近年来，光学表面成像(optical surface imaging，OSI)系统在放射治疗领域的应用快速增长，该系统基于光学成像，通过实时追踪患者体表三维轮廓变化，不仅能辅助放射治疗精准定位和动态监测，还可实现深吸气屏气(deep inspiration breath hold，DIBH)放疗。研究提示左乳癌放疗中，DIBH技术通过扩大肺容积，拉开心脏与胸壁的距离，有效降低了心脏辐射剂量，进而减少了心脏相关事件发生^[1-2]。传统基于锥形束CT(cone beam CT，CBCT)的摆位是目前确定摆位误差的标准方法，有扫描耗时长和增加辐射剂量的不足。DIBH放疗患者中应用时，由于需要同时配合吸气和屏气，以上不足以及由此带来的扫描结果方面的不确定性也随之增加。光学表面系统不仅具有快速且无辐射的特点，研究显示也能够显著降低摆位误差^[3]，可以将其作为CBCT的补充或者替代。然而，现有研究主要集中在正常呼吸时对乳腺癌摆位误差的分析，专门探讨DIBH放疗过程中摆位误差的报道很少，对于不同的呼吸状态以及体质量指数(body mass index，BMI)对光学表面系统精度的影响更加不明确，本研究将针对上述问题进行研究，希望能为临床提供数据支持。

1. 患者选取：回顾性选取2023年8月—2025年5月在北京医院放疗科接受乳腺癌保乳术后放疗患者53例，均为左侧，年龄25~78岁，中位年龄47岁，BMI为19.8~30.2 kg/m²，卡式评分≥70分，依据《成人体重判定》(WS/T 428-2013)^[4]将患者分为3组，其中肥胖组(BMI≥28 kg/m²)15例，超重组(24 kg/m²≤BMI≤27.9 kg/m²)18例，正常组(18.5 kg/m²≤BMI≤23.9 kg/m²)20例，所有患者均采用固定野调强技术，放疗剂量为计划靶区(planning target volume，PTV)：2.9 Gy × 15~18次，同步或序贯对瘤床加量。

2. CT模拟定位和DIBH模拟训练：采用Philips公司的Brilliance Big Bore 16排大孔径CT模拟定位，采用C-RAD公司的Sentinel系统进行DIBH模拟训练。患者均使用负压真空垫固定，双手交叉置于头顶，手臂自然外展，在真空垫上制作凹槽，固定手臂。模具制作完成后，为患者佩戴增强现实(augmented reality，AR)眼镜，扫描患者体表轮廓，调整感兴趣区(region of interest，ROI)并放置门控点在肋弓或剑突附近，待呼吸基线稳定后，训练深吸气屏气。要求门控窗距基线>1 cm，门控窗宽度3 mm，屏气时间>20 s，能够多次重复。Sentinel系统需要每天进行日检，确保等中心偏移＜1 mm，CT检查床沉降幅度＜1 mm。训练完成后进行CT扫描，扫描需要患者在DIBH状态下完成，层厚5 mm，扫描范围，乳突至肝脏下缘。扫描完成后，在平静呼吸状态下，在患者身上画上标记线。并将图像传输至Eclipse计划系统。

3. 摆位治疗流程：本研究所有患者均在配备有Catalyst HD系统的瓦里安Vital Beam加速器上完成，治疗前，先由两位技师调整患者体位，使激光灯对准身体上的“十”字线，并在Catalyst HD电脑端设置ROI、曝光时间及增益(仅首次需要设置)，完成后通过实时体表轮廓图像和摆位参考像对比得到OSI摆位误差(E2)，E2误差不用于实际摆位校正，仅记录误差数据。然后进行CBCT扫描，扫描频次：首周的前3次，之后每周1次，扫描过程患者需在深吸气屏气状态下完成，时间1 min左右，中间可暂停让患者休息1~2次。扫描完成后通过与定位CT的对比得到CBCT摆位误差(E1)，并对误差进行校正。

4. 数据处理及剂量学评估：记录CBCT和OSI摆位误差E1和E2，包括平移方向x方向(左右)，y方向(头脚)，z方向(腹背)，和绕其轴旋转方向的误差Rx、Ry、Rz，分析E1和E2的相关性，并计算二者平移方向差值Er(Er=E1-E2)，比较E1与Er的差异。由于本科室的Catalyst HD系统仅支持平移方向误差的校正，因此不对旋转方向Er误差进行计算和分析。本研究以CBCT误差为金标准，Er的意义为OSI系统自身测量误差与金标准CBCT的系统性偏差。将所有分次的E1和Er分别代入等中心参数，并重新制作计划，命名为再计划E1和再计划Er，比较二者剂量分布差异，评价参数包括PTV的V_100%、左肺V_{5 Gy}和V_{20 Gy}、心脏平均剂量D_mean，冠状动脉左前降支D_mean、D_max。

