研究體板結(jié)合真空墊及熱塑膜技術(shù)與傳統(tǒng)臂部支撐固定技術(shù)在胸部腫瘤放療擺位中的誤差

楊麗華，龔 敏，許 青，孟怡然，彭佳元，楊煥軍

復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院放射治療科，復(fù)旦大學(xué)上海醫(yī)學(xué)院腫瘤學(xué)系，上海 200032

研究體板結(jié)合真空墊及熱塑膜技術(shù)與傳統(tǒng)臂部支撐固定技術(shù)在胸部腫瘤放療擺位中的誤差

楊麗華，龔 敏，許 青，孟怡然，彭佳元，楊煥軍

復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院放射治療科，復(fù)旦大學(xué)上海醫(yī)學(xué)院腫瘤學(xué)系，上海 200032

背景與目的：放射治療已進(jìn)入了精確放療的時代，擺位誤差成為影響放療效果的重要因素。通過采用兩種不同體位固定方式，即自行改裝后的體板結(jié)合真空墊及熱塑膜的固定裝置和臂部支撐裝置，討論分析胸部腫瘤放療中的擺位誤差。方法：選擇肺及食管胸部腫瘤患者19例，隨機(jī)分成兩組，分別采用體板+真空墊+體部熱塑膜固定(A組)、臂部支撐裝置固定(B組)進(jìn)行擺位和治療。A組利用二次擺位技術(shù)，即先使患者頭腳方向的激光線與真空墊上的定位標(biāo)記一致，再根據(jù)患者體表定位標(biāo)記進(jìn)行擺位(第一次擺位)，最后覆上熱塑膜固定，再根據(jù)熱塑膜上的定位標(biāo)記移床至治療位置(第二次擺位)；B組利用一次擺位技術(shù)，即直接根據(jù)體表標(biāo)記進(jìn)行擺位。A、B組均利用千伏級錐形束CT(kilo-voltage cone beam computed tomography，KVCBCT)采集治療前﹑后的圖像，并與計劃CT圖像配準(zhǔn)，得到治療前及治療后的體位誤差并進(jìn)行統(tǒng)計分析。結(jié)果：對于兩種不同固定方式，A組和B組治療前誤差分別為：X軸(左右方向)(1.06±0.58)和(1.82±0.82) mm，Y軸(頭腳方向)(1.31±0.40)和(2.18±1.20) mm，Z軸(腹背方向)(1.28±0.66)和(2.94±1.81) mm。治療后誤差分別為：X軸(0.86±0.54)和(1.29±0.58) mm，Y軸(1.07±0.58)和(1.08±0.45) mm，Z軸(0.98±0.53)和(1.56±0.63) mm。結(jié)論：A組誤差均小于B組，采用體板結(jié)合真空墊及熱塑膜固定裝置并應(yīng)用二次擺位技術(shù)的患者，在放療過程中不僅擺位的精確度得以提高，同時也保證了體位的重復(fù)性及穩(wěn)定性。

體位固定；擺位誤差；胸部腫瘤；圖像引導(dǎo)放射治療

肺癌及食管癌是胸部常見的惡性腫瘤［1］，由于患者的年齡相對較大［2］，身體狀況較差，受呼吸運(yùn)動的影響比較大，由此而導(dǎo)致的擺位誤差［3］也比較大。因此在本次研究中采用由體板結(jié)合真空墊及熱塑膜三個部分組成的固定裝置，以期許得到更佳的體位固定方法［4］。為使患者盡可能減少呼吸運(yùn)動及擺位時由于皮膚牽拉而造成的誤差，其中所使用的真空墊區(qū)別于傳統(tǒng)做法，采用深度改淺、長度縮短的真空墊，不僅對患者的身體能起到一定的承托作用，而且相比于直接躺在體板上的舒適性也有一定的提高［5］，尤其真空墊深度的改變在患者躺下及技術(shù)員擺位時對于身體扭轉(zhuǎn)、皮膚牽拉的影響也盡可能的減少到最小，增加體位固定的穩(wěn)定性。同時在制作真空墊時在其背面增加了與體板有效穩(wěn)固結(jié)合的固定點，限制了真空墊在體板上的移動，提高擺位精度。復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院采用該固定裝置用于胸部腫瘤放療時的體位固定，并與臂部支撐裝置的固定方式相比較，以觀察其固定的效果，尤其是在重復(fù)性和穩(wěn)定性方面是否具有優(yōu)勢。

