錐形束CT分析發(fā)泡膠個體化頭枕在頭頸部腫瘤調(diào)強(qiáng)放射治療中的應(yīng)用

付秀根， 袁響林， 鄭祖安， 肖志平， 王俊峰， 尹龍斌， 黃河

·影像技術(shù)學(xué)·

錐形束CT分析發(fā)泡膠個體化頭枕在頭頸部腫瘤調(diào)強(qiáng)放射治療中的應(yīng)用

付秀根， 袁響林， 鄭祖安， 肖志平， 王俊峰， 尹龍斌， 黃河

目的：探討發(fā)泡膠個體化頭枕在頭頸部腫瘤調(diào)強(qiáng)放射治療體位固定中的應(yīng)用價值。方法：選取92例頭頸部腫瘤患者，共進(jìn)行589次錐形束CT(CBCT)掃描,其中44例患者采用發(fā)泡膠個體化頭枕體位固定(個體化組)，進(jìn)行了252次CBCT掃描，48例患者采用標(biāo)準(zhǔn)化頭枕體位固定(標(biāo)準(zhǔn)組)，進(jìn)行了337次CBCT掃描。分析擺位誤差，對誤差結(jié)果進(jìn)行分析并記錄成小結(jié)供以后擺位時參考，記錄兩組患者的擺位誤差結(jié)果并進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析。結(jié)果：個體化組在X、Y和Z軸的線性誤差分別為(0.85±0.68) mm、(1.17±0.87) mm和(1.00±0.81) mm，旋轉(zhuǎn)誤差分別為(0.52±0.45)°、(0.72±0.49)°和(0.57±0.47)°；標(biāo)準(zhǔn)組在X、Y和Z軸的線性誤差分別為(1.15±0.90) mm、(1.48±1.20) mm和(1.08±0.81) mm，旋轉(zhuǎn)誤差分別為(0.68±0.52)°、(0.77±0.55)°和(0.60±0.44)°；個體化組在X、Y軸的線性誤差、X軸的旋轉(zhuǎn)誤差小于標(biāo)準(zhǔn)組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P值分別為0.000、0.001、0.000)。小結(jié)前標(biāo)準(zhǔn)組Y軸的線性誤差大于小結(jié)后(P=0.001)，個體化組小結(jié)前與小結(jié)后的線性誤差和旋轉(zhuǎn)誤差差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。結(jié)論：相對于標(biāo)準(zhǔn)化頭枕，個體化頭枕可以減少X、Y軸的線性誤差及X軸的旋轉(zhuǎn)誤差，個體化頭枕體位固定穩(wěn)定，擺位可重復(fù)性高，可在臨床中推廣應(yīng)用。

發(fā)泡膠； 個體化頭枕； 體層攝影術(shù),X線計算機(jī)； 頭頸部腫瘤； 擺位誤差

調(diào)強(qiáng)放射治療是頭頸部腫瘤治療的有效手段之一，調(diào)強(qiáng)放療技術(shù)能夠形成與腫瘤靶區(qū)相適應(yīng)的高劑量分布，而在腫瘤周圍照射劑量急劇下降，從而實現(xiàn)腫瘤接受高劑量照射的同時周圍重要器官得到有效保護(hù)效果[1-2]，因此頭頸部的精確體位固定非常重要，可減少治療時的擺位誤差，保證靶區(qū)的高劑量，避免周圍器官的超量照射，實現(xiàn)精準(zhǔn)治療?，F(xiàn)在固定患者頭頸部的常用方法是標(biāo)準(zhǔn)化樹脂頭枕結(jié)合頭頸肩面膜，在這種固定技術(shù)下，部分患者固定效果不理想，有的患者頸部較短沒有合適的頭枕搭配，有的患者頸部較長，頸后部與底板空隙較大，患者易出現(xiàn)體位固定不穩(wěn)定，擺位重復(fù)性不好的情況。McKernan等[3]的報道認(rèn)為發(fā)泡膠技術(shù)固定頸部簡單、有效，能降低總的位移誤差，可減少頸部的左右擺位誤差。本文應(yīng)用錐形束CT(cone-beam computed tomography,CBCT)分析發(fā)泡膠制作的個體化頭枕對頭頸部腫瘤患者的固定效果，并與標(biāo)準(zhǔn)化頭枕進(jìn)行對比，分析兩種固定方式的擺位誤差結(jié)果，旨在為頭頸部腫瘤患者的調(diào)強(qiáng)放射治療提供更穩(wěn)定、精確的體位固定方式。

