頭體一體式固定板在全中樞放射治療中的應用研究*

劉玉連 趙徵鑫 羅日順 吳 偉 戴 鵬 張文藝 焦 玲*

頭體一體式固定板在全中樞放射治療中的應用研究*

劉玉連①趙徵鑫①羅日順②吳 偉②戴 鵬②張文藝①焦 玲①*

目的：評估頭體一體式固定板在全中樞放射治療(CSI)中的應用。方法：回顧性分析43例使用頭體一體式固定板進行全中樞放射治療的患者，在治療過程中將掃描圖像與數字重建放射影像(DRR)進行配準，其中包括頭頸段、胸段和腰骶段3部位圖像，自動配準調整患者在X軸、Y軸和Z軸方向的擺位誤差，并采用SPSS 22.0軟件進行數據分析。結果：頭頸段、胸段和腰骶段X軸擺位誤差分別為(0.122±0.120) cm、(0.074±0.211) cm和(0.083±0.096) cm；Y軸擺位誤差分別為(0.202±0.154) cm、(0.236±0.175) cm和(0.283±0.187) cm；Z軸擺位誤差為(0.136±0.127) cm、(0.249±0.472) cm和(0.272±0.211) cm，3個方向均小于臨床設定誤差范圍(頭0.3 cm，體0.5 cm)，差異具有統計學意義，頭頸段(t=-13.091，t=-5.598，t=-11.423；P＜0.05)；胸段(t=-17.814，t=-13.325，t=-4.699；P＜0.05)；腰骶段(t=-33.632，t=-8.974，t=-8.390；P＜0.05)。兒童與成人頭頸段、胸段和腰骶段3部位的X軸、Y軸和Z軸3個方向比較均無差異，頭頸段(t=0.698，t=1.028，t=1.691；P＞0.05)；脊髓段(t=1.376，t=0.469，t=1.179；P＞0.05)。頭頸段、胸段和腰骶段兩兩比較中，X軸方向無差異(F=2.035，P＞0.05)，Y軸、Z軸方向差異有統計學意義(F=3.777，F=3.895；P＜0.05)。結論：在CSI中應用頭體一體式固定板新方法對患者進行仰臥體位固定，其擺位誤差小，操作方便，患者順從度和舒適度明顯提高，兒童及成人均可使用。

全腦脊髓照射；一體式固定板；仰臥位；圖像配準；放射治療

劉玉連,女,(1988- ),碩士研究生，助理工程師。北京協和醫學院 中國醫學科學院放射醫學研究所，研究方向：輻射防護。

The evaluation of integrated head-body board in craniospinal irradiation

[First-author’s address] Institute of Radiation Medicine, Chinese Academy of Medical Sciences and Peking Union Medical College, Tianjin 300192, China.

全腦全脊髓放射治療(craniospinal irradiation，CSI)技術在腫瘤放射治療中應用較為廣泛，臨床上主要用于髓母細胞瘤、松果體區生殖細胞瘤、分化差的室管膜瘤以及有腦脊液播散或種植的中樞神經系統惡性淋巴瘤等顱內腫瘤，是一種較為復雜的放射治療技術。臨床常用的放射治療定位裝置是俯臥位、帶有船型枕的固定板或仰臥位及頭體分體式固定板，其操作復雜，擺位重復性較差，且CSI時照射野較多、時間較長，尤其是兒童患者，放射治療過程中不易配合而導致降低治療精確度，增加工作人員的治療難度。為此，本研究使用頭體一體式固定板(即“一體板”)進行擺位固定，研究分析擺位誤差數據，探討該板在CSI治療應用中的優勢和特點。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2015年1月至2016年5月在廣東三九腦科醫院進行CSI治療的43例患者的臨床資料，其中兒童患者21例，成人患者22例。兒童患者中男性13例，女性8例，年齡0～14歲；成人患者中男性15例，女性7例，年齡14～59歲；平均年齡16.6歲?；仡櫺苑治鲋委熯^程中患者在X軸(垂直方向)、Y軸(縱軸方向)及Z軸(橫軸方向)方向的擺位誤差。

1.2 儀器設備

采用Simens大孔徑CT模擬定位系統(德國西門子公司)、Varian Eclips TPS 11.0、Varian Unique放射治療系統(美國瓦里安有限公司)、頭體一體式固定板(美國博醫來公司)、真空袋、熱塑頭模及體膜(廣州科萊瑞迪醫療器材股份有限公司)，如圖1所示。