5. PTV外放边界计算：根据公式MPTV＝ 2. $ 5 \Sigma+0.7 \delta $^[5]分别计算E1和Er的PTV外放边界MPTV1和MPTVr，该公式考虑了系统误差和随机误差，可使90%的群体患者95%的处方剂量包全CTV。

6. 统计学处理：采用SPSS 22进行统计分析，对数据进行Shapiro-Wilk正态性检验，经检验肥胖组x、Ry方向，超重组Ry方向摆位误差不服从正态分布。采用pearson法或spearman法进行相关性分析，其中，r≥0.8表示强相关，0.5≤r＜0.8表示中度相关，0.3≤r＜0.5表示低度相关。t检验或Wilcoxon秩和检验比较平均误差和剂量学参数。P＜0.05为差异具有统计学意义。

1. E1与E2的相关性分析：53例患者共计扫描CBCT和OSI各284次，E1和E2的相关性分析结果显示，肥胖组的y、Rx、Ry、Rz方向，表现为低度相关(r=0.46、0.47、0.48、0.41，P＜0.05)，其余均表现为中度相关(r=0.52~0.78，P＜0.05，表 1)

表 1(Table 1)

表 1 不同方向3组患者E1与E2的相关性分析 Table 1 Correlations of E1 and E2 errors in different directions across three groups 方向 肥胖组 超重组 正常组 r值 P值 r值 P值 r值 P值 x 0.55 0 0.70 0 0.66 0 y 0.46 0 0.75 0 0.78 0 z 0.57 0 0.72 0 0.71 0 Rx 0.47 0 0.52 0 0.56 0 Ry 0.48 0 0.54 0 0.53 0 Rz 0.41 0 0.54 0 0.54 0 注：x、y、z分别为左右、头脚、腹背方向，Rx、Ry、Rz分别为以左右、头脚、腹背方向为轴的旋转误差

表 1 不同方向3组患者E1与E2的相关性分析 Table 1 Correlations of E1 and E2 errors in different directions across three groups

2. 3组患者平移方向E1和Er的比较：超重组y方向E1和Er为分别为(0.15±4.39)、(1.28±3.19)mm，二者相比差异具有统计学意义(t=-2.00，P＜0.05)。正常组E1和Er在x方向分别为(-1.04±2.38)、(-0.14±2.03)mm，在y方向分别为(-1.68±4.28)、(-0.03±2.89)mm，二者相比差异有统计学意义(t=-3.34，-2.68，P＜0.05)，其余方向误差比较差异无统计学意义(P＞0.05，表 2)。

表 2(Table 2)

表 2 平移方向3组患者E1与Er的比较 Table 2 Comparison of the E1 and Er errors in translational directions across three groups 误差(mm) 肥胖组 超重组 正常组 x y z x y z x y z E1 -0.94±2.83 2.28±4.85 -0.34±3.68 -0.31±2.16 0.15±4.39 -0.89±3.88 -1.04±2.38 -1.68±4.28 -0.15±3.03 Er -0.52±2.48 1.85±5.33 -0.80±3.26 -0.42±1.63 1.28±3.19 -0.83±2.94 -0.14±2.03 -0.03±2.89 -0.23±2.58 t/z值 -1.29 0.67 1.23 0.49 -2.00 -0.12 -3.34 -2.68 0.28 P值 0.202 0.503 0.202 0.615 0.042 0.899 0.001 0.010 0.732 注：x、y、z分别为左右、头脚、腹背方向，Rx、Ry、Rz分别为以左右、头脚、腹背方向为轴的旋转误差

表 2 平移方向3组患者E1与Er的比较 Table 2 Comparison of the E1 and Er errors in translational directions across three groups

3. 再计划E1与再计划Er的剂量学比较：两种再计划中，超重组的冠状动脉左前降支D_mean分别为(13.36±4.77)和(10.9±3.83)Gy，D_max为(33.15±1.43)和(29.10±7.53)Gy，二者相比差异具有统计学意义(t=3.23、2.84，P＜0.05)。正常组冠状动脉左前降支D_mean为(12.58±5.06)和(9.88±3.78)Gy，D_max为(34.56±8.65)和(28.86±7.52)Gy，二者相比差异具有统计学意义(t=2.89、2.30，P＜0.05)。其他剂量比较差异均无统计学意义(P＞0.05，表 3)。

