許森奎，姚文燕，嚴(yán)惠蓮，陳佩芬，陳炫光，何匯朗，劉慧，林承光

510060 廣州，中山大學(xué)腫瘤防治中心 華南國家腫瘤實驗室

頭頸部腫瘤是全球范圍內(nèi)第5大常見腫瘤，其中包括頸部腫瘤、耳鼻喉腫瘤以及口腔頜面部腫瘤3大部分[1]。頭頸部解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，危及器官劑量要求嚴(yán)格，其中的頸部由于活動度大，運動維度多向，難以達(dá)到一個較理想的固定效果[2]，因此頸部放療時固定是最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之一。目前對頸部固定最為常見的是采用面罩或者負(fù)壓真空袋以及聯(lián)合兩者來進行固定[3-5]，本研究采用主動塑形的發(fā)泡膠材料制作的個體化頭頸墊聯(lián)合頭頸肩面罩來進行固定，并對比了簡易頭架聯(lián)合負(fù)壓真空袋的方法，探索發(fā)泡膠個體化頭頸墊在頸部固定方面的優(yōu)勢。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

收集了2015年1月至2016年1月在我院采用螺旋斷層放療系統(tǒng)(tomotherapy,Tomo)進行頸部照射的腫瘤患者20例(鼻咽癌頸部淋巴結(jié)復(fù)發(fā)照射7例，淋巴瘤頸部淋巴結(jié)照射5例，頸段食管癌8例)。其中男性15例，女性5例，平均年齡為(48±12.8)歲(最小年齡14歲，最大年齡68歲)。

1.2 體位固定

所有患者均采用自然仰臥體位。其中10例患者采用發(fā)泡膠墊聯(lián)合頭頸肩熱塑面罩固定，如圖1，稱為發(fā)泡膠組；另外10例患者采用本單位自主研發(fā)設(shè)計的簡易頭架(含面膜)聯(lián)合體部真空袋進行固定。頭部的固定主要由泡沫頭枕聯(lián)合熱塑型頭部面罩來進行固定，體部的固定由常規(guī)真空袋來固定。制定固定裝置時患者平躺在未塑型的真空袋上，頭部擺正躺在泡沫頭枕上，在真空袋和頭枕之間利用真空袋的可塑性作出吻合頭枕輪廓的銜接形狀，再對真空袋進行抽氣固定，最后完成面罩的制作，如圖2，稱為真空袋組。

圖1 發(fā)泡膠組固定方法

Figure 1. Immobilization by Using Polyurethane Foam Sealing Agent Pillow

圖2 真空袋組固定方法

Figure 2. Immobilization by Using the Vacuum Bag

1.3 圖像配準(zhǔn)及誤差數(shù)據(jù)采集

兩組患者都在飛利浦直徑85cm的大孔徑CT(Big Bore Brilliance CT)下進行定位掃描，掃描層厚3mm，重建層厚3mm。在Tomo治療時，治療師為患者帶好模具并擺好體位后，行圖像引導(dǎo)兆伏級CT(Megavolt CT，MVCT)掃描，掃描范圍包含整個靶區(qū)，掃描層厚為2mm，CT成像能量為3.5MV。圖像配準(zhǔn)時選擇超高分辨率(super fine resolution)及骨骼和軟組織(bone and tissue technique)模式與定位影像進行自動配準(zhǔn)，配準(zhǔn)范圍為掃描的范圍，配準(zhǔn)完成后觀察靶區(qū)部位的影像在橫斷位、冠狀位和矢狀位三維方向上是否與定位影像重合，必要時進行手動調(diào)整，并記錄患者在左右方向(left-right，LR)、頭腳方向(superior-inferior，SI)、前后方向(anterior-post，AP)及頭腳方向上的旋轉(zhuǎn)(Roll)誤差數(shù)值。

1.4 統(tǒng)計學(xué)處理

比較兩種體位固定的擺位誤差數(shù)據(jù)時，采用獨立樣本t檢驗，P<0.05差異有統(tǒng)計學(xué)意義，根據(jù)外擴邊界margin of planning target volume(MPTV)=2.5Σ+0.7σ算出兩者的外擴邊界進行對比，其中Σ為患者擺位系統(tǒng)誤差的標(biāo)準(zhǔn)差，σ為患者擺位隨機誤差的標(biāo)準(zhǔn)差[6]。利用IBM SPSS 24.0計算機數(shù)據(jù)統(tǒng)計軟件對數(shù)據(jù)進行分析。

2 結(jié) 果

2.1 發(fā)泡膠組-真空袋組擺位誤差比較

發(fā)泡膠組10例患者，MVCT掃描216次。真空袋組10例患者，MVCT掃描194次。兩組患者的擺位誤差數(shù)據(jù)進行獨立樣本t檢驗，統(tǒng)計結(jié)果如表1所示。