圖1 體位固定方式及頭體一體式固定板示圖

1.3 體位固定方法

放射治療過程中患者均采用仰臥位，一體板固定。根據激光燈線，將一體板置于CT床面正中，再將真空袋放于一體板適當位置?；颊哐雠P于真空袋上，雙上臂伸直置于身體兩側，肩部放松，兩肩齊平，兩側外耳孔等高，使體中線與床軸一致，真空袋充分吸氣，分別用熱塑頭模及體膜固定體位。取頭部和胸部兩組標記點，標記處貼上鉛點后于Simens大孔徑CT定位機下行CT掃描，其層厚為5 mm，掃描范圍為頭皮至坐骨結節下1 cm。

1.4 靶區勾畫

掃描圖像網絡傳輸至Varian醫師工作站。①在CT圖像上逐層勾畫全中樞臨床靶區(clinical target volume，CTV)，考慮擺位誤差及系統誤差，將全腦CTV各方向均勻外擴3 mm，全脊髓CTV各方向外擴5 mm為計劃靶區(planing target volume，PTV)，危及器官包括眼球、晶狀體、視神經、腮腺、肺、腎臟、胃、肝臟、心臟及膀胱等；②三維適形放射治療(three dimensional conformal radiation therapy，3D-CRT)計劃，全腦機架左右對穿布野900和2700，胸段脊髓機架1800和床腳00布野，腰骶段脊髓機架1900和床腳900布野；③調強放射治療(intensity modulated radiation therapy，IMRT)計劃全腦機架左右對穿布野和一個額葉補量的機架330，床腳900野，脊髓胸段和腰骶段分別機架1500和2200布野。根據患者情況，全腦全脊髓分次劑量為1.6～2.0 Gy，全中樞總劑量24～36 Gy。

1.5 記錄擺位誤差

首次治療前，獲取CT兆伏級電子射野影像系統(electronic portal imaging device，EPID)掃描圖像，并將掃描圖像與數字化重建影像(digitally reconstructed radiograph，DRR)進行配準，包括頭頸段、胸段和腰骶段3部位圖像，自動配準調整患者在X軸、Y軸及Z軸的擺位誤差，以骨性標志為參考，并記錄各個方向的誤差值。每位患者每周獲取一次EPID數據并記錄。

1.6 統計學方法

使用IBM SPSS Statistics 22.0統計軟件進行統計學分析。將所有數據絕對值與臨床設定誤差范圍比較(頭頸部0.3 cm，體部0.5 cm)，采用單樣本t檢驗；成人與兒童比較采用獨立樣本t檢驗；頭、胸段脊髓和腰骶段脊髓的X軸、Y軸和Z軸數值兩兩比較，采用單因素方差分析，其中在X軸、Y軸方向方差齊性，采用LSD方法，Z軸方向方差不齊性，采用Dunnett T3方法。計數資料數據以均數±標準差(x-±s)表示，以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

對43例患者分別于治療前行頭頸段、胸段和腰骶段3部位EPID掃描，每周一次，共獲取78組數據。使用一體板進行定位治療，其擺位誤差小于臨床應用規定誤差范圍。

(1)頭頸段的X軸、Y軸和Z軸3個方向的擺位誤差分別為(0.122±0.120)cm、(0.202±0.154)cm和(0.136±0.127)cm，與臨床應用規定誤差比較差異有統計學意義(t=-13.091，t=-5.598，t=-11.423；P＜0.05)，見表1。

表1 頭頸段擺位誤差(±s，cm)

表1 頭頸段擺位誤差(±s，cm)

頭頸段X軸Y軸Z軸誤差 0.122±0.1200.202±0.1540.136±0.127 t值 -13.091-5.598-11.423 P值 ＜0.001*＜0.001*＜0.001*95%CI-0.205～-0.151-0.132～-0.063-0.193～-0.136

(2)胸段的X軸、Y軸和Z軸3個方向的擺位誤差分別為(0.074±0.211) cm、(0.236±0.175) cm和(0.249±0.472)cm，與臨床應用規定誤差比較差異有統計學意義(t=-17.814，t=-13.325，t=-4.699；P＜0.05)，見表2。

表2 胸段脊髓擺位誤差±s，cm)

表2 胸段脊髓擺位誤差±s，cm)

