牛保龍 曲寶林* 金麗媛 陳 輝 戴相昆 潘隆盛

發(fā)泡劑泡沫墊與頭頸肩低溫?zé)崴苣?在放射治療中體位固定穩(wěn)定性的比較

牛保龍①曲寶林①*金麗媛①陳 輝①戴相昆①潘隆盛①

目的：通過(guò)CyberKnife系統(tǒng)六維顱骨追蹤(6D-skull)技術(shù)，研究分析發(fā)泡劑泡沫墊在頭頸部腫瘤患者立體定向放射治療中體位固定的優(yōu)勢(shì)。方法：選取30例接受立體定向放射治療頭部腫瘤患者，按照放射治療中體位固定方式的不同將其分為觀察組和對(duì)照組，每組15例。觀察組為頭頸肩低溫?zé)崴苣ぢ?lián)合發(fā)泡劑固定，對(duì)照組為單純頭頸肩低溫?zé)崴苣す潭?。采?D-skull技術(shù)獲取患者治療中體位誤差值，比較兩組患者分次治療執(zhí)行前體位誤差、治療中50 s采樣點(diǎn)體位誤差及體位位移量，并計(jì)算計(jì)劃靶區(qū)(PTV)在X軸、Y軸和Z軸3個(gè)線性方向的外擴(kuò)邊界。結(jié)果：兩組分次治療執(zhí)行前體位誤差相比，無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(t=0.292，t=1.544，t=0.880，t=1.178，t=0.163，t=0.852；P＞0.05)；治療中50 s采樣點(diǎn)體位誤差與體位位移量在3個(gè)線性方向有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(F=8.183，F(xiàn)=21.250，F(xiàn)=3.152，F(xiàn)=27.604，F(xiàn)=39.093，F(xiàn)=4.278；P＜0.05)，且觀察組體位誤差與體位位移量均小于對(duì)照組；兩組3個(gè)旋轉(zhuǎn)方向中L-R旋轉(zhuǎn)和CW-CCW旋轉(zhuǎn)體位誤差比較有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(F=8.737，F(xiàn)=37.024；P＜0.05)，UP-DOWN旋轉(zhuǎn)體位位移量比較有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(F=12.679；P＜0.05)。兩組分次治療執(zhí)行前與治療中50 s采樣點(diǎn)體位誤差在Y軸線性方向PTV外擴(kuò)范圍差別較大，觀察組PTV外擴(kuò)0.421 mm和0.8424 mm；對(duì)照組PTV外擴(kuò)1.162 mm和1.278 mm。X軸與Z軸線性方向PTV外擴(kuò)范圍差別較小。計(jì)算觀察組PTV外擴(kuò)范圍均＜1 mm。結(jié)論：發(fā)泡劑聯(lián)合頭頸肩低溫?zé)崴苣す潭ǚ椒梢赃M(jìn)一步提高頭頸部腫瘤患者放射治療體位固定的精確性，提升患者治療中的舒適度，具有一定的臨床應(yīng)用價(jià)值。

