放射治疗以其准确和最大限度减少头面部器官的损伤而成为目前头颈部肿瘤主要和首选的治疗手段，为保证放射治疗疗效，其中最重要的前提是保证每次治疗的摆位重复准确，以保证靶区获得精准剂量，同期相邻周边正常组织和重要敏感器官获得恰当的保护。各种精确放疗技术在头颈部肿瘤的治疗成果愈加彰显了其治疗优势作用，如三维适形放疗(CRT)和调强放疗技术(IMRT)以及图像引导技术下与实时自动校正系统结合的放射治疗(IGRT)，体位固定架装置等不断地应用于临床定位、计划设置和最终的治疗，使放射治疗向着增加肿瘤GTV剂量，提高肿瘤局控率，减少周围重要组织受累的几率的目标不断迈进。随着高精照射技术引进，一方面增加了肿瘤区域(GTV)的剂量，另一方面导致PTV外扩的逐渐减小，如稍有摆位误差，会导致预想不到的更大的GTV射野偏离和剂量缺失和不足，也会导致靶区边沿剂量不准确，可以通过近年来研究得以证实，每个接受治疗的患者每次的摆位位置都有差异和变化^[1-2]。这种摆位误差会导致部分靶区不能得到足够的剂量，导致GTV(D95)剂量不足，也明显降低了GTV-P内的剂量均匀性，脑干及相邻组织受照的剂量和体积均明显增加或改变，进而使肿瘤的局部控制率下降而复发，也使重要敏感组织器官受损。于是，本文目的在于经过剖析头颈部肿瘤精确放疗摆位误差的各种形成因素，进一步研究精确放疗摆位误差的监测方法及如何校正和减少精确放疗中的摆位误差的措施，从而提高头颈部肿瘤精确放疗质量。

1 摆位误差的形成

什么是摆位误差呢?简单的说就是摆位的差异和变化，亦是实际治疗位置和治疗参考位置(模拟定位拍片和数字重建射线影像或治疗计划系统产生的数字重建影像)的差别值。在操作实践中，形成当天的治疗射野图像，治疗参考位置可由模拟定位机拍片和数字重建射线影像(DRR)或治疗计划系统产生的数字重建影像描述。如何进行比对呢?我们就可通过当天的治疗射野和参考射野进行比对，可以借助骨性标记铅丝等标记及射野外轮廓来描述射野位置的变化。常规将总摆位误差分为系统误差(又称治疗前准备误差)，和随机误差(又称治疗执行时误差) ^[3]。系统误差就是在实际照射摆位治疗时的位置与模拟定位时确定的位置(模拟定位拍片和数字重建射线影像或治疗计划系统产生的数字重建影像)的查异变化，亦就是发生在治疗计划准备期间(治疗前)的误差变化。包括: ①CT定位时摆位误差。②CT成像时因器官自然生理活动而引起的与计划设计位置的差异和变化。③勾勒CTV的差异和变化。对于一个给定的患者，我们可以认为上述的数种误差混杂结合并形成于影像、反应到治疗计划设计和最终执行的治疗中^[4]。可采取相应措施校正使之减小。随机误差为患者每日进行治疗重复性的差别和变化，多是在制定计划后执行治疗计划中发生，一般是由患者体位及局部位置改变与各种摆位器具改变以及各器官位置和运动的变化引起，偶然性和随机成分比较大。Stroom等^[5-6]这样认为，系统误差亦是每一个病人在其全程放射治疗过程当中差异和变化的均值，其标准差以SD表示，其总样本量与病人的数量等同，由同一原因(如器官运动和位置变化的数据、CT各种指标的变化数据)引起的误差在不同患者是不同的，但在大量的样品时认为其服从正态分布，均数为0。随机误差即为每一个病人的分次总误差减去该患者的系统误差值，其样本的量等于病例数乘以拍片次数，其标准差以δ表示，大量样本时均数为0。