材料與方法

1.病例資料

隨機(jī)選取2016年2月-2016年12月在我院放療中心治療的頭頸部腫瘤患者92例，其中鼻咽癌77例，其他頭頸部腫瘤15例。92例患者中男65例，女27例，年齡33～70歲，中位年齡56歲。

2.固定方法與相關(guān)設(shè)備

44例患者采用發(fā)泡劑發(fā)泡制作個體化頭頸肩枕(廣州福瑞醫(yī)療科技有限公司生產(chǎn))結(jié)合頭頸肩碳素板、頭頸肩面膜(科萊瑞迪公司)進(jìn)行體位固定(個體化組)；48例患者采用標(biāo)準(zhǔn)化樹脂頭枕結(jié)合頭頸肩碳素板、頭頸肩面膜(科萊瑞迪公司)進(jìn)行體位固定(標(biāo)準(zhǔn)組)。主要設(shè)備包括ELEKTA Synergy 直線加速器 、XVI軟件、Siemens SOMATOM Definition AS CT機(jī)、MOSAIQ系統(tǒng)和MONACO治療計劃系統(tǒng)。

3.定位圖像采集與計劃設(shè)計

患者體位固定好后采用Siemens Somatom Definition AS CT機(jī)進(jìn)行圖像采集，掃描參數(shù):120 kV，300 mAs，層厚3 mm，重建層厚3 mm，螺距0.5，圖像采集完成后傳至計劃系統(tǒng)Monaco進(jìn)行靶區(qū)勾畫與計劃設(shè)計，計劃設(shè)計完成后將圖像傳至醫(yī)科達(dá)Synergy直線加速器的XVI系統(tǒng)。

4.配準(zhǔn)圖像采集

頭頸部采用CBCT掃描,掃描參數(shù)：管電壓100 kV，管電流36.6 mAs，掃描視野的準(zhǔn)直器為S20，濾過器為F0，掃描角度為70°～230°，掃描劑量為1.2 mGy?；颊咔?次每天進(jìn)行CBCT掃描，掃描結(jié)束后將CBCT圖像與定位圖像進(jìn)行對比，配準(zhǔn)框的選取包括腫瘤靶區(qū)及其附近骨結(jié)構(gòu)；配準(zhǔn)采用的方法是骨配準(zhǔn)，采用XVI系統(tǒng)自帶圖像配準(zhǔn)分析軟件配準(zhǔn)，可獲得X、Y和Z軸的線性誤差與旋轉(zhuǎn)誤差，線性誤差≤1 mm時不做校正，記錄誤差數(shù)據(jù)；線性誤差為1～2 mm時，自動移動加速器床校正誤差并記錄誤差數(shù)據(jù)，如果配準(zhǔn)結(jié)果中線性誤差>3 mm或旋轉(zhuǎn)誤差>2°，重新擺位獲取CBCT圖像配準(zhǔn)并記錄數(shù)據(jù)。前3次CBCT驗證結(jié)束后，分析前3次的誤差結(jié)果，根據(jù)誤差的均值進(jìn)行校正，并修改擺位中心標(biāo)記。以后每周進(jìn)行1次CBCT掃描。

5.統(tǒng)計學(xué)分析

結(jié) 果

92例頭頸部腫瘤患者共進(jìn)行589次CBCT驗證，其中標(biāo)準(zhǔn)組48例患者共進(jìn)行337次CBCT驗證，個體化組44例患者共進(jìn)行252次CBCT驗證。個體化組與標(biāo)準(zhǔn)組相比，在X、Y軸的線性誤差與X軸的旋轉(zhuǎn)誤差差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.000、0.001和0.000)，個體化組在X軸的誤差(包括線性誤差和旋轉(zhuǎn)誤差)與Y軸的線性誤差均小于標(biāo)準(zhǔn)組(表1、2)。個體化組線性誤差≤1 mm在X、Y和Z軸的發(fā)生比例分別為67.0%、53.6%和63.1%，線性誤差為1～2 mm的比例分別為27.0%、36.9%和25.0%，線性誤差>2 mm的比例分別為6.0%、9.5%和11.9%；標(biāo)準(zhǔn)組線性誤差≤1 mm在X、Y和Z軸的發(fā)生比例分別為52.5%、43.0%和55.5%，線性誤差1～2 mm的比例分別為33.2%、34.1%和32.9%，線性誤差>2 mm的比例分別為14.3%、22.9%和11.6%(表3)。個體化組旋轉(zhuǎn)角度誤差≤1°在X、Y和Z軸的發(fā)生比例分別為87.7%、71.0%和83.7%，而標(biāo)準(zhǔn)組旋轉(zhuǎn)角度誤差≤1°在X、Y和Z軸的發(fā)生比例分別為74.8%、71.8%和83.7%(表4)。