頭部腫瘤；定位發(fā)泡墊；擺位誤差；立體定向放射治療；六維顱骨追蹤

隨著精確放射治療的發(fā)展，特別是立體定向放射治療(stereotactic radiotherapy，SRT)成為熱點(diǎn)，對(duì)臨床放射治療患者體位固定精度及舒適性提出了更高的要求。射波刀(cyberknife，CK)的出現(xiàn)和應(yīng)用，極大推動(dòng)新型體位固定方式的發(fā)展。在臨床放射治療中，六維顱骨追蹤(six dimensional-skull tracking，6D-skull)技術(shù)是通過(guò)KUKA機(jī)械臂100多個(gè)節(jié)點(diǎn)、3000個(gè)方向?qū)Π袇^(qū)實(shí)施精準(zhǔn)聚焦照射，治療誤差控制在亞毫米級(jí)[1-2]。因SRT治療時(shí)間較長(zhǎng)，患者體位極易發(fā)生微小移動(dòng)和耐受性差等情況，嚴(yán)重影響小靶區(qū)、高劑量梯度變化對(duì)靶點(diǎn)定位精度的要求，導(dǎo)致治療精準(zhǔn)性下降，從而影響患者的治療效果。為此，本研究驗(yàn)證一種新型體位定位方式，能夠?qū)ΜF(xiàn)行發(fā)展精確放射治療具有重要意義。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2016年1-12月解放軍總醫(yī)院收治的30例頭部腫瘤患者，按照放射治療中體位固定方式的不同將其分為觀察組和對(duì)照組，每組15例。觀察組中男性10例，女性5例；中位年齡為58歲；其中惡性腫瘤11例，良性腫瘤4例；采用頭頸肩低溫?zé)崴苣ぢ?lián)合發(fā)泡劑固定，平均治療時(shí)間為27 min。對(duì)照組中男性9例，女性6例；中位年齡61歲；其中惡性腫瘤9例，良性腫瘤6例；采用單純頭頸肩低溫?zé)崴苣す潭?，平均治療時(shí)間為29 min。兩組患者采用6D-skull技術(shù)獲取其治療中體位誤差值，比較分次治療執(zhí)行前體位誤差、治療中50 s采樣點(diǎn)體位誤差及體位位移量，并計(jì)算計(jì)劃靶區(qū)(planning target volume，PTV)在3個(gè)線性方向X軸、Y軸和Z軸的外擴(kuò)邊界。

1.2 納入與排除標(biāo)準(zhǔn)

(1)納入標(biāo)準(zhǔn)：①頭部良、惡性腫瘤；②臨床診斷治療符合SRT及CK臨床適應(yīng)癥要求；③經(jīng)身體狀態(tài)臨床考核標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用卡氏功能狀態(tài)評(píng)分(Karnofsky，KPS)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)評(píng)，患者均＞70分；④能夠耐受較長(zhǎng)時(shí)間靜躺放射治療過(guò)程。

(2)排除標(biāo)準(zhǔn)：①非頭部腫瘤、多發(fā)性轉(zhuǎn)移瘤及晚期癌癥患者；②KPS測(cè)評(píng)分＜70分。

表1 各方向及正負(fù)號(hào)規(guī)定

1.3 儀器設(shè)備

使用Espree-1.5T超導(dǎo)型磁共振成像[(magnetic resonance imaging，MRI)德國(guó)SIEMENS公司]和SOMATOM Sensation Open X射線計(jì)算機(jī)斷層成像[(tomography，X-ray computed，CT)德國(guó)SIEMENS公司]進(jìn)行模擬定位，CyberKnife直線加速器(美國(guó)Accuray公司，第4代)進(jìn)行放射治療。

1.4 治療方法

定位膜具、圖像獲取及靶區(qū)勾畫。觀察組患者采用發(fā)泡劑泡沫墊+頭頸肩低溫?zé)崴苣?頭頸肩板體位固定，對(duì)照組患者采用頭頸肩低溫?zé)崴苣?頭頸肩板進(jìn)行體位固定，獲取CT和MRI頭部定位中心圖像，掃描層厚1.5 mm。在MIM Software(version 6.6)系統(tǒng)融合兩種圖像，勾畫腫瘤放射治療靶區(qū)及危機(jī)器官。

1.5 治療實(shí)施

根據(jù)臨床放射治療處方劑量，在TPS-Multi plan System(Ver 4.02)系統(tǒng)上設(shè)計(jì)放射治療物理計(jì)劃，追蹤方式均采用6D-skull方式。治療中實(shí)時(shí)正交X射線平片圖像與對(duì)應(yīng)數(shù)字重建圖像(digital reconstructedly radiograph，DRR)進(jìn)行對(duì)比，計(jì)算3個(gè)線性方向與3個(gè)旋轉(zhuǎn)方向體位誤差，并經(jīng)過(guò)6軸KUKA機(jī)械臂修正加速器的照射位置予以糾正[3]。6維方向自動(dòng)調(diào)整體位誤差范圍分別為10 mm、10 mm、10 mm，1°、1°、3°。如果超出其規(guī)定體位誤差范圍則無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)校準(zhǔn)并終止治療，采用人工調(diào)整治療床后糾正其體位誤差，達(dá)到臨床要求再行治療。治療中每隔50 s采集圖像進(jìn)行配準(zhǔn)，記錄體位誤差。