根据ICRU50文件^[7]的定义:肿瘤区域(gross tumor volume，GTV)指被触摸或体格检查和影像学检查出来确定的肿瘤的范围，临床靶区(clinical target volume，CTV)为GTV加周边的亚临床病灶(可疑的被肿瘤侵及组织和淋巴区域)的范围，计划靶区(planning target volume，PTV)为CTV加周边的所有因为摆位差异和变化及由于器官生理活动等变化引发的CTV区域相对于参考射野的区域变化范围。头部和颈部肿瘤由于颅底结构的紧致和束缚，器官的运动是非常小的，PTV扩展范围主要是根据摆位误差大小来定。系统误差与随机误差会引发剂量分布曲线的变化，其中系统误差将使等剂量线整体移离漂移出靶区; 而另外随机误差会使剂量线散布模糊不清，剂量线分散而不集中，高剂量线向靶区集中而低剂量线分散出靶区。依据上述对摆位误差的定义，Stroom等^[5]应用DVH直方图解释了靶区覆盖的可能性范围，认为如果要求99% CTV得到95%处方剂量，那么CTV到PTV范围最少也得扩充为2Σ + 0.7δ(其中Σ为系统误差，δ为随机误差)。Van Herk等^[8-9]也经过研究得出如下公式: 2.5Σ + 0.7δ-3 mm。以上公式和论证都进一步解释系统误差的作用比其他误差要大的多。

Hurkmans^[3]等概括了头颈部肿瘤进行放射治疗时摆位差异和变化的分布状况，根据采纳其当时的放疗技能和方法，将各方向上差异和变化值进行测量和记录，系统误差范围为1.6 ~ 4.6 mm，随机误差范围为1.1 ~ 2.5 mm。理想的头部和颈部癌症放疗定位和摆位误差小于2 mm。王鑫等^[10]研究系统误差范围为2.4 mm，随机误差为1.4 mm。徐鹭英等^[11]通过CBCT影像图与CT影像计划比较6个自由度的误差，其中X、Y、Z方向的线性摆位误差分别是(1.06 ± 0.95) mm，(0.95 ± 0.77) mm，(1.31 ± 1.07) mm; X、Y、Z轴旋转误差为1.04° ± 0.79°，1.06° ± 0.89°，0.81° ± 0.61°。廖希一^[12]图像引导技术结合校正摆位误差系统，校正前摆位误差在X、Y、Z方向的线性摆位误差分别是(-0.04 ± 2.63) mm，(0.07 ± 1.69) mm，(-1.15 ± 1.33) mm; X、Y、Z轴旋转误差为0.10° ± 1.14°，0.16° ± 1.14°，-0.06° ± 1.22°。黄丽娜^[13]应用图象引导技术联合Hexapod体系校正摆位差异和变化，校正前摆位误差在X、Y、Z方向的线性摆位误差分别是(1.8 ± 1.4) mm，(3.9 ± 3.0) mm，(2.1 ± 1.5) mm; X、Y、Z旋转轴位置误差为0.8° ± 1.3°，0.7° ± 1.5°，0.2° ± 0.9°。

2 头颈部肿瘤精确放疗摆位误差的影响因素

造成摆位误差的因素复杂繁多，大致分为两大类^[14]，一种与机器的各种数据有关，另一种与人为的因素有关。前者包括模拟机、治疗机、CT机、以及激光灯校位设备等，其中重要的有治疗机的射野、旋转角度、十字中心、光野的对称性和平坦度，等中心、激光灯系统等精度，CT的有关数据精度，模拟定位机的数据精度等，这些因素可通过采纳定期进行机器质量检测流程将其尽量缩小到可控范围。后者人为的因素包括患者及技术员摆位，患者生理性器官的位移(进食、排尿的前后，呼吸动度等)、摆位体位的不到位、治疗疗程前、中、后体重改变、皮肤标示点和线的模糊反复描记造成的不准确，以及体模的变形和位置改变等等。这些因素与治疗部位和患者的一般情况及定位技术(即技术定位标记的定位精度，技术员的经验，培训学习及工作熟练程度，责任感和用于摆位的时间的长短)也是紧密相关的。这些误差通过改进能减小，完全避免是不可能的。

