第19卷第9期 713 本研究旨在验证这一体位保证方法的可靠性 1 对象和方法 1 1 研究对象 2005年9月 2007年9月期间 共146例患者纳入本研究 所有患者均经病理 或细胞学诊断为恶性肿瘤 且有放疗适应证 其中男性92例 女性54例 年龄8 84岁 中 位年龄57 5岁 头颈部肿瘤38例 胸部肿瘤44 例 腹部肿瘤33例 盆腔肿瘤30例 不同发生 部位的肿瘤患者有 无热塑面体模固定之比分 别为 33 5 28 5和23 7 1 2 方法 1 2 1 主要设备 诊断用Philips MX8000 四排 螺旋CT机 荷兰菲利普公司 Varian Acuity 4030A常规模拟机 美国瓦里安公司 安装在 常规模拟机房的三维可移动激光灯 德国LAP激 光应用有限公司 CT模拟定位炭素纤维床板 上海拓能医疗技术有限公司 Varian公司为 加速器配置的水平尺 XIO 4 3 1治疗计划系统 TPS 美国CMS公司 以及各种体位固定材料 和装置 1 2 2 CT模拟流程 与常规CT模拟方法相比 有所不同 1 在模拟机下对患者进行首次 摆位 随后用热塑面模 体模等固定设施对患 者进行固定 粗略设定接近实际等中心点的虚 拟等中心点 在三维激光灯引导下 于面模 体模上描划出两组空间相互垂直的平行线 并 粘上能在CT图像上显示的体位参考标记 如未 加固定装置 则各线条标记于患者体表 进 行CT扫描 并把图像通过网络输送到TPS 勾画靶区及临床靶体积 clinical target volume CTV 计算计划靶体积 planning target volume PTV 并通过TPS得到PTV实际等中心点与虚 拟等中心点在空间立体坐标上的差值 形成移 位复位单 在模拟机房三维可移动激光灯下 移位复位 作出PTV中心 实际等中心 的体表 十字叉丝标志 供放疗摆位使用 1 2 3 添置体位固定线 在常规模拟机下绘制 扫描标记线 将扫描标记的3个点在三维激光 灯引导下连线 在左右方向上与人体体中线垂 直 其中 因上胸位皮肤受到上肢运动影响较 大而不宜作为体表参照标记点 在模拟机激光 灯引导下 在 扫描标记线 上下拟扫描的 范围内人为添加数条平行线 即体位固定线 setup lines 线间隔为8 10 cm 1 2 4 添加虚拟摆位线 模拟机上添加扫描标 记线及体位固定线的同时 在三维激光灯Z轴 引导下 在人体的两侧先分别画一条平行于体 中线的激光灯定位线 再用摆位辅助块 setup module 画出一条与该激光灯定位线平行 且 到平板床面垂直距离相等 并具有一定长度的 定位虚线 图1 即虚拟摆位线 virtual setup lines 1 2 5 体位保证方法 CT扫描前 用水平尺检 查 确保CT机平板床处于水平位 用摆位辅助 块调整人体体位 使人体两侧的虚拟摆位线到 CT机平板床的垂直距离相等 调整体位 使经 校正的CT内置激光灯与扫描标记线及体位固定 线重合 扫描时确保患者体位保持不变 开始 CT扫描 1 3 计算综合误差 1 3 1 测量DRR片等中心到骨性标记的距离 如图2所示 完成治疗计划后 得出治疗射野 的等中心 另设置除实际照射野外的0剂量的 0 90或270度射野 其旋转等中心与治疗射野 的旋转等中心相同 分别打印出其数字重建射 野图像 digital reconstructed radiography DRR 寻找等中心周围的清晰骨性标记 要求该骨性 标记在模拟机平片下也能清晰显示 对于头颈 部及盆腔肿瘤 模拟机下骨成像清晰 选择最 接近等中心的骨性标记 对于胸部肿瘤 由于 脊柱在模拟机下难以清晰显像 故应选择显像 较清晰的胸廓肋骨或锁骨作为标记 对于腹部 肿瘤 脊柱可以较为清楚地显像 可选作骨性 标记 随后测量 记录等中心点到指定骨性标 记在三维方向上的距离 并计算位移值 1 3 2 测量模拟机验证片等中心到骨性标记的 距离 根据TPS提供的体位扫描标记至照射野 旋转中心的空间坐标移位单 用安装在模拟机 房的可移动激光灯对患者进行移位复位 然后 做出新的体表外标记作为放射治疗摆位标记 根据新的体表标记 用模拟机自带激光灯对患 者进行摆位 使患者处于治疗体位 然后获取 照射范围的0 90或270度射野的X线摄片 即 可测量 记录等中心点到上述指定骨性标记在 三维方向上的距离并计算位移值 图3 714 图 1 摆位辅助块 Fig 1 Setup module 图 2 DRR图上等中心到指定骨性标记距离的测量 Fig 2 Distance measurement of DRR isocenter to selected bone mark A Gantry 0 B Gantry 90 图 3 测量模拟机摄片上等中心到指定骨性标记距离的测 量 Fig 3 Distance measurement of the fi lm isocenter to selected bone mark A Gantry 0 B Gantry 90 1 3 3 计算距离误差 在三维坐标中 