1.6 體位誤差數(shù)據(jù)記錄及體位方向規(guī)定

記錄患者每次開(kāi)始治療及治療中間隔50 s時(shí)間采集圖像配準(zhǔn)體位誤差，根據(jù)CK直線加速器使用說(shuō)明書規(guī)定治療體位方向及體位誤差值正負(fù)號(hào)[4](見(jiàn)表1)。

1.7 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS18.0軟件統(tǒng)計(jì)分析，其中計(jì)量資料采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(x-±s)表示，均數(shù)代表治療過(guò)程中的系統(tǒng)體位誤差(∑)，均數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差代表隨機(jī)體位誤差(δ)。根據(jù)公式M=2.5∑+0.7δ計(jì)算PTV外放范圍(M)[5-6]。計(jì)數(shù)資料采用例數(shù)和百分比表示，比較兩種定位方法在相同方向上的體位誤差，采用F檢驗(yàn)與t檢驗(yàn)，以P＜0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

圖1 體位誤差三維空間散點(diǎn)圖

2 結(jié)果

2.1 分次治療可執(zhí)行前體位誤差分析

兩組患者分別進(jìn)行36次治療，記錄兩組患者分次治療開(kāi)始時(shí)圖像配準(zhǔn)調(diào)整后體位誤差數(shù)據(jù)，即機(jī)器系統(tǒng)默認(rèn)誤差值范圍內(nèi)即可執(zhí)行治療時(shí)數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布要求。X軸、Y軸和Z軸3個(gè)方向線性體位誤差與L-R旋轉(zhuǎn)、UP-DOWN旋轉(zhuǎn)和CW-CCW旋轉(zhuǎn)3個(gè)方向旋轉(zhuǎn)體位誤差(均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差)數(shù)據(jù)及t檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

2.2 治療過(guò)程每50 s間隔采集圖像配準(zhǔn)體位誤差分析

所有患者治療中每隔50 s采集數(shù)據(jù)，50 s采樣點(diǎn)線性與旋轉(zhuǎn)體位誤差三維空間散點(diǎn)圖如圖1所示。

表2 分次放射治療可執(zhí)行前體位誤差分析

表3 放射治療過(guò)程中每50 s間隔采集圖像配準(zhǔn)體位誤差分析

兩組各選取了1242組體位誤差數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布要求。X軸、Y軸和Z軸3個(gè)方向線性體位誤差與L-R旋轉(zhuǎn)、UP-DOWN旋轉(zhuǎn)和CW-CCW旋轉(zhuǎn)3個(gè)方向旋轉(zhuǎn)體位誤差(均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差)數(shù)據(jù)及方差分析見(jiàn)表3。

2.3 治療過(guò)程體位位移量分析

患者每次治療時(shí)設(shè)定6D-skull方式追蹤每隔50 s采集一幅正交圖像進(jìn)行配準(zhǔn)，獲取體位誤差。以可執(zhí)行治療前體位誤差為基礎(chǔ)d0，每隔50 s體位誤差d1。計(jì)算間隔50 s時(shí)刻處相對(duì)位移量，即d=d1-d0，各組分別得出1206組數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布要求。X軸、Y軸和Z軸3個(gè)方向線性體位位移量與L-R旋轉(zhuǎn)、UPDOWN旋轉(zhuǎn)和CW-CCW旋轉(zhuǎn)3個(gè)方向旋轉(zhuǎn)體位位移量(均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差)數(shù)據(jù)及方差分析見(jiàn)表4。

2.4 患者PTV外放范圍

根據(jù)公式M=2.5∑+0.7δ計(jì)算各類數(shù)據(jù)類別CK治療頭顱腫瘤PTV外放間距3個(gè)線性方向X軸、Y軸和Z軸范圍見(jiàn)表5。