表1 兩組擺位誤差比較

Table 1. Setup Errors in Two Groups

VariableScanning TimesSetup errorsLR(mm)SI(mm)AP(mm)Roll(°)Foam group216-0.64±1.550.38±1.821.77±2.540.08±0.64Vacuum group194-0.20±2.020.94±2.712.58±2.62-0.22±1.11t-2.47-2.471-3.1863.344P0.0140.0140.0020.001

由表1可知，兩種不同的固定方法，在三維的線性誤差和SI的旋轉(zhuǎn)誤差上比較差異都有統(tǒng)計學(xué)意義。在LR方向上，真空袋組的固定效果更優(yōu)，而在其他方向以及SI的旋轉(zhuǎn)誤差比較上，發(fā)泡膠組則取得更好的固定效果。SI方向的旋轉(zhuǎn)誤差對比示意見圖3。

圖3 SI方向旋轉(zhuǎn)誤差對比

Figure 3. Superior-Inferior Rotation Errors in Two Groups

2.2 發(fā)泡膠組-真空袋組靶區(qū)外擴邊界比較

根據(jù)van Herk等[6]的公式MPTV=2.5Σ+0.7σ算出兩者的外擴邊界進行對比，詳見表2。

表2 發(fā)泡膠組-真空袋組靶區(qū)外擴邊界對比(mm)

Table 2. MPTV in Foam Group and Vacuum Group (mm)

GroupVariableLRSIAPFoam groupΣ1.3761.5461.726σ0.3830.6060.537MPTV3.7084.2894.692Vacuum groupΣ1.5161.7581.946σ0.5581.2141.054MPTV4.1815.2455.603

由表2可知，發(fā)泡膠組在三維方向上的PTV靶區(qū)外擴邊界都比真空袋組的小。

3 討 論

放療是惡性腫瘤最重要的治療手段之一，70% 的惡性腫瘤患者在治療的不同階段需要接受放療，且其中 70% 為根治性放療[7]。隨著醫(yī)學(xué)影像技術(shù)和計算機軟、硬件技術(shù)的飛速發(fā)展，放療技術(shù)也經(jīng)歷了二維普通放療、三維適形調(diào)強放療、四維自適應(yīng)放療的發(fā)展過程[8]。精度更高、速度更快的腫瘤放射治療技術(shù)對放療過程中的體位固定、計劃設(shè)計、計劃實施等環(huán)節(jié)都提出了更嚴(yán)格的要求[9]。體位固定是放療的第一個環(huán)節(jié)，也是貫穿整個放療過程的重要環(huán)節(jié)，而調(diào)強放射治療相對于常規(guī)放射治療的優(yōu)勢是把劑量集中到靶區(qū)，實現(xiàn)形狀和劑量分布上的雙重適形[10]，因此體位固定的精確度對放療的精確實施有著非常重要的影響。

斷層螺旋治療系統(tǒng)是當(dāng)前世界上最先進的放療設(shè)備之一，其放射治療的特點是射野小、子野多、劑量分布精細(xì)[11]，因此每次治療前建議進行MVCT掃描，且其掃描為極低劑量的掃描[12]，Tomo的放射源與成像源采用“同源雙束”的獨特結(jié)構(gòu)，圖像配準(zhǔn)的系統(tǒng)誤差較低，配準(zhǔn)更為精確[13]。本研究采用螺旋斷層治療系統(tǒng)的MVCT采集頸部放療的擺位誤差數(shù)據(jù)進行研究分析。

目前國內(nèi)大部分放療單位對頭頸部腫瘤放療的固定采用頭頸肩面罩進行固定，有部分單位則采用發(fā)泡膠頭頸墊聯(lián)合頭頸肩面罩來進行固定[14-15]，而胸腹部腫瘤一般采用真空袋或體模進行固定[16-18]。無論是對頭頸部的照射，還是對頸胸部的照射，頸部的固定一直是一個難題，因為頸部關(guān)節(jié)多且活動度大，難以取得較為有效的固定。目前需要對頸部進行單獨照射的病種有喉癌、頸段食管癌、頸部淋巴結(jié)殘留或復(fù)發(fā)等。本中心對于頸部的固定，傳統(tǒng)采用的是簡易頭架加上真空袋來進行固定，這種方法即考慮了面罩對頭部固定優(yōu)勢，又結(jié)合了真空袋對體部固定的優(yōu)勢，取得了頸部固定較好的效果。隨著本中心發(fā)泡膠技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，作者單位開始嘗試用發(fā)泡膠來對各部位放療進行體位固定[19]，對于頸部的固定采用發(fā)泡膠個體化頭頸墊聯(lián)合頭頸肩面罩進行固定。