计划等 中心点与实际靶区中心 模拟机治疗等中心 的误差包含 X Y Z轴3个方向上的位移误差 和距离误差 或称综合误差 距离误差是指 三维空间实际靶区中心和计划等中心相差的距 离 其大小取决于X Y Z轴方向上的误差 并反映了立体定位的精确度 按贾明轩等 2 使用的方法 设治疗等中心点的坐标真值为 ui vi wi 计划等中心点的坐标值为 xi yi zi X Y Z轴方向误差分别为a xi ui b yi vi c zi wi 则距离误差计算公式为 222 cba 2 结 果 2 1 位移测量方式 CT模拟定位前10位患 者在每次实施治疗前 均用上述计算综合误 差的方法得出距离误差 头部 盆腔照射者 均 2 mm 胸 腹部照射者有固定装置时均 2 5 mm 1 22 0 41 mm 无固定装置时基 本 3 mm 这些误差值均在可接受范围内 为 控制与保证摆位质量 以后每隔10例在治疗前 测量距离误差1例 截至2007年9月 全部测量 距离误差的患者其计算结果均不超过5 mm 其 他患者均为本研究阶段进行的回顾性测量与计 算 2 2 三维方向上的位移测量结果 与DRR片 相比 在模拟机定位片上 在Y轴方向上的位 移最小 且不受照射部位或是否用辅助固定装 置的影响 而在X轴上的位移最明显 尤其在 没有固定装置照射腹部及胸部肿瘤时 容易发 生X轴方向上的位移 表1 尽管发生了不同 程度的移位 但上述误差均在可接受的范围内 3 mm 2 3 综合距离误差计算 使用固定装置与 不使用相比 产生的距离误差较小 其中腹 部放疗产生的距离误差最大 头颈部则最小 表2 但无论患者有无使用固定装置 各 部位的距离误差基本在可接受的范围内 3 mm 3 讨 论 由于诊断用CT机床不能进行横向移位 在进行CT模拟时 通常可移动三维激光灯应 安装在CT室以弥补这一缺点 常规模拟机床 在三维方向易于移动 并能在水平位进行扇形 移位 故常规模拟机室通常仅需安装固定激光 灯 3 但目前本院与国内大多数基层医院一 样 没有配备放疗专用CT机而只能在诊断CT机 上进行CT模拟定位 且本院CT机房受客观条件 制约 墙壁上无法安装可移动灯 为缓解这些 矛盾 本研究将可移动激光灯安装在常规模拟 机房 将模拟过程进行修改以完成CT模拟 在CT机床上 人体最容易产生的扭曲是 轴向扭曲和横断面旋转扭曲 轴向扭曲即患者 陈文俊 等 诊断CT机房在未安装三维激光灯的条件下CT模拟方法的探讨 中国癌症杂志 2009年第19卷第9期 715 的体中线 头脚方向 与激光灯的Z轴不能重 合 由于本院CT机房没有可移动激光灯 因 此本研究在模拟机房添加扫描标记线及与之平 行的数条体位固定线 各条直线均与体中线平 行 CT扫描前 通过这些直线与CT机内置的 激光线的完全重合 间接确定患者的体中线与 Z轴重合 从而保证患者不产生轴向扭曲 同 理 横断面旋转扭曲为人体以体中线为中心轴 发生的旋转 使得人体的横断面与矢状面不垂 直 为此本研究在CT机房添加所谓 虚拟摆位 线 该线与头脚方向的体中线平行 两侧到 CT机平板床的垂直距离处处相等 从而确定患 者没有产生横断面旋转扭曲 为验证上述体位保证方法的有效性 本研 究进行了验证性研究 本研究通过测量146例 CT模拟患者的体位距离误差 发现该方法的 理论等中心 TPS上的治疗野等中心 和实际 等中心 移位后模拟机上的治疗野等中心 重 合良好 误差范围小 综合误差在各种条件 下基本 3 mm 临床可以接受 具有很高的 实用价值 总体而言 头颈部 盆腔肿瘤的 误差小于胸 腹部者 有辅助固定装置者较 相同部位无辅助固定装置者误差要小 其中 有辅助固定装置头颈部肿瘤误差最小 其综 合距离误差为 0 83 0 32 mm 无辅助固定 装置的腹部肿瘤误差最大 其综合距离误差达 2 52 0 44 mm 胸 腹部肿瘤误差大的主 要原因可能是呼吸运动的影响 如果在CT扫 描前和模拟机拍摄验证片前对患者进行呼吸控 制的训练 有可能减少胸 腹部位的等中心误 差 综上所述 本方法解决了在没有大孔径专 用定位CT机及普通诊断CT机房无法安装激光灯 时CT模拟患者的体位保证问题 其可靠性得到 了验证 此外 该方法将患者的移位复位步骤 改在模拟机上进行 大大减少了占用诊断CT机 的时间 这对诊断CT使用负荷大的医院具有现 实意义 在条件相似的医疗单位中值得推广 参 考 文 献 1 郑小康 陈龙华 三维适形放疗临床实践 CT模拟与三维 计划 M 北京 人民卫生出版社 2001 27 29 2 贾明轩 邹华伟 聂海峰 等 CT模拟定位精度的影响因素 探讨 J 中华放射肿瘤学杂志 2002 11 1 21 22 3 范乃斌 夏廷毅 CT模拟定位治疗靶中心点的验证 J 空军总医院学报 2003 19 1 58 57 4 李雪南 王丹 李高峰 等 CT模拟定位系统外激光中心准 确性的质量保证 J 中华放射肿瘤学杂志 2006 15 6 481 483 收稿日期 2009 01 20 修回日期 2009 07 08 表 1 146例