1 資料和方法

1.1 患者資料

隨機(jī)選取在復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院接受調(diào)強(qiáng)放療的胸部腫瘤患者19例，其中女性5例，男性14例，年齡為51～80歲。

1.2 擺位方法

根據(jù)使用的固定裝置隨機(jī)分成2組。A組患者10例，即采用體板結(jié)合真空墊及熱塑膜的固定技術(shù)。首先將CIVCO體板進(jìn)行改裝，在體板的上下兩端各增加一個特制的固定桿，與體板成為一體，并在該固定桿中間留有可以固定真空墊的小孔。擺位時先將改裝過的CIVCO體板借助定位桿固定于治療床上，真空墊借助其背面的固定點相嵌在體板上的改裝部位，患者按定位時的體位平躺在真空墊上，先使患者頭腳方向的激光線與真空墊上的定位標(biāo)記一致，再根據(jù)患者體表定位標(biāo)記進(jìn)行擺位(第一次擺位)，最后覆上熱塑膜固定，再根據(jù)熱塑膜上的定位標(biāo)記移床至治療位置(第二次擺位)(圖1A)。另9例B組患者則采用臂部給予CIVCO專用臂部支撐架固定的方式(圖1B)。

圖1 體板結(jié)合真空墊及熱塑膜固定(A)和臂部支撐裝置固定(B)Fig. 1 Body plate with vacuum cushion and thermoplastic mask (A) and the conventional technique of arm support (B)

1.3 設(shè)備

兩組患者都在Philips 85 cm大孔徑CT模擬機(jī)下進(jìn)行定位掃描，掃描層厚3 mm，放療計劃設(shè)計完成后在ELEKTA VMAT機(jī)器上接受治療，能量為6 MV X線。

1.4 錐形束CT影像數(shù)據(jù)的采集

利用機(jī)載影像系統(tǒng)進(jìn)行千伏級錐形束CT(kilo-voltage cone beam computed tomography，KV-CBCT)掃描以獲取數(shù)據(jù)，配準(zhǔn)方式為灰度平移誤差配準(zhǔn)(GreyT)。首先根據(jù)醫(yī)囑完成常規(guī)治療擺位后，采用KV-CBCT掃描獲得放療區(qū)域三維圖像并對其進(jìn)行重建，將重建后的三維圖像與計劃CT影像進(jìn)行配準(zhǔn)，獲得兩影像間在X﹑Y﹑Z三個空間方向上的誤差值并記錄。若誤差大于3 mm則予以校正，校正后再次行KV-CBCT掃描采集數(shù)據(jù)記錄誤差值，反之誤差小于3 mm則直接治療。最后在治療結(jié)束后再次采集CT圖像進(jìn)行比對，確定此時的誤差值并記錄。所有患者均采用治療第1周(即前5次)每天治療前﹑后各一次CBCT驗證體位，在治療療程的第6次開始采用每周一次治療前﹑后各一次CBCT驗證。

1.5 統(tǒng)計學(xué)處理

采用SPSS 19.0系統(tǒng)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，對治療前及治療后的三個軸向：即左右Lat(X)﹑頭腳Lng(Y)﹑腹背Vrt(Z)方向的誤差值進(jìn)行分析。兩組間的比較采用t檢驗。P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 各方向治療前后擺位誤差

A組患者10例，共進(jìn)行80次治療前、后的CBCT掃描，B組患者9例，共進(jìn)行84次治療前、后的CBCT掃描。

掃描后與計劃CT影像對比，計算X(左右)、Y(前后)﹑Z(腹背)各方向治療前、后的誤差。結(jié)果見表1、2。由表1治療前的擺位誤差可知，A組與B組在3個方向上的擺位誤差差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，A組治療前的擺位誤差小于B組的擺位誤差。由表2可知，A組與B組在左右和頭腳方向上的擺位誤差差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，而在腹背方向上A組的擺位誤差小于B組的擺位誤差。

