頭頸部放療中頭枕質(zhì)控的意義及方法探討

楊 濤，金曉峰，胡 強，蘆 文，黃緒群，胡 柳

（1．鄂東醫(yī)療集團黃石市中心醫(yī)院，湖北理工學(xué)院附屬醫(yī)院放療中心，湖北黃石435000；2.鄂東醫(yī)療集團黃石市中心醫(yī)院，湖北理工學(xué)院附屬醫(yī)院胸部腫瘤內(nèi)科，湖北黃石435000；3.湖北省腫瘤醫(yī)院放療科，武漢430079）

0 引言

如何保證放療的精確性，是提高放療質(zhì)量的重中之重。通過從患者體位固定、模擬定位、放療計劃制訂、復(fù)位及治療等方面制訂質(zhì)量控制標準，并嚴格執(zhí)行，能夠有效地降低系統(tǒng)誤差，提高放療精度。在頭頸部放療時，頭枕是患者頸部的重要支撐工具，其在經(jīng)過長期使用后是否會發(fā)生形變從而導(dǎo)致擺位誤差，這一點常被忽略。本研究采用CT掃描結(jié)合融合配準方式對同一型號的患者放療用頭枕（長期受到高輻照）和CT模擬定位頭枕進行檢測，并分析長期在2種不同環(huán)境中使用的2種頭枕的輪廓變化差異。

1 材料與方法

1.1 材料

選取2017年5月購入且目前正在使用的多功能碳纖維頭體架（濟南華宇新HYX-UTS-CM）1套，B型頭枕（濟南華宇新HYX-TZ-6C）2個（已使用3 a），其中CT模擬定位頭枕標記為1號、治療頭枕標記為2號。專用定位鉛點1盒，25 cm×15 cm條形沙袋1條，質(zhì)量15 kg。

1.2 質(zhì)控方法

1.2.1 不同頭枕形變差異分析

將多功能碳纖維頭體架固定在GE RT5900大孔徑模擬定位CT床板上并分別安裝上1、2號頭枕。使矢狀位激光線與體架中部標記線重合，橫斷面激光線穿過頭枕中央凹面處，冠狀面激光線定位于頭枕兩側(cè)外廓中央。在3個方位激光線十字交叉點分別貼上定位鉛點，如圖1所示。使用大孔徑模擬定位CT分別對1、2號頭枕進行6次掃描，并將CT掃描影像上傳至Eclipse 11.0計劃系統(tǒng)，根據(jù)兩側(cè)定位鉛點分別進行融合配準，比較2個頭枕的中心輪廓。選取頭枕矢狀面患者頸部支撐部較大差異點和同層面橫斷面較大差異點，分別測量其距床板表面的垂直距離，并進行統(tǒng)計分析。

1.2.2 頭枕負重分析

采用15 kg的條形沙袋模擬人體頭部質(zhì)量分別放置于1、2號頭枕上，使之與頭枕充分貼合，運用大孔徑模擬定位CT多次掃描，并分析負重前后頭枕輪廓的變化，以相同位置的參考標記測量AP（前后）方向高低位置誤差。

1.2.3 頭頸部腫瘤頸部復(fù)位差異值時間因子回顧分析

選取2017年6月至2020年4月采用1號頭枕定位、2號頭枕治療的頭頸部腫瘤患者。采用PASS軟件，容許誤差δ選擇0.5SD，以年份為抽樣單位，計算出回顧分析所需樣本量為2017年6—12月18例、2018年18例、2019年18例、2020年1—4月18例。根據(jù)實際情況（頭尾2 a未滿整年，2018年和2019年為整年）確定實際樣本數(shù)為2017年6—12月18例、2018年30例、2019年30例、2020年1—4月18例?；仡櫭坷颊呤状螐?fù)位靶區(qū)配準后錐形束CT（cone beam CT，CBCT）掃描下緣的第四頸椎處AP方向高度差異，分析不同時間段頭枕對患者頸椎圖像配準差異值的影響，并比較2020年5—8月用同一定位頭枕作治療頭枕的18例樣本，看有無圖像配準誤差。

1.3 統(tǒng)計學(xué)分析

采用SPSS 23.0軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計學(xué)分析，1號頭枕和2號頭枕橫斷面、矢狀面固定點到床板表面的垂直距離用±s表示。1號頭枕和2號頭枕之間AP方向誤差值采用獨立t檢驗，各年度間頭枕AP方向差異采用非參數(shù)獨立樣本Kruskal-Wallis檢驗，P＜0.05表示差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 不同頭枕形變差異比較