表4 兩組患者治療過(guò)程體位位移量分析

表5 三類數(shù)據(jù)PTV外放范圍

3 討論

近年來(lái)，SRT在腦部腫瘤治療中日益凸顯出優(yōu)勢(shì)，對(duì)腫瘤靶區(qū)實(shí)施精準(zhǔn)高劑量照射，靶區(qū)外物理劑量迅速遞減。SRT技術(shù)可以使腫瘤得到更高的等效生物劑量，從而獲得更佳的臨床療效[7-8]。治療精準(zhǔn)性以及劑量分布高度集中適形性是其主要特點(diǎn)，但前提是必須確?；颊咧委熯^(guò)程中體位精準(zhǔn)可靠[9]。隨著放射物理劑量的逐步提高，其治療時(shí)間也相應(yīng)的增長(zhǎng)，常規(guī)體位固定方式使患者難以耐受長(zhǎng)時(shí)間靜止?fàn)顟B(tài)，體位治療狀態(tài)易產(chǎn)生微小體位移動(dòng)，從而影響治療精準(zhǔn)度。臨床發(fā)現(xiàn)，3%～5%的劑量誤差就會(huì)造成腫瘤放射治療的有效率下降，并且高劑量區(qū)可能偏移至危及器官區(qū)域，造成正常組織器官嚴(yán)重并發(fā)癥[10-11]。

本研究中，按照體位固定方式將患者分為觀察組和對(duì)照組。在數(shù)據(jù)分析中，本研究提取分次之間治療可執(zhí)行前體位誤差、治療過(guò)程間隔50 s時(shí)間點(diǎn)體位誤差及治療過(guò)程體位位移量綜合分析。觀察組和對(duì)照組3個(gè)線性方向體位誤差95%參考值范圍集中在±1.5 mm，符合現(xiàn)有臨床外放范圍形成PTV要求；3個(gè)旋轉(zhuǎn)角度體位誤差95%參考值范圍基本接近機(jī)器角度自動(dòng)調(diào)整限值。觀察組范圍值優(yōu)于對(duì)照組。其原因可能為頭肩膜具固定中下頜部活動(dòng)易引起模具空隙及輔助頭頸肩板頭枕的符合度存在個(gè)體差異較大，而觀察組中的發(fā)泡劑泡沫墊正好彌補(bǔ)了個(gè)體差異等因素。在王鑫等[12]研究中也證實(shí)了體位固定方式擺位誤差，等中心移動(dòng)≥3 mm，Y軸方向占20%。有報(bào)道統(tǒng)計(jì)，應(yīng)用發(fā)泡劑泡沫墊體位固定方式患者頭頸部塑形固定性更好，體位舒適性明顯調(diào)高[13]。

本研究在對(duì)兩組各分項(xiàng)數(shù)據(jù)比較分析中發(fā)現(xiàn)，分次之間治療可執(zhí)行前體位誤差，無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，可能與治療師嚴(yán)格的擺位精度和圖像引導(dǎo)功能有直接關(guān)系，保證精準(zhǔn)放射治療的開(kāi)始。觀察組和對(duì)照組在治療中50 s采樣點(diǎn)體位誤差與體位位移量在3個(gè)線性方向數(shù)據(jù)比較有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，且觀察組體位誤差與體位位移量小于對(duì)照組；在3個(gè)旋轉(zhuǎn)方向中L-R旋轉(zhuǎn)與CWCCW旋轉(zhuǎn)體位誤差P＜0.05，UP-DOWN旋轉(zhuǎn)體位位移量P＜0.05。分析其因素可能是觀察組的頭部與頸部的體位固定性更能符合個(gè)體患者身體形態(tài)；由于個(gè)體差異，患者使用單純頭頸肩低溫?zé)崴苣す潭ǖ姆绞?，其固定作用就?huì)減弱，定位精度大幅度降低。采用個(gè)體化制作的發(fā)泡劑發(fā)泡墊根據(jù)患者頭頸形狀、大小專門制作，可以更好的固定患者體位，減少了體位誤差及旋轉(zhuǎn)誤差，從而實(shí)現(xiàn)個(gè)體精準(zhǔn)化放射治療[14]。3個(gè)線性方向PTV外擴(kuò)范圍方面，兩組在分次治療可執(zhí)行前與治療中50 s采樣點(diǎn)體位誤差在Y軸線性方向差別較大，觀察組為0.421 mm和0.8424 mm；對(duì)照組為1.162 mm和1.278 mm。其余各組數(shù)據(jù)均在1 mm之內(nèi)，并且兩組數(shù)據(jù)差別較小，觀察組明顯優(yōu)于對(duì)照組數(shù)據(jù)。三維立體空間散點(diǎn)圖像明顯觀察組數(shù)據(jù)集中度優(yōu)于對(duì)照組數(shù)據(jù)，線性體位誤差優(yōu)于旋轉(zhuǎn)體位誤差。這可能與觀察組體位固定方式及舒適性提高有關(guān)。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)本研究證實(shí)發(fā)泡劑泡沫墊+頭頸肩低溫?zé)崴苣?頭頸肩板體位固定在頭部腫瘤SRT治療中具有以下優(yōu)勢(shì)：①改善長(zhǎng)時(shí)間放射治療患者體位舒適性，提高擺位重復(fù)及體位固定精準(zhǔn)性；②實(shí)時(shí)影像追蹤驗(yàn)證體位固定精準(zhǔn)性，為臨床PTV外放范圍提供客觀準(zhǔn)確參數(shù)，降低體位誤差對(duì)放射物理劑量梯度影響；③可減少患者在長(zhǎng)時(shí)間的治療過(guò)程中體位微小變化問(wèn)題，進(jìn)一步為臨床腫瘤靶區(qū)勾畫及外放范圍縮小提供良好的體位固定基礎(chǔ)。

