【文献快递】无框架图像引导伽玛刀立体定向放射外科中分割内运动的评估 《Physics and Imaging in Radiation Oncology》2023 年1月21日在线发表加拿大多伦多University of Toronto的Winnie Li , Gregory Bootsma , David Shultz, 等撰写的《无框架图像引导伽玛刀立体定向放射外科中分割内运动的评估。Assessment of intra-fraction motion during frameless image guided Gamma Knife stereotactic radiosurgery》（doi: 10.1016/j.phro.2023.100415.）。
红外多点触摸屏
随着无框架立体定向放射外科的使用增加，本研究的目的是通过锥行束CT (CBCT)和高清运动管理(HDMM)系统评估分割内运动。在定位、重复定位和后CBCT之间测量的分割内运动与HDMM文件使用Pearson系数（the Pearson coefficient）(r)显示的分割内运动相关[ Intra-fraction motion measured between localization, repeat localization and post-treatment CBCTs were correlated to intra-faction motion indicated by the HDMM files using the Pearson coefficient (r).]。263例患者(114例男性，149例女性)共审查了302个方案;根据HDMM日志分析了216对定位-重复定位和260对定位-后CBCT。我们发现HDMM系统检测到的分割内运动幅度大于相 应的CBCT的结果（We found the magnitude of intra-fraction motion detected by the HDMM system were larger than the corresponding CBCT results）。
引言
随着患者生存率的提高，脑转移瘤的放射正在转向减少与相关并发症和最大限度地保留功能。对全脑放疗后神经认知毒性的日益关注导致越来越多使用放射外科(SRS)进行。分割（ fractionated）SRS的使用促进了无框架固定化系统的发展。除了CBCT图像引导外，Cobalt-60 SRS的固定系统还包括通过高清运动管理(HDMM)系统进行红外跟踪的热塑性面罩。
对于无框架SRS，与CBCT相比，HDMM测量鼻尖显示出较大的分割内运动。与框架固定相比，使用面罩的患者的分割内运动幅度较大，且中断次数随着时间的增加而增加。随着使用无框架SRS的增加，有必要探索可能影响患者在期间运动的因素，以告知HDMM阈值和计划靶体积(PTV)边缘扩展的适当性。
zigbee定位本研究的目的旨在量化HDMM系统检测到的面罩内运动，并在CBCT上进行测量。
材料和方法
病人
这项前瞻性研究纳入了2019年11月至2021年3月计划接受无框架单次或三次伽玛刀(瑞典斯德哥尔摩Elekta公司ICON®型伽玛刀GK )， SRS的颅内肿瘤患者。根据研究伦理委员会指南获得知情同意。本研究共纳入263名患者，共有302个不同的计划。中位年龄为65岁，56%的患者为女性。患者特征如表S1所示。
计划
在GK上制作了患者特定的无框架固定装置，包括定制的头枕和带有鼻贴的热塑性面罩（Patient-specific frameless immobilization was fabricated on the GK, consisting of a custom headrest and thermoplastic mask with a nose cutout.）。将患者固定在预定的位置后，获得了模拟参考6.3 mGy CBCT。容积磁共振图像也用于计划的目的，包括钆剂增强轴向T1图像(1毫米切片厚度)，T2液体衰减反转恢复(FLAIR)图像用于靶体(即总靶体积，GTV)勾画，CT模拟(1毫米层厚)用于剂量计算。
重型工程洗轮机
对于实体瘤的单次和多次SRS，在GTV上增加1 mm PTV边缘扩展。对于瘤腔靶体的分割SRS，在GTV上增加1mm临床靶体积(CTV)边缘扩展，在CTV上增加1mm PTV。所有患者均采用GK计划系统(瑞典斯德哥尔摩Elekta生产Leksell Gamma Plan version 11.1, )进行计划。我们医院使用的分割计划范围从15 - 21Gy的单次分割或21 - 27Gy的3次分割(基于靶体积)。
交付流程37iii
在日常中，患者被安置在定制的头部和颈部枕垫和面罩中，在他们的鼻子上放置一个反射标记，以便HDMM跟踪。HDMM参数设置为1.5 mm作为暂停所有患者的阈值。获得2.5 mGy定位CBCT，并与参考CBCT扫描进行比较，以评估患者在SRS前的体位差异和床调整。CBCT通过骨骼解剖自动登记。对于任何中断，无论是患者要求的还是通过HDMM阈值触发的，都需要重复定位CBCT来继续。重复定位CBCT也被登记到参考CBCT，以评估患者的体位差异和是否需要调整床。在患者能够忍受的情况下，在SRS分割结束时进行后CBCT(即患者没有过解手，感到不适)。前瞻性记录获得的CBCT次数、中断的次数和原因。
数据收集和分析