根據(jù)質(zhì)控方法，按照定位鉛點進行配準，通過Eclipse軟件獲取1號、2號頭枕橫斷面中心輪廓，結(jié)果清晰顯示1號頭枕整體弧面高于2號頭枕，兩側(cè)輪廓差異稍高于凹面中心，最大可達1.6 mm，如圖2所示。同一位置6次掃描配準后，1號頭枕到床板表面的垂直距離為（55.28±0.34）mm，2號頭枕到床板表面的垂直距離為（53.98±0.33）mm，平均相差（1.30±0.24）mm，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（t=6.56，P＜0.05），詳見表1。

表1 2種頭枕橫斷面固定點6次測量值 單位：mm

圖2 1、2號頭枕橫斷面中心曲度輪廓

1、2號頭枕矢狀面上前半段弧線重合，在頸部支撐處AP方向1號頭枕弧線高于2號頭枕，差異最大處為1.5 mm，如圖3所示。同一位置6次掃描配準后，1號頭枕到床板表面的垂直距離為（54.98±0.19）mm，2號頭枕到床板表面的垂直距離為（53.68±0.33）mm，平均相差（1.30±0.20）mm，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（t=8.30，P＜0.05），詳見表2。

表2 2種頭枕矢狀面固定點6次測量值 單位：mm

圖3 1、2號頭枕矢狀面中心曲度輪廓

2.2 頭枕負重實驗結(jié)果

1、2號頭枕在負重前后頭枕橫斷面和矢狀面均未發(fā)現(xiàn)形變差異，如圖4所示。隨機測量6個點AP方向距床板的距離，差異無統(tǒng)計學(xué)意義，詳見表3。因此排除患者頭部下壓導(dǎo)致頭枕發(fā)生形變的可能。

圖4 1、2號頭枕負重前后橫斷面和矢狀面輪廓變化

表3 1、2號頭枕負重前后各隨機6點AP方向距床板的距離單位：mm

2.3 頭頸部腫瘤頸部復(fù)位差異值時間因子回顧分析結(jié)果

回顧4個年份采用1號頭枕定位、2號頭枕治療的患者資料，統(tǒng)計靶區(qū)配準后CBCT掃描下緣的第四頸椎處AP方向高度差異值，2017年6—12月、2018年、2019年及2020年1—4月平均誤差分別為（0.57±0.28）、（1.06±0.40）、（1.46±0.45）和（2.21±0.49）mm，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），且誤差呈現(xiàn)逐年增高的趨勢。2020年5—8月用1號頭枕定位并治療的18例頭頸放療患者第四頸椎處AP方向高度平均差異值降低到（0.59±0.25）mm，與2017年比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P=1.00＞0.05），如圖5所示。

圖5 114例頭頸部腫瘤患者靶區(qū)配準后第四頸椎處AP方向高度差異值

典型案例：2020年4月份1例采用1號頭枕定位、2號頭枕治療的鼻咽癌患者在完成靶區(qū)及頭部配準后，第四頸椎處AP方向高度差異值達到了3 mm，如圖6（a）所示。多次復(fù)位均不能糾正這一誤差，改用1號頭枕治療（即定位和治療用同一頭枕）后，患者頸部差異消失，如圖6（b）所示。

3 討論

放療是癌癥治療的主要手段之一，作為一種物理治療手段，從患者選擇到放療定位、體位固定、放療計劃制訂直至治療重復(fù)擺位等，每一個環(huán)節(jié)都非常重要。這一切均有相應(yīng)的質(zhì)控標準，而頭枕的使用和質(zhì)控常常被忽略[1-5]。

頭枕作為放療中體位固定的重要部件，如果定位頭枕與治療頭枕存在微小誤差，會直接導(dǎo)致擺位誤差，尤其在頭頸部放療患者中，放療醫(yī)師給予腫瘤區(qū)劑量普遍較高，當(dāng)危及器官鄰近治療靶區(qū)時，幾毫米的誤差都將導(dǎo)致腦干、脊髓等重要危及器官受到不必要的損傷[6-7]。因此，如何減少復(fù)位誤差成為制約頭頸部腫瘤患者放療質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一。增加頭枕標記刻度[8]，采用個性化發(fā)泡劑、真空墊、塑性墊制作一體化頭頸枕[9-14]，圖像引導(dǎo)及六位床等手段都能有效地減小患者的復(fù)位誤差[15]，但是頸部作為一個活動余度較高的結(jié)構(gòu)[16]，頭枕的高低及弧度都會影響患者的頸部曲度，而這一柔性生理曲度的產(chǎn)生，采用圖像引導(dǎo)及六位床技術(shù)都不能有效地糾正[17]。