表1 標(biāo)準(zhǔn)組與個體化組的CBCT驗證線性誤差結(jié)果比較 (mm)

表2 標(biāo)準(zhǔn)組與個體化組的CBCT驗證旋轉(zhuǎn)誤差結(jié)果比較

表3 2組的CBCT驗證結(jié)果(按線性誤差的發(fā)生比例進(jìn)行統(tǒng)計)

表4 2組的CBCT驗證結(jié)果(按旋轉(zhuǎn)誤差的發(fā)生比例進(jìn)行統(tǒng)計)

小結(jié)前CBCT擺位誤差與小結(jié)后CBCT擺位誤差結(jié)果比較。標(biāo)準(zhǔn)組小結(jié)前與小結(jié)后相比，小結(jié)前在Y軸上的線性誤差大于小結(jié)后,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.001,表5)。個體化組小結(jié)前與小結(jié)后各個方向上的擺位誤差差異均無統(tǒng)計學(xué)差異(P值均>0.05,表6)。

表5 標(biāo)準(zhǔn)組小結(jié)前與小結(jié)后CBCT擺位誤差比較

表6 個體化組小結(jié)前與小結(jié)后CBCT擺位誤差比較

討 論

隨著調(diào)強(qiáng)放療技術(shù)在頭頸部腫瘤的廣泛應(yīng)用，頭頸部高精度的體位固定顯得尤為重要。由于頭頸部解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，頸部活動度大，腫瘤靶區(qū)又毗鄰許多重要組織器官，放射治療過程中減少頸部的活動，保持頭頸部的穩(wěn)定固定是開展頭頸部腫瘤調(diào)強(qiáng)放療的重要條件。定位裝置的正確使用有利于減少CT模擬定位和治療過程的不確定位移，使用不當(dāng)會增加誤差的產(chǎn)生和造成一些不易察覺的假象[4]。頭頸部體位固定技術(shù)經(jīng)過臨床工作中的不斷摸索和改進(jìn)，現(xiàn)在普通使用的標(biāo)準(zhǔn)化樹脂頭枕結(jié)合頭頸肩面膜固定可以取得較好的固定效果，但在定位過程中患者頭頸部不能很好地與標(biāo)準(zhǔn)化頭枕吻合，尤其對于頸部過短者,頭部與頭枕接觸面積過小易導(dǎo)致后顱骨空懸虛位；頭頸過長者，頸肩部易與底板產(chǎn)生空隙；還有一些患者后顱骨形狀特殊較難與頭枕相吻合。這些情況的出現(xiàn)導(dǎo)致患者在調(diào)強(qiáng)放療過程中，定位與治療時體位的重復(fù)性與穩(wěn)定性不好，可能會導(dǎo)致靶區(qū)劑量不足，腫瘤局控率降低?；谝陨峡紤],本單位2016年引進(jìn)發(fā)泡膠技術(shù)制作個體化頭枕，每位患者的頭顱形狀及脊椎的曲度不同，而發(fā)泡膠可以根據(jù)患者頭顱大小、頸椎曲度專門制作頭枕，可以更好地對患者進(jìn)行固定，從而實現(xiàn)個體化放療[5]。