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Comparison of stability for immobilization of position between pad of styrofoam and low temperature thermoplastic film of neck and shoulder in radiotherapy/NIU Bao-long, QU Bao-lin, JIN Li-yuan, et al// China Medical Equipment,2017,14(7):32-36.

Objective: To research and analyze the advantages of pad of styrofoam for patient with neck tumor in stereotactic radiotherapy through 6D-skull tracking technology of Cyberknife system. Methods: 30 patients with neck tumor who

stereotactic radiotherapy were divided into observation group that adopted combination mode of low temperature thermoplastic film and styrofoam for immobilization (15 cases) and control group that only adopted low temperature thermoplastic film (15 cases). The error values about position of patients were obtained by using 6D-skull technique. The error values of body position before every treatment, the error values of body position at the sampling site of every 50s during treatment and the displacement of body position between the two groups were compared. At the same time, extended boundaries of three linear directions (X-axis, Y-axis and Z-axis) of planning target volume (PTV) were calculated. Results: There were no significant differences between two groups before every treatment (t=0.292, t=1.544, t=0.880, t=1.178, t=0.163, t=0.852; P＞0.05). At the three linear directions, the error values of body position among the sampling site of every 50 s between the two groups were statistically significant and the displacement of body position among them between the two groups also were statistically significant (F=8.183, F=21.250, F=3.152. F=27.604, F=39.093, F=4.278, P＜0.05), and the observation group always smaller than control group in these comparisons. In three direction of rotation, the error values of body position in L-R rotation and CW-CCW rotation between the two groups were significant (F=8.737, F=37.024; P＜0.05). And the displacement of body position in UP-DOWM rotation between two groups was significant (F=12.679; P＜0.05). There were a great difference on the PTV extended range of the error value of body position on Y-axis linear direction before the every treatment and sampling site of every 50 s during treatment between the two groups, and observation group were 0.421 mm and 0.8424 mm, while control group were 1.162 mm and 1.278 mm. However, the differences on X-axis and Z-axis were less. Besides, the PTV extended range of observation group was within 1 mm. Conclusion: The combination of styrofoam and low thermoplastic film of neck and shoulder can increase the precision for immobilization of body position on patients with neck tumor received radiotherapy and enhance the comfort level of patient in treatment. It has the application value in clinical practice.

Head tumor; Styrofoam of positioning; Positioning error; Stereotactic radiotherapy; Six dimensional-skull tracking

Department of radiotherapy, Chinese People's Liberation Army General Hospital, Beijing 100853, China.

牛保龍,男,(1982- ),本科學(xué)歷，主管技師。解放軍總醫(yī)院放射治療科，從事放射治療工作。

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2017.07.008

2017-04-02

1672-8270(2017)07-0032-05

R197.39

A

國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(2016YFC0904600)“以生物組學(xué)特征與多模態(tài)功能影像為基礎(chǔ)的多線束精準(zhǔn)放療方案研究”

①解放軍總醫(yī)院放射治療科 北京 100853

*通訊作者：qubl6212@sina.com