表1 治療前的擺位誤差Tab. 1 The pre-treatment set-up errors

表2 治療后的體位誤差Tab. 2 The post-treatment set-up errors

2.2 隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差

擺位誤差包括隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差，對兩組患者治療前、后在三維方向的誤差數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計。具體結(jié)果見表3。

2.3 統(tǒng)計兩組患者在治療前的擺位誤差和治療后的位移誤差概率

對每組患者在三維方向上任一方向的誤差值大于等于3 mm的誤差數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(表4)，這些誤差數(shù)量占每組患者掃描次數(shù)的百分比各是多少，用誤差率來描述(表5)。結(jié)果顯示，A組患者在治療前的擺位誤差以及治療后的位移誤差明顯低于B組患者，A組患者的平均誤差率為4.17%，顯著低于B組患者的平均誤差率22.82%。

表3 兩組患者治療前、后三維方向上的隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差Tab. 3 The random error and system error on the 3-D direction of the patients in 2 groups before and after treatment

表4 兩組患者三維方向上任一方向誤差值大于等于3 mm的誤差數(shù)比較Tab. 4 The comparison of the error numbers at any 3-D direction (error≥3 mm)

表5 兩組患者三維方向上任一方向誤差值大于等于3 mm的誤差率比較Tab. 5 The comparison of the error percentage at any 3-D direction (error≥3 mm)

3 討 論

本研究結(jié)果顯示，在使用體板+真空墊+體部熱塑膜固定裝置進(jìn)行體位固定后，患者在放療期間無論治療前還是治療后的擺位誤差基本能得到有效地控制［6］，從而證實了該固定裝置可切實有效地減少因患者不自主運(yùn)動而導(dǎo)致的位移［7-8］。因其使用的真空墊制作不同于平常，具用深度淺、長度短的特點，既能控制患者扭曲軀體，又使得技術(shù)員在擺位過程中減少了因皮膚牽拉所導(dǎo)致的擺位誤差［9］，小型真空墊結(jié)合二次擺位的技術(shù)也能有效重復(fù)和控制人體與體板之間的關(guān)系，而熱塑膜能更好地控制患者在治療中的不自主運(yùn)動，增加了體位的重復(fù)性和穩(wěn)定性。

從結(jié)果表1、表2可以看出A組患者在治療前的擺位誤差基本控制在了1.5 mm以內(nèi)，與B組患者相比較，X、Y、Z不同方向的P值均小于0.05，差異有統(tǒng)計學(xué)意義。而在治療后兩組患者的體位誤差中雖然只有Z的P值是小于0.05有統(tǒng)計學(xué)意義，但是位移的數(shù)據(jù)前者都要好于后者，除了Y方向略大一點，其余兩個方向的誤差都控制在了1 mm以內(nèi)。擺位誤差包括隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差［10］，隨機(jī)誤差是分次間擺位誤差的波動，具有隨機(jī)性，與患者體位變動和技術(shù)員的操作誤差有關(guān)。系統(tǒng)誤差是分次擺位誤差的平均值，具有規(guī)律性和重復(fù)性。表3隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差的數(shù)據(jù)顯示除了Y軸方向的治療后數(shù)值B組略小于A組，其余的數(shù)值A(chǔ)組均優(yōu)于B組。