3 头颈部肿瘤精确放疗摆位误差的测量

进行摆位误差的评估和检测，也就是通过治疗位置图像与模拟定位时图像比对而获得，那么如何在射线发出的方向获取图像是首先要做的。一直以来常用的方法为射野照相(PF)，和电子射野影像系统(EPID)技术。当然随着治疗机与实时监测一体化设备的出现，可以有条件采用KV-X线三维容积成像(CBCT)技术的自动实时匹配和对照。PF具有成本低，易推广，但有两大缺点:冲洗耗时，不是每次都用，在照射每一次都用也是不切实际的; 不能即刻实时发觉摆位的位置偏差，在成片冲洗后经比对后进行评估判断，而后可以校正或在下一次摆位时刻再行校正位置偏差，通常只做回顾性分析。EPID作为1种较为先进的放射治疗射野位置验证装置，可以在治疗过程中或治疗前为我们做出位置偏差的方向和数据。可以将射野影象与模拟定位拍片和数字重建射线影像或治疗计划系统产生的数字重建影像进行比对。来比对平常治疗时射野是否到位精确，以上两种方法进行比较，EPID是即刻实时成像，可直接在治疗时显示照射治疗过程当中的体位和照射野与参考靶区域间的关系，我们在治疗中可随时进行校正位置偏差。然而，以上两种摆位验证系统的相同弊端是图像对比度较差，解剖结构和位置不够明晰，而且还要通过人工进行判断和比对，这就无疑又增加了评判和视觉的误差。具有KV-X线三维容积成像的CBCT技术与PF或EPID技术比较，该技术能即刻实时对治疗前获取CBCT影像与定位时CT影像图进行自动匹配和对比，自动显示靶中心位置在X、Y、和Z方向偏差数值并使其自动达到正确位置，完成精确摆位。提高了验证的自动化程度，缩短了由于额外的在线或不在线修正引起的总治疗时间的延长，另从二维到三维的校位图像及自动的计算机评估和判断，在提高精度的同时保证判断及评估的准确，不存在人为因素。但该设备更新费用较高，一时难以普及。

4 头颈部肿瘤精确放疗摆位误差的校正方法

近几年，随着各种摆位辅助产品的研发和新技术的不断开发，使摆位定位技术不断改进，例如热塑U型面膜、头颈肩面罩、个体化口咬器系统、各种规格的颈枕头枕、头颈部适配器托架等头颈部固定器材的广泛使用，经过反复试验验证确实可以改善和减少摆位和定位的差异，并且使体位重复性变得更容易大大提高了工作效率。Bela等^[15]用PVC与热塑面膜两者比对，发觉这两个固定效果无太大差异。经过试验证明热塑面膜有一定的回缩性，制作24 h内回缩(1.5 ± 0.3) mm，应提前24 h制作让其充分冷却定型然后使用。口咬器也是经常与面膜配合使用的器具，但不适用于儿童及意识障碍的患者，以防误吞和咬碎等危险，且需结合皮肤标记。VanLin^[16]等采用个体化制作的头颈托架比使用标准的头颈托架固定效果好，可使三个方向上系统误差从2.2 ~ 2.3 mm减小到1.2 ~ 2.0 mm，头脚和前后方向上随机误差从1.6 mm、1.6 mm减小到1.1 mm、1.0 mm。Wilner^[17]通过比对发现头颈肩面罩比普通面膜固定效果好，试验随机误差从2.3 mm降到1.2 mm。王鑫等^[10]报告指出改野前后的随机误差在三个方向上仅X方向上有显著差异，P值0.022，指出在治疗过程中尽量增加验证次数，如果面部特征改变应重新制作面罩，同时应配合误差校正的办法来解决摆位误差的不良影响。

从CTV到PTV要预计留出多少间隙和空间还没有明确规范的规定。Stroom等^[5]通过DVH直方图对靶区覆盖可能性进行了阐述，认为如果要求99% CTV得到95%处方剂量，那么CTV到PTV范围最少也得扩充为2Σ + 0.7δ(其中Σ为系统误差，δ为随机误差)。Van Herk等^[8-9]也经过研究得出如下公式: 2.5Σ + 0.7δ-3 mm。以上公式和论证计算结论基本相同都进一步解释系统误差的作用比其他误差要大的多。文献^[6]报道在头颈部肿瘤放疗计划制定中，CTV-PTV的范围应外放5 ~ 10 mm。Lee等^[18]研究鼻咽癌放疗时CTV-PTV范围外放为5 mm，VanLin等^[16]报道在头颈部肿瘤放疗中，试验采取头颈肩面罩、同时针对个体化制作的头颈托架，CTV-PTV范围外放3 ~ 4 mm。王鑫等^[10] CTV-PTV范围外扩6 mm。廖希一^[12]依据千伏级CBCT检测获得的线性误差及Van Herk等扩边公式，纠正后摆位扩边X轴向缩小4.3 mm，Y轴向缩少4.4 mm，Z轴向缩小1.7 mm。