表 3(Table 3)

表 3 再计划E1与再计划Er的剂量学比较 Table 3 Dosimetric comparison of re-planned E1 and Er 体积剂量参数 再计划E1 再计划Er t值 P值 肥胖组  PTV V100%(%) 91.19±1.10 91.45±1.29 -1.00 0.336  左肺 V5Gy(%) 39.36±9.58 37.80±9.26 1.18 0.252 V20Gy(%) 18.81±6.87 18.33±7.01 0.50 0.611  心脏Dmean(Gy) 2.63±0.89 2.43+0.75 0.86 0.405  冠状动脉左前降支 Dmean(Gy) 14.02±4.82 13.7±4.17 0.34 0.739 Dmax(Gy) 35.31±8.70 33.37±8.51 1.07 0.301 超重组  PTV V100% (%) 91.97±1.49 92.27±1.67 -1.82 0.092  左肺 V5Gy(%) 38.37±8.16 37.01±8.35 0.90 0.411 V20Gy(%) 18.27±4.92 17.55±4.32 1.40 0.636  心脏Dmean(Gy) 2.45±0.87 2.24±0.78 1.20 0.249  冠状动脉左前降支 Dmean(Gy) 13.36±4.77 10.9±3.83 3.23 0.006 Dmax(Gy) 33.15±10.43 29.10±7.53 2.84 0.013 正常组  PTV V100%(%) 92.23±1.64 92.55±1.76 -1.74 0.105  左肺 V5Gy(%) 38.04±10.01 36.78±9.21 0.94 0.362 V20Gy(%) 18.56±4.68 17.97±4.25 1.18 0.251  心脏Dmean(Gy) 2.34±0.84 2.20±0.85 1.25 0.232  冠状动脉左前降支 Dmean(Gy) 12.58±5.06 9.88±3.78 2.89 0.012 Dmax(Gy) 34.56±8.65 28.86±7.52 2.30 0.037 注：PTV. 计划靶区；V100%. 处方剂量的覆盖体积百分比；V5 Gy. 5 Gy的覆盖体积百分比；V20 Gy. 20 Gy的覆盖体积百分比；Dmean. 平均剂量；Dmax. 最大剂量

表 3 再计划E1与再计划Er的剂量学比较 Table 3 Dosimetric comparison of re-planned E1 and Er

4.MPTV1和MPTVr的比较：3组患者MPTV1均大于MPTVr，差值为0.34~1.69 mm(表 4)。

表 4(Table 4)

表 4 3组患者的PTV外放边界 Table 4 PTV margins of three groups PTV外放边界(mm) 肥胖组 超重组 正常组 x y z x y z x y z MPTV1 5.88 9.45 6.37 5.23 6.95 5.73 5.18 6.68 5.75 MPTVr 5.12 8.92 6.01 4.57 5.26 5.35 4.07 5.02 5.41 MPTV1-MPTVr 0.76 0.53 0.36 0.66 1.69 0.38 1.11 1.66 0.34 注：PTV.计划靶区；MPTV1.基于E1计算出的PTV外放边界；MPTVr.基于Er计算出的PTV外放边界

表 4 3组患者的PTV外放边界 Table 4 PTV margins of three groups

本研究探讨了E1和E2的相关性，3组患者比较，正常组和超重组的r值(0.52~0.78)高于肥胖组(0.41~0.57)，提示BMI对检测精度产生了影响，正常组和超重组OSI的检测精度更高。另外，3组患者r值在0.4~0.8之间，没有达到高度相关。首先，这可能与深吸气的幅度有关，不同于OSI系统在自由呼吸状态扫描，CBCT扫描时患者处于DIBH状态，要求呼吸波维持在设定的3 mm门控窗内，而患者每次吸气的幅度可能会有些许不同，这会造成CBCT误差增大，从而降低与OSI误差的相关性。本研究所有患者门控窗均设定为3 mm，已有文献证实3 mm门控窗在摆位误差控制方面优于4 mm门控窗^[6]，后续将继续对更窄范围门控窗设定进行研究。其次，两种系统配准范围和方式不同也是影响因素，本研究中CBCT配准多选择体中线左侧全部区域，自动配准结合手动比对手术钛夹调整。而OSI配准则是比较感兴趣区体表形态得出。李谭谭等^[7]使用Align RT对20例左侧乳腺癌患者进行研究，发现两种方法的平移误差r值在0.74~ 0.84之间，旋转误差r值在0.41~0.65之间，本研究与其相比平移方向r值略低，这可能与设备，定位器材，参与人员不同有关。罗大双等^[8]对16例乳腺癌根治术患者的研究表明，Catalyst误差与CBCT误差在平移方向呈高度相关，在旋转方向呈弱相关。