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(3)腰骶段的X軸、Y軸和Z軸3個方向的擺位誤差分別為(0.083±0.096)cm、(0.283±0.187)cm和(0.272±0.211)cm，與臨床應用規定誤差比較差異有統計學意義(t=-33.632，t=-8.974，t=-8.390；P＜0.05)，見表3。

表3 腰骶段脊髓擺位誤差(±s，cm)

表3 腰骶段脊髓擺位誤差(±s，cm)

腰骶段X軸Y軸Z軸誤差 0.083±0.0960.283±0.1870.272±0.211t值-33.632-8.974-8.390 P值 ＜0.001*＜0.001*＜0.001*95%CI-0.442～-0.392-0.265～-0.168-0.283～-0.174

(4)成年人與兒童頭頸段的X軸、Y軸和Z軸3個方向的擺位誤差比較，其差異無統計學意義(t=0.698，t=1.028，t＝1.691；P＞0.05)，見表4。

(5)成年人與兒童脊髓段的X軸、Y軸和Z軸3個方向的擺位誤差比較，差異無統計學意義(t=1.376，t=0.469，t＝1.179；P＞0.05)，見表5。

表4 成年人與兒童頭頸段數據對比(±s，cm)

表4 成年人與兒童頭頸段數據對比(±s，cm)

頭頸段 例X軸Y軸Z軸成人 210.113±0.1180.220±0.1620.113±0.099兒童 220.131±0.1230.184±0.1440.161±0.148 t值 0.6981.0281.691 P值 0.4870.3070.095 95%CI-0.074～0.035-0.034～0.105-0.105～0.009

表5 成年人與兒童脊髓段數據對比(±s，cm)

表5 成年人與兒童脊髓段數據對比(±s，cm)

脊髓段 例X軸Y軸Z軸成人 210.043±0.1060.245±0.1950.310±0.636兒童 220.108±0.2800.226±0.1540.184±0.170 t值 1.3760.4691.179 P值 0.1730.6410.242 95%CI-0.160～0.029-0.061～0.098-0.087～0.338

(6)頭頸、胸段和腰骶段脊髓3段的X軸、Y軸及Z軸兩兩對比，X軸、Y軸數據方差齊性，Z軸數據方差不齊性，X軸方向3段部位誤差比較，其差異無統計學意義(F＝2.035，P＞0.05)；Y軸和Z軸方向3段部位誤差比較，其差異有統計學意義(F=3.777，F=3.895；P＜0.05)，見表6。

表6 三個軸位的誤差比較(±s，cm)

表6 三個軸位的誤差比較(±s，cm)

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(7)全中樞在X軸方向的擺位誤差更小，波動范圍更窄；在Y軸方向擺位誤差較其他兩方向更大，波動范圍最寬；Z軸介于兩者之間。成年人與兒童在3個部位的擺位誤差無顯著差別，如圖2所示。

圖2 各段誤差柱形圖與箱體圖

3 討論

全中樞靶區范圍大，不同部位脊髓深度不同，通常行全中樞放射治療的患者多為兒童或青少年，保持相對固定的體位較困難，因此，不穩定的放射治療體位固定系統可能會給患者造成嚴重和不可逆的損傷，甚至威脅到生命。目前，多數臨床研究集中在如何改善放射治療計劃的設計及應用新的放射治療技術，而隨著精確放射治療技術的進步，尤其是圖像引導放射治療技術的應用，精確擺位的重要性已受到越來越多的重視[3]。

本研究對43例使用一體板實施CSI的患者在治療過程中各個方向的擺位誤差數據的絕對值進行分析發現，采用一體板將頭、體部分在同一板上進行固定，可減少分板間的位移誤差，予以真空袋和熱塑膜定型輔助，有效限制患者脊髓移位。仰臥位相對傳統俯臥位更舒適，患者可長時間耐受，配合度進一步提高。數據顯示，頭頸段、胸段及腰骶段X軸、Y軸和Z軸3個方向均優于臨床應用規定誤差范圍。尤其對于體部，分次間的擺位重復性很差，此板根據患者最舒適的體位一體定位成型，治療過程中極大減少了擺位誤差。 其中21例成年患者與22例兒童患者在X軸、Y軸和Z軸3個方向無顯著性差異，頭體一體式固定板均可應用于成年人及兒童。