相關(guān)文獻(xiàn)曾報道采用發(fā)泡膠技術(shù)制作個體化頭枕替代標(biāo)準(zhǔn)化頭枕取得較好的固定效果[6-7]。許森奎等[6]研究發(fā)現(xiàn)采用頭頸定位泡沫墊對鼻咽癌患者進(jìn)行體位固定的效果優(yōu)于傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)定形枕，特別是在頸部固定上有了較明顯的改善，在上下(Y)、前后(Z)方向上的線性誤差小于標(biāo)準(zhǔn)化頭枕組；石慧烽等[7]報道定位發(fā)泡墊在頭頸部調(diào)強(qiáng)放療擺位中，相對于傳統(tǒng)的頭枕，定位發(fā)泡墊可減少患者橫向、縱向以及旋轉(zhuǎn)誤差，更適合于臨床應(yīng)用。本文也得出類似結(jié)論，個體化組在X、Y軸的線性誤差小于標(biāo)準(zhǔn)組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，由于標(biāo)準(zhǔn)化頭枕兩側(cè)不高，不能包裹頭顱的兩側(cè)，頸肩部兩側(cè)只有面膜包裹限制，結(jié)構(gòu)剛性不好，患者易左右移動，這樣會導(dǎo)致X軸左右誤差變大；而利用發(fā)泡技術(shù)制作的個體化頭枕可以從頭頂?shù)叫厣喜啃纬砂氚Y(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)硬度較好，聯(lián)合頭頸肩面膜可形成全包圍結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)剛性較好，患者左右移動受到限制，這樣X軸的線性誤差會變小。個體化頭枕可包裹頭頂，限制患者向上移動，如果患者往下移動了，治療師很容易發(fā)現(xiàn)頭頂與個體化頭枕間存在間隙，這樣可要求患者調(diào)整體位。對于頸部較長者，頸肩部通過發(fā)泡劑的填充，無空隙存在，同時也限制了患者向上移動；而標(biāo)準(zhǔn)化頭枕頂部無包裹結(jié)構(gòu)，患者上下移動時不好判斷，頸肩部與底板有空隙存在，治療師較難判斷因患者上下移動而產(chǎn)生的空隙變化，這樣會導(dǎo)致Y軸的誤差變大。本研究發(fā)現(xiàn)對于那些后顱骨形狀特殊者，發(fā)泡膠可以較好地墊實，使頭顱與頭枕充分接觸，保證頭顱的穩(wěn)定。本研究結(jié)果顯示在Z軸上的線性誤差兩組差異無統(tǒng)計學(xué)意義，筆者分析可能與本單位采用MOSAIQ系統(tǒng)記錄床高度值有關(guān),本研究首次CBCT驗證后采用MOSAIQ系統(tǒng)記錄校正后的床高度值，以后的CBCT驗證以此床值為參考進(jìn)行擺位。本研究以誤差發(fā)生比例進(jìn)行統(tǒng)計,發(fā)現(xiàn)個體化組≤1 mm的線性誤差在X、Y和Z軸的發(fā)生比例分別為67.0%、53.6%和63.1%，不需要校正的次數(shù)較標(biāo)準(zhǔn)組多，而>2 mm的線性誤差在X、Y和Z軸的發(fā)生比例分別為6.0%、9.5%和11.9%，少于標(biāo)準(zhǔn)化組，說明個體化頭枕固定效果好，擺位可重復(fù)性高。進(jìn)一步比較個體化組和標(biāo)準(zhǔn)組的旋轉(zhuǎn)誤差，在X軸旋轉(zhuǎn)誤差上，發(fā)泡組小于標(biāo)準(zhǔn)組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。鄭祖安等[8]研究發(fā)現(xiàn)面頸部腫瘤患者體位固定時要注意頭(X軸)的后仰、內(nèi)收以及頸部的位置固定，本研究發(fā)現(xiàn)發(fā)泡膠制作的個體化頭枕可以較好地解決上述問題，利用發(fā)泡膠技術(shù)可以把頸肩部的空隙墊實，頸部自由度變小，X軸產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)誤差就會變小。筆者認(rèn)為旋轉(zhuǎn)誤差在臨床擺位中應(yīng)引起足夠重視，旋轉(zhuǎn)誤差會影響線性誤差，對于頭頸部腫瘤患者的旋轉(zhuǎn)誤差應(yīng)盡量控制在2°以內(nèi)，這樣離靶區(qū)中心10 cm的靶區(qū)邊緣產(chǎn)生的線性誤差才可以控制在3 mm左右，由于本中心未配備六維治療床，對于旋轉(zhuǎn)角度的校正有待進(jìn)一步研究。