本文通過對B型頭枕多次掃描后采用CT融合配準方式獲取不同頭枕橫斷面和矢狀面的中心弧度，顯示治療室使用的頭枕（2號）頸部重要支點的LR（左右）、CC（頭腳）方向枕部弧面與定位頭枕（1號）存在約1.3 mm的高度差異，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。2號頭枕矢狀面AP方向整體曲度明顯低于1號頭枕，而這個偏差的發(fā)生會直接導(dǎo)致患者頸椎在AP方向發(fā)生1.3 mm以上的偏差，且偏差會沿著患者腳方向逐漸增大。橫斷面RL方向上2號頭枕與1號頭枕也存在一定差異，2號頭枕整體弧面低于1號頭枕，這一差異會導(dǎo)致頭枕所包裹的患者頸部肌肉貼合度改變，從而間接影響頸椎的復(fù)位高度。綜合以上兩方面的因素，2個頭枕的差異會直接導(dǎo)致患者頸椎在AP方向產(chǎn)生1.3 mm以上的系統(tǒng)誤差。

分析頭枕輪廓差異來源，通過15 kg沙袋負重實驗首先排除了由于重力導(dǎo)致的形變差異。其次回顧了頭枕使用3 a以來的頭頸部病例配準圖像，發(fā)現(xiàn)頸椎A(chǔ)P方向高度差異值隨使用時間增加存在較緩慢的增加，有統(tǒng)計學(xué)差異，但之前長期被忽視。頭枕使用3 a后這個差異值更加顯著，在將定位頭枕用于治療后，差異值大幅降低。2017年頭枕使用初期頸椎A(chǔ)P方向高度差異值與2020年5月更換一致性頭枕后無統(tǒng)計學(xué)差異，表明頭枕使用初期同型號頭枕間不存在明顯個體差異。因此分析2個B型頭枕差異的來源，可能是2號頭枕在高輻照環(huán)境中長期使用，頭枕部發(fā)生了緩慢形變。一直以來人們認為由碳纖維制作的頭枕因硬度較高一般不會變形，但是本研究表明長期使用后頭枕確實會發(fā)生形變，而這一形變是漸進式的，非常緩慢，當(dāng)然這種改變是否由長期處在高輻照環(huán)境中受輻射所致還不清楚；治療頭枕日均使用約為60人次，而定位頭枕日均使用小于6人次，使用頻率僅為治療頭枕的1/10，使用頻次的差異是否加速了這一形變過程也不明確，后續(xù)需要針對頭枕材料的輻照特性、耐疲勞特性進行重點研究。根據(jù)頭頸部腫瘤頸部復(fù)位誤差時間因子回顧分析發(fā)現(xiàn)，治療頭枕高頻次使用1.5～2 a，頸部復(fù)位誤差顯著增大，建議每半年進行一次頭枕一致性檢測，及時更換問題頭枕，確保放療的精確性，以提高放療的質(zhì)量。

4 結(jié)語

本研究通過質(zhì)控檢測發(fā)現(xiàn)使用3 a后的治療頭枕與定位頭枕存在AP方向高度差異?；仡欘^枕使用3 a來第四頸椎A(chǔ)P方向高度差異值變化，整體呈現(xiàn)緩慢上升趨勢。在更換形狀一致的頭枕治療后第四頸椎A(chǔ)P方向整體高度差異值顯著降低，隨后3個月新治療的頭頸腫瘤患者骨性標志配準均良好。希望本文的研究能為臨床實踐中出現(xiàn)患者放療頸椎A(chǔ)P方向高度不能有效配準、多次擺位調(diào)整仍不能滿足治療要求的情況提供一種頭枕質(zhì)控檢測方法。同時放療單位應(yīng)定期對患者定位與治療頭枕進行一致性檢測，避免因為頭枕差異導(dǎo)致的放療差錯事故的發(fā)生。