本研究分析發現，行CSI治療的患者，頭部、胸段脊髓及腰骶段脊髓均在Y軸方向擺位誤差較其他兩方向更大一些，波動范圍最大。推斷這種現象的原因是治療過程中，擺位僅參考患者皮膚上的擺位標記，此標記易難長期保留，不斷人工補畫，而不斷重復描畫極易出現誤差；此外，定位中缺乏一個固定前后左右方向的卡位，如體部立體定向放射治療(stereotactic body radiation therapy， SBRT)定位，因為有腹壓板所以擺位更精確，考慮如果將此方法應用于全中樞的定位治療中，可能會獲得更加精確的擺位，值得進一步研究。

本研究中出現個別患者擺位誤差＞1.0 cm，這種情況主要出現在較為躁動的兒童或者體型較胖的成年患者中。后續治療中，引入系統性兒童心理干預，使得捆綁被動式治療轉化成主動配合型治療，以成功解決此問題；成年人體型較胖，也會嚴重影響擺位的精準性，臨床實踐過程中發現，較瘦的患者在治療過程中多次擺位均很精確，而體型肥胖者由于皮下脂肪層較厚，體表擺位標記易被牽拉，導致擺位困難，驗證結果不佳，后續將進一步研究體重與擺位誤差的相關性。

4 結語

頭體一體式體位固定板更一體化、高精度化，是一種較為理想的CSI定位治療裝置，較傳統分體式定位板，該板可實現頭頸部和體部一次定位[3]。此外，該板中央有多個卡位，以便真空袋的固定，兩側附有標尺相配合，使得定位和治療更精確化。一體板在CSI的擺位誤差均在臨床規定范圍內，且精度高，與傳統CSI治療方式相比較，更利于在臨床中定位治療。

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/LIU Yu-lian ZHAO Zhi-xin, LUO Ri-shun, et al//
China Medical Equipment,2017,14(3):20-23.

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Objective: To research and evaluate the application of integrated head-body board in craniospinal irradiation (CSI). Methods: To retrospectively analyze the treatment results of craniospinal irradiation for 43 patients (21 cases were children patients, 0-14 years old; 22 cases were adult patients, ＞14 years old) used integrated head-body board. During therapeutic process, the registration of the scan image and digitally reconstructed radiograph were applied, which included three parts: head and neck segment, chest segment and lumbosacral segment. And the position errors of X-axe, Y-axe and Z-axe were adjusted by automatic registration. The data of positioning error during the treatment were analyzed by SPSS 22.0. Results: All of positioning errors in patient using head-body board were less than clinical setting error range(headneck 0.3cm, body 0.5cm), X direction errors of three segments were (0.122±0.120), (0.074±0.211) and (0.083±0.096) cm, respectively; Y direction errors of three segments were (0.202±0.154), (0.236±0.175) and (0.283±0.187)cm, respectively; Z direction errors of three segments were (0.136±0.127), (0.249±0.472) and (0.272±0.211)cm, respectively; and all of the differences between every positioning error of every segment and corresponding clinical setting error had statistical significance: head-neck segment(t=-13.091, t=-5.598, t=-11.423; P＜0.05); chest segment(t=-17.814, t=-13.325, t=-4.699; P＜0.05); lumbosacral segment(t=-33.632, t=-8.974, t=-8.390; P＜0.05). All of the differences of head-neck and spinal segment between children and adults didn't have statistical significance: head and neck segment(t=0.698, t=1.028, t=1.691; P＞0.05), spinal segment(t=1.376, t=0.469, t=1.179; P＞0.05); the comparison between any two means of X-axes for different segment between children and adults didn't have statistical significance (F=2.035, P＞0.05), while Y-axes and Z-axes had statistical significance (F=3.777, P=0.024; F=3.895, P=0.022). Conclusion: In craniospinal irradiation, using the new measure to fix the supine position can achieve lower positioning error, convenient operation, and more compliance and comfort, at the same time, this measure is suitable for both of children and adult. Therefore, it is worthy in popularization and application for the clinical work.

Craniospinal irradiation; Head-body board; Supine position; Image registration; Radiotherapy

1672-8270(2017)03-0020-04

R816.1

A

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2017.03.005

2016-10-26

天津市自然科學基金重點項目(16JCZDJC36100)“核醫學診療中醫患人員及周圍環境的輻射防護研究”；中國醫學科學院“中央級公益類科研院所基本科研業務費”(2016ZX310077)“核事故應急監測系統的建立與輻射應急關鍵技術的研究”

①北京協和醫學院 中國醫學科學院放射醫學研究所 天津 300192

②廣東三九腦科醫院腫瘤綜合治療中心 廣東 廣州 510510

*通訊作者：jiaoling@irm-cams.ac.cn