通过减去后CBCT与定位CBCT之间的差异来量化分割的CBCT分割内运动，按颅骨记录。通过减去定位和重复定位CBCT之间的差异来测量分割内运动，在中断后不需要患者重做面罩和重新定位。确定CBCT获取的时间戳(定位、重复定位、后)。在CBCT扫描开始和结束时报告的视觉器官数据的幅度被用作相应的HDMM测量（ The magnitude of the optical data reported during the beginning and end of the CBCT scan was used as the corresponding HDMM measurement）。对于CBCT和HDMM数据，根据左右(L-R)、头尾(C-C)和前后(A-P)方向的分割内位移计算三维矢量大小。
使用自定义软件(MATLAB R2019b, MathWorks Inc.， Natick, MA)对来自计划数据库和HDMM跟踪日志的数据进行后处理，以确定定位CBCT -后CBCT对或定位-重复定位CBCT组之间鼻部标记物移位的矢量位移。作为次要目标，靶点位置(小脑、额叶、枕叶、顶叶、颞叶、多个靶点和其他)和计划时间通过Pearson系数(r)与HDMM和CBCT分割内运动相关。
结果
218个单次分割方案平均时间为62 min(范围12 -383 min)， 84个多次分割方案平均时间为41 min(范围14 - 103 min)。根据HDMM日志分析了共216对定位-重复定位和260对定位-后CBCT。与CBCT测量相比，HDMM跟踪一致观察到每次分割的运动矢量幅度较大(图1a, 1b)。将定位-重复定位配对，通过鼻子检测到的平均HDMM幅度为1.9±1.0 mm，通过颅骨测量的平均CBCT分割内幅度为0.8±0.7 mm (r = 0.06)。将定位-后配对，平均HDMM幅度为0.8±1.0 mm，平均CBCT分割内幅度为0.7±0.7 mm (r = 0.40)。重复定位和定位后CBCT的配对比较如图1c所示，其中创建了一个线性模型，将HDMM与CBCT幅度联系起来。选择该模型是为了到一个HDMM值，其中至少96%的CBCT幅度值将小于HDMM值加常数的某个比例，从而允许精确选择HDMM触发值。例如，如果测量的HDMM幅度为1mm，我们可以预测96%的患者的CBCT幅度测量结果小于或等于1.5 mm。
图S1显示了根据靶位置分类的HDMM和CBCT测量值之间的关系。靶位置并没有改善HDMM和CBCT量级之间的相关性(表1)。额叶的分割数量最多(n = 153)， HDMM的中位数(范围)为1.1 (0.1-6.2)mm, CBCT为0.6 (0.1-2.6)mm (r = 0.30)。对于多个靶，评估了111次分割，CBCT的中位数(范围)为1.2 (0-4.4)mm, 0.6 (0.1-2.4)mm (r = 30)。在另一个队列(即桥脑、大脑镰、镰旁)中观察到最高的相关性(r = 0.63)，但受限于其分析的分割次数较少(n
= 11)。
记录每位患者的中断次数。在489个分割中，256个(52%)没有中断。120个分割有1次中断，54个分割有2次中断，23个分割有3次中断，16个分割有4次中断，20个分割有5次或更多的中断。图S2a显示靶位置和中断次数之间普遍缺乏关系，尽管对多个靶进行的患者中断次数最多，可能是由于计划时间增加。图S2b显示了中断次数增加与计划时间的关系。
meno2讨论
颅内SRS是基于精确的传递到靶，同时最大限度地减少对周围危及器官的剂量;无框架固定有助于SRS多次和安全较大靶体的能力（frameless immobilization facilitates SRS over multiple sessions and the ability to safely treat larger targets.）。这项研究使用HDMM和CBCT系统对一组无框架SRS患者进行了测量，测量了定位和后时间点之间的分割内运动，以及在SRS期间导致中断的过程内的分割内运动。我们发现HDMM系统检测到的分数内运动的幅度比相应的CBCT的结果要大。“且”在这个分析中，在CBCT上测量到的分割内运动比HDMM系统检测到的要小。
冷库蒸发器
在本分析中，我们报告了基于CBCT配准的分割内运动为0.7±0.6 mm的矢量幅度。Seneviratne等人报道了无框架GK-SRS的CBCT测量值为0.65±0.46 mm, Carminucci等报道较小的患者队列的上下轴的分割内运动略高(1.67±2.12 mm)。HDMM系统记录的分割内运动为1.4±0.9 mm，大于相应的CBCT结果。该研究的局限性之一是HDMM系统日志没有报告小于0.2 mm的值，这导致了HDMM运动误差分布的高估。从我们的结果来看，HDMM阈值为1.5 mm支持继续使用1mm PTV边缘扩展。
在本研究中，HDMM和CBCT测量结果与中断(定位-重复定位而不重新定位)的相关性较低。这可能是由于患者的依赖因素，如打喷嚏、深度打鼾或从睡眠中醒来引起的突然运动。当这些较大的移动发生时，HDMM系统会跟踪并从装置内部启动中断（This may be due to patient dependent factors, such as sudden movements caused by sneezing, deep snoring, or waking up from sleep. As these large movements occur, the HDMM system tracks and initiates the treatment interruption from inside the treatment bore）。当患者出机器时，他们可能会放松回到原位，这就解释了HDMM和CBCT之间的一些差异。患者在离开孔时放松，除了HDMM系统的敏感性增加外，可能解释了定位与后CBCT之间的差异，因为HDMM系统始终报告有较大的分割内运动。
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