有很多研究已经证实应用OSI与CBCT具有很好的一致性，是安全、可靠的光学定位系统^{[3, 9]}。本研究将53例患者按BMI大小分为3组，在分析两种系统的相关性后，进一步对摆位误差进行比较，希望明确该系统应用的优势人群。结果3组患者中，超重组的y方向和正常组的x、y方向差异具有统计学意义(P＜0.05)，结合本研究对PTV外放边界探讨可知，OSI系统纠正了摆位误差，使PTV外放边界分别减小了1.69、1.11、1.66 mm。肥胖组3个方向误差差异无统计学意义，可能是由于肥胖患者体表脂肪较厚，体表形态变化大，OSI系统通过体表形态确定摆位误差，从而造成纠正效果变差。本研究结果与罗焕丽等^[10]的相似，发现乳腺癌患者的BMI对KV-KV验证无影响，而对Catalyst系统有影响。彭海燕等^[11]的研究认为Catalyst系统更适用于BMI＜25 kg/m²，膀胱容积＜300 ml的盆腔肿瘤患者。

本研究比较了基于E1和Er的两种再计划的剂量分布，结果超重组和正常组冠状动脉左前降支的最大剂量和平均剂量，后者优于前者，其余剂量比较差异无统计学意义，左侧乳腺癌放疗引起的心脏不良反应，主要表现为冠心病^[12]，冠状动脉剂量的降低，有利于心脏的保护。本研究分别计算了3组患者的MPTV1和MPTVr，二者分别为不采用和采用OSI系统校正的PTV外放边界，结果MPTV1在(5.18~9.45)mm之间，MPTVr在(4.07~8.92)mm之间，所有方向前者均大于后者，二者差值在(0.34~1.69)mm。鉴于正常组与超重组的MPTVr均控制在5 mm左右，与临床设定值接近，结合摆位误差和剂量学优势，建议每次治疗前常规使用OSI系统校准误差。而肥胖组y方向的MPTVr达到了8.83 mm，提示BMI≥28 kg/m²的患者，OSI系统纠正误差能力减弱，不足以将摆位误差缩小到靶区外放边界内，建议根据患者具体情况，适当增加CBCT频次。本研究3组患者y方向的靶区外放边界均大于x、z方向，这可能是由于真空垫对于手臂上举角度固定不足，导致皮肤牵拉引起。另外，患者治疗时深吸气幅度的差异也是影响因素。于舒飞等^[13]的研究认为乳腺癌DIBH放疗的摆位误差小于自由呼吸放疗，并建议PTV外放边界6~8 mm，该研究使用医科达的ABC系统，本研究的MPTV1与该结果接近。Li等^[6]的研究比较了门控窗宽度为3和4 mm的两组患者，发现y、z方向二者差异具有统计学意义，建议PTV外放边界分别为5.51、5.15、7.28 mm和5.52、8.16、10.21 mm。

综合以上结果，左乳癌患者接受DIBH放疗，对于体重正常或超重患者(18.5 kg/m²≤BMI≤27.9 kg/m²)，OSI系统能够减小摆位误差，将PTV外放边界缩小至5 mm左右，从而在一定程度上提高放疗的精准性，减少对周围正常组织的照射。然而，对于BMI≥28 kg/m²的肥胖患者，OSI系统的纠正误差能力相对较弱，其对摆位误差的校正效果不能完全满足临床要求，建议在治疗过程中适当增加CBCT扫描频次，以便更准确地确定患者摆位情况，确保放疗的精准实施，提高治疗效果并降低潜在风险。未来的研究可进一步探索针对肥胖患者优化OSI系统摆位误差纠正能力的方法，或寻找其他更适用于该类患者的摆位监测和校正手段，以期为不同BMI的乳腺癌患者提供更为精准、个性化的放疗方案。

利益冲突  所有作者均声明不存在利益冲突

作者贡献声明  罗学臣设计研究方案，研究实施及论文撰写；王婵收集临床数据，李想、于佳磊查找文献和分析数据；安子盟参与研究；李高峰、徐勇刚、钟秋子提出研究思路，技术指导及论文修改