本研究對于這兩種固定方式運用了Tomo來進行擺位誤差數(shù)據(jù)的收集及研究，分析數(shù)據(jù)結(jié)果顯示：發(fā)泡膠組在患者的頭腳方向、前后方向上固定效果均優(yōu)于真空袋組。發(fā)泡膠組與真空袋組比較，發(fā)泡膠墊對于頭部和頸部來說屬于整體固定，而真空袋組則存在真空袋與頭架之間銜接的問題。銜接則容易產(chǎn)生虛位，進而影響了頭腳方向上的擺位誤差；當(dāng)操作不當(dāng)銜接中間產(chǎn)生的虛位較大時，易對頸部產(chǎn)生一個拉伸作用，既影響頭腳方向的誤差，又改變了頸部前后方向的體位。簡易頭架聯(lián)合真空袋在左右方向上的固定效果則優(yōu)于發(fā)泡膠組，頭架聯(lián)合真空袋(1.2米真空袋)可以從患者頭頂?shù)酵尾慷夹纬梢粋€限制左右方向的有效固定，而發(fā)泡膠組對于雙肩以下的左右方向則沒有任何的有效的固定；并且真空袋組固定可以暴露出頸部和鎖骨部位的皮膚，便于在皮膚上進行劃線或者打激光點做縱軸的擺位參考，這樣能更為有效地限制患者左右的活動，提高左右方向的固定效果?？紤]到發(fā)泡膠的可塑性較強，建議制作發(fā)泡膠墊的時候加長患者頭腳方向的長度，減少頸部以下部位的左右活動度，進一步改善發(fā)泡膠在頸部左右方向的固定效果。頭腳方向旋轉(zhuǎn)誤差Roll的比較上，發(fā)泡膠組優(yōu)于真空袋組，雖然平移誤差對靶區(qū)劑量分布的影響遠(yuǎn)大于旋轉(zhuǎn)誤差[20]，但大于1°的旋轉(zhuǎn)誤差則會影響95%的CTV(clinical target volume, CTV)處方劑量，發(fā)泡膠組在旋轉(zhuǎn)誤差Roll方面較真空袋組低。薛青等[3]學(xué)者采用個體化的負(fù)壓真空袋聯(lián)合面罩來進行下頸部位固定的改進，和本研究采用個體化發(fā)泡膠墊聯(lián)合面罩來進行固定相似，兩項研究在LR以及SI方向的誤差類似，而AP方向上本研究的誤差相對較大，可能由于Tomo治療機床面比較厚重，進床過程中存在下沉現(xiàn)象，且下沉的程度與治療床載重以及治療進床的長度有關(guān)[21]，因此在AP方向上本研究的誤差相對較大。

根據(jù)ICRU50號報告[22]的建議，在放療計劃設(shè)計中，為了彌補內(nèi)部的器官運動、外部的擺位誤差等因素影響，需要將臨床靶區(qū)外擴一定邊界設(shè)計為計劃靶區(qū)(planning target volume, PTV)，目前大部分的臨床使用的計劃設(shè)計系統(tǒng)選擇在笛卡爾維方向上實現(xiàn)外放[9]，許多學(xué)者提出了很多基于系統(tǒng)誤差和隨機誤差進行外放距離計算的方法，其中對于頭頸部應(yīng)用最多的是van Herk等[6]的計算公式。本研究根據(jù)van Herk的計算公式分別計算出兩種固定方式的外擴邊界。發(fā)泡膠組對應(yīng)的三維方向LR、SI和AP的MPTV為3.708mm、4.289mm和4.692mm，真空袋組三維方向LR、SI和AP方向的MPTV為4.181mm、5.245mm和5.603mm。發(fā)泡膠組與真空袋組比較能進一步減小頸部靶區(qū)的外擴邊界，減輕周邊正常組織器官的受照劑量，減輕放療并發(fā)癥。調(diào)強放射治療的廣泛應(yīng)用，讓更多的患者獲得了更長的生存期，患者的生活質(zhì)量也越來越受到重視。Balter 等[23]研究顯示，當(dāng)擺位誤差大于1cm時會導(dǎo)致周圍靶區(qū)丟失大于6mm，且周邊的危及組織和器官會卷入高劑量的照射范圍內(nèi)，這樣會增加患者的放療并發(fā)癥，降低患者的生活質(zhì)量。而調(diào)強放射治療靶區(qū)外擴邊界的大小和體位固定技術(shù)息息相關(guān)[24-25]。通過體位固定技術(shù)的改進，提高靶區(qū)準(zhǔn)確性的同時減低正常組織的受照劑量必將成為趨勢。發(fā)泡膠技術(shù)的出現(xiàn)，解決了以往很多特殊部位以及特殊體位的固定難題，其主動塑形的功能，讓體位固定更加舒適和適形。發(fā)泡膠與真空袋相比較，發(fā)泡膠主動塑性固定適應(yīng)范圍更廣，例如對于四肢、手指、腳趾等特殊部位，也能形成一個局部有效的固定，且無漏氣的風(fēng)險，重量上較同體積的真空袋更為輕便，存儲也較為安全和便利。

綜上所述，針對頭頸部放療的頸部固定效果，發(fā)泡膠組在更多維度的線性誤差及旋轉(zhuǎn)誤差方面有優(yōu)勢，該方法所需的外放邊界更小，因此運用發(fā)泡膠頭頸肩墊聯(lián)合頭頸肩面罩的頭頸部放療固定方法值得進一步推薦。

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