圖2顯示了A組和B組患者在治療前擺位誤差及治療后位移誤差的CBCT掃描結(jié)果及其誤差值大于等于3 mm的誤差數(shù)量，再根據(jù)誤差數(shù)量占各組總掃描次數(shù)的百分比計算得出誤差率(圖3)。A組擺位、位移誤差最大的是Y軸，但誤差率基本在可控范圍以內(nèi)，最高只為6.25%。而B組臂托患者擺位誤差最大的為Z軸，其誤差率高達(dá)48.81%，即使校正后B組誤差率仍遠(yuǎn)高于A組患者，這與患者在治療時的體位密切相關(guān)，臂部支撐裝置固定只是單一的支撐了患者的臂部，對于保持體位重復(fù)性的作用并不明顯，而且技術(shù)員在擺位時對患者的牽拉會使患者處于肌肉緊張或者體位僵硬的一個狀態(tài)，就直接導(dǎo)致擺位誤差率比較高，也因為缺少了限制不自主運(yùn)動的固定裝置，同時因患者是直接躺在平板床上其體位的舒適性小于采用真空墊的患者，使得治療后的位移誤差也要高于使用體板+真空墊+體部熱塑膜固定裝置的患者。由此表明運(yùn)用體部熱塑膜在一定程度上能限制患者在治療過程中的不自主運(yùn)動、控制呼吸幅度的大小，但對患者的正常呼吸又無影響；小型真空墊既能增加患者在治療體位時的舒適度，又可以減少因皮膚牽拉導(dǎo)致的擺位誤差，從而提高放療擺位的精度。這一結(jié)果與相關(guān)文獻(xiàn)報道數(shù)據(jù)吻合［6］，運(yùn)用體板結(jié)合真空墊及熱塑膜的固定能更好的與患者體部結(jié)合，有助于提高擺位精確性，從而使靶區(qū)劑量提高正常組織受量減少，降低腫瘤的復(fù)發(fā)率，增加局部控制率，減輕患者放射性損傷。

綜上所述，體板結(jié)合真空墊及體部熱塑膜的固定裝置在應(yīng)用了二次擺位技術(shù)后無論治療前的擺位誤差還是治療后的位移誤差基本能控制在1.5 mm以內(nèi)，誤差率控制在6.25%以內(nèi)，為實現(xiàn)精確放療提供了質(zhì)量保證，擺位步驟相對來說也簡單易行，值得臨床推廣及應(yīng)用。

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A study on the set-up accuracy by using body plate with vacuum cushion and thermoplastic mask technique in comparison with the conventional arm support technique in thoracic tumor radiotherapy

YANG Lihua, GONG Min, XU Qing, MENG Yiran, PENG Jiayuan, YANG Huanjun

(Department of Radiation Oncology, Fudan University Shanghai Cancer Center, Department of Oncology, Shanghai Medical College, Fudan University, Shanghai 200032 , China)

XU Qing E-mail: qingxu68@hotmail.com

Background and purpose: Radiation therapy has entered the era of precise radiotherapy. Setup error becomes important factor affecting the effects of radiotherapy. The aim of this study was to analyze the setup accuracy of the in-house developed technique of body plate with vacuum cushion and thermoplastic mask (Group A) and the conventional technique of arm support (Group B) in thoracic tumor radiotherapy. Methods: A total of 19 patients with thoracic tumor were enrolled in this study and randomly separated into Group A and Group B. The patients of Group A underwent the secondary set-up: align the marker on vacuum cushion and patient’s body to the room laser, cover the patient’s body with thermoplastic mask and align the marker on the mask to the room laser. The patients of Group B were directly setup by aligning the marker on the patient’s body to the room laser. The kilo-voltage cone beam computed tomography (KV-CBCT) was performed on each patient to collect the pre- and post-treatment CBCT images. The CBCT images were registered to the planning CT to analyze the translational error of Group A and Group B.Results: The pre-treatment set-up errors of Group A vs Group B were (1.06±0.58) vs (1.82±0.82) mm in left and right (LR) direction, (1.31±0.40) vs (2.18±1.20) mm in superior and inferior (SI) direction, and (1.28±0.66) vs (2.94±1.81) mm in anterior and posterior (AP) direction. The post-treatment set-up errors of Group A vs Group B were (0.86±0.54) vs (1.29±0.58) mm in LR direction, (1.07±0.58) vs (1.08±0.45) mm in sidirection, and (0.98±0.53) vs (1.56±0.63) mm in AP direction.Conclusion: The in-house developed immobilization technique of body plate with vacuum cushion and thermoplastic mask was more accurate and reproducible than the conventional immobilization technique of arm support in thoracic tumor radiotherapy.

Body position immobilization; Set-up error; Thoracic tumor; Image guided radiation therapy

10.19401/j.cnki.1007-3639.2017.05.012

R730.55

A

1007-3639(2017)05-0396-05

2016-12-01

2017-02-20）

許 青 E-mail：qingxu68@hotmail.com