另外，在利用相同治疗设备技术的情况下，减少摆位误差最直接的办法为校正摆位。总结起来可分为两种方法，其一是:首先进行数跳照射取得定位图象并在线登记，做为治疗前验证摆位是否合适，如摆位误差在允许范围内则连续照射下去; 若发现摆位误差超出界定值.则校正患者体位重新摆位。其二是:依据曾经数次测定的数据状况进行登记比对然后在下一次治疗前进行离线状况下校正摆位。Yan等^[19]还采用一种称为适应性放射治疗(ART)的方法，他们就是在放射治疗前拍射野影像片进行评价和登记，预估和算出系统误差值，然后对大于2 mm者进行校正，其使得13个患者的系统误差值由平均4 mm(2 ~ 7 mm)降为0.5 mm(0.2 ~ 1.4 mm)。但由于非实时校正的方法，所以它不能降低随机误差。对于实时校正的三维容积成像CBCT技术，黄丽娜等^[13]应用医科达图像引导技术结合Hexapod系统校正摆位误差，对其摆位误差校正后，摆位差异和变化在X、Y、Z方向的摆位误差分布为(0.4 ± 0.4) mm，(0.5 ± 0.6) mm，(0.4 ± 0.4) mm; X、Y、Z旋转轴位置误差为0.15° ± 0.5°，0.08° ± 0.6°，0.06° ± 0.5°。其院规定X、Y、Z平移误差 > ± 1 mm，旋转轴误差 > ± 1°均应对其摆位进行校正，在实际操作中，当旋转误差超过3°，应考虑重头进行摆位和进行测量评估。目前据资料可查CBCT的实时自动校正只有线性误差校正公式。而文章显示该旋转误差不仅本身会引起治疗靶区域及重要脏器的剂量的改变，还会影响线性误差对治疗靶区域和重要器官受照剂量，在调强放疗中只对线性误差校正不校正旋转误差是远远不够的^[12]。我们相信利用CBCT获取3D图像纠正摆位误差的意义重大，也是今后一段时期的主要的应用发展方向，同时期待进行不断提高，以期不断减少摆位的系统和随机误差。

5 总结与展望

随着头颈部肿瘤精确放疗技术的引进和发展，三维适形和调强放疗技术(IMRT)以及图像引导技术下与实时自动校正系统结合的放射治疗(IGRT)技术相继进入临床，一方面增加了肿瘤区域(GTV)的剂量，另一方面如稍有摆位误差，会导致预想不到的更大的GTV射野偏离和剂量缺失和不足，也会导致靶区边沿剂量不准确，因此十分有必要准确测量摆位误差，研究摆位重复性，准确评估CTV-PTV之间预留间隙，探讨摆位误差校正仍具有重要临床意义。根据文献证实，造成定位摆位误差的种种因素因不同医院、不同的治疗机有不同差别和变化。根据自己的实际情况确定MPTV值，来选择相应的摆位误差校正措施和办法，当然我们应注意到，MPTV值增大会影响放疗的精准增加其他重要敏感器官的损伤，但随着精放技术的发展使得MPTV值逐渐缩小，射野设计也随之缩小，往往很小的摆位误差和变化就会导致我们预想不到的GTV的偏离和剂量缺失不足，亦会引起肿瘤局控率成倍的下降和肿瘤复发率剧增。因此精确放疗尤其应在确定MPTV值及摆位精度方面引起高度重视和注意。当然有条件的医院，应积极开展并推进图像引导下实时自动校正技术，以及探讨近些年来一些呼吸门控技术和影像引导的调强放射治疗在限制放射治疗过程器官移动和提高摆位精度^[21-21]，进一步提高放射治疗的准确性。

值得一提的是，做好以上方法和技术的前提应该要做好治疗设备的维护和定期检测调试，做好周、月、年检的质量控制，使各种机器造成的误差在可控范围内，各个放疗单位应定期做好人员培训学习，培养责任感，及时准确做好各种皮肤标记点的描记，定时做好计划验证，如面部外部特征改变要重新做面膜等，尽量减少人为因素引起的摆位误差，由于摆位误差的形成及影响因素复杂繁多，所以只有各专业协同努力准确测量摆位误差，研究摆位重复性，才能有效控制摆位定位误差。