本研究對患者整個療程的擺位誤差也進(jìn)行了分析，結(jié)合本中心的CBCT驗證經(jīng)驗，比較了個體化組和標(biāo)準(zhǔn)組各自小結(jié)前與小結(jié)后的CBCT擺位誤差，分析發(fā)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)組小結(jié)前Y軸線性誤差大于小結(jié)后，兩者差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，顯示標(biāo)準(zhǔn)化頭枕組患者易出現(xiàn)Y軸(頭腳)方向的誤差，而筆者對前3次CBCT驗證結(jié)果進(jìn)行分析總結(jié)，預(yù)估誤差趨勢形成書面小結(jié)，然后修正擺位中心，對以后的治療擺位具有重要的指導(dǎo)意義，可減少擺位誤差。個體化組小結(jié)前與小結(jié)后相比誤差無明顯差異，說明個體化組體位固定可重復(fù)性較好，擺位誤差總體較平穩(wěn)。筆者認(rèn)為對于單個患者來說，總結(jié)前幾次的驗證結(jié)果與擺位經(jīng)驗對于以后的治療擺位具有指導(dǎo)意義。

合適的體位固定裝置和技術(shù)可有力提高體位固定的可重復(fù)性[9]。擺位技術(shù)讓患者越舒適，擺位精度越高，越能滿足臨床需求[10]。利用發(fā)泡膠技術(shù)可以根據(jù)患者頭顱大小與形狀、頸椎曲度制作個體化頭枕，患者進(jìn)行體位固定時感覺舒適，頭頸部的不自主運(yùn)動會減少，結(jié)合頭頸肩面膜形成結(jié)構(gòu)較好的剛性固定，相對于標(biāo)準(zhǔn)化頭枕，發(fā)泡膠制作的個體化頭枕可提高體位固定的可重復(fù)性，減少頭頸部腫瘤調(diào)強(qiáng)放射治療中的擺位誤差，保證靶區(qū)的高劑量，減少對周圍重要組織器官的照射，具有重要的臨床應(yīng)用價值。

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Study on customized polyurethane foam head and neck support in intensity-modulated radiotherapy for head and neck neoplasms using coneb-beam CT

FU Xiu-gen,YUAN Xiang-lin,ZHANG Zhu-an,et al.

Department of Oncology,Tongji Hospital,Tongji Medical College,Huazhong University of Science and Technology,Wuhan 430030,China

Objective:To study the superiority of customized polyurethane foam filled support for patient immobilization in intensity-modulated radiotherapy for head and neck neoplasms.Methods:92 patients with head and neck neoplasms were selected,for whom a total of 589 CBCT scans were performed.44 patients were immobilized by customized polyurethane foam head and neck support,for whom 252 scans of CBCT were collected;48 patients were immobilized by standard support,for whom 337 images of CBCT were collected.Elekta's XVI software was used to analyze setup errors.For the first three times,CBCT testing was made every day and the error results were analyzed and summarized to offer reference for later positioning and,if the same direction linear error greater than 1mm,it was revised and the positioning center was remarked.Later,CBCT testing was made each week to collect the setup errors of two groups of patients and to make data analysis.Results:In the customized head and neck support group,the linear error on X-,Y- and Z-axis was (0.85±0.68)mm，(1.17±0.87)mm and (1.00±0.81)mm respectively;the rotation error on X-,Y- and Z-axis was (0.52±0.45)°,(0.72±0.49)° and (0.57±0.47)° respectively.In the standard head and neck support group,on X-,Y- and Z-axis,the linear error was (1.15±0.90)mm,(1.48±1.20)mm and (1.08±0.81)mm respectively,the rotation error was (0.68±0.52)°,(0.60±0.44)° and (0.77±0.55)° respectively.In the customized head and neck support group,the linear error on X- and Y-axis,and ration error on X-axis was smaller than that in the standard group,indicating statistical signifant difference (P<0.05).Before the summary,on Y-axis,the linear error of the standard pillow group was greater than the linear error after the summary,and for the customized pillow group,there was no difference before and after the summary.Conclusions:Compared with standard pillow,customized pillow can reduce the linear error on X- and Y-axis,and the rotation error on X-axis.The patient immobilization using customized pillow is stable.The repeatability of positioning is high,which makes the treatment more accurate and can be applied widely in clinical application.

Styrofoam; Customized head support; Tomography,X-ray computed; Head and neck neoplasms; Setup errors

430030 武漢，華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬同濟(jì)醫(yī)院腫瘤科

付秀根(1978-)，男，湖南綏寧人，碩士，主管技師,主要從事腫瘤放射治療技術(shù)。

黃河，E-mail：346336437@qq.com

R739.91; R814.42

A

1000-0313(2017)05-0522-04

10.13609/j.cnki.1000-0313.2017.05.019

2017-01-06

2017-02-03)