放射治療患者腿踝部定位架的設計與研究*

艾 念 戈 偉* 李 俊 李向榮

放射治療患者腿踝部定位架的設計與研究*

艾 念①戈 偉①*李 俊②李向榮②

目的：為減少放射治療患者腿踝部體位產(chǎn)生不確定的移動，設計腿踝部定位架，以保證放射治療計劃與實際操作中射野的照射靶區(qū)范圍保持一致，提高放射治療的精確度。方法：基于一體化碳纖維底板，設計一套腿踝部放射治療輔助定位架；并選取10例腿踝部腫瘤患者，采用數(shù)表法隨機將其分為輔助固定組與常規(guī)固定組，每組5例，比較輔助固定與常規(guī)固定的使用方法及定位應用優(yōu)勢。結(jié)果：常規(guī)固定組(5例/25次)擺位誤差范圍：±2～±7 mm。上下、左右及前后方向上的平均值分別為5.12 mm、4.6 mm和4.8 mm，標準偏差1.236、0.866和0.913，從頻數(shù)曲線顯示，每個方向(上下、左右及前后)擺位誤差主要集中在±4～±6 mm區(qū)間。不可接受的誤差為7 mm/3次，誤差率為4%。輔助固定組(5例/25次)擺位誤差范圍：±2～±5 mm。上下、左右及前后方向上的平均值分別為2.56 mm、2.88 mm和2.88 mm，標準偏差0.768、0.927及1.013，從頻數(shù)曲線顯示，每個方向(上下、左右及前后)擺位誤差主要集中在±2～±3 mm區(qū)間。結(jié)論：與未使用腿踝部定位架的常規(guī)固定組相比，使用所設計的腿踝部定位架的輔助固定組擺位重復性好，精確度更高，固定更為舒適方便。

放射治療；腿踝；定位架；精確性

隨著精確放射治療技術(shù)對體位固定要求的不斷提高，選擇有效舒適的體位固定技術(shù)在治療中顯得尤為重要，因此腿踝部體位固定技術(shù)是保證其精確放射治療的關(guān)鍵因素[1-2]。本研究針對此問題，設計腿踝部定位架，以減小患者在接受整個放射治療的過程中腿踝部體位產(chǎn)生不確定的移動，保證放射治療計劃與實際操作中射野的照射靶區(qū)范圍盡可能保持一致，從而避免治療誤差，提高放射治療的精確度。

1 材料與結(jié)構(gòu)

腿踝部定位架采用碳素纖維和低密度聚酯纖維制作而成，具有密度低、硬度高以及對射線衰減系數(shù)小等特性。其結(jié)構(gòu)包括：①固定底座；②垂直固定板；③左固定板；④右固定板；⑤左壓膜棒；⑥右壓膜棒；⑦腳跟托，如圖1所示。

2 腿踝部定位架使用方法

腿踝部定位架與熱塑體膜的固定底板配套使用，具體使用方法如下。

圖1 腿踝部定位架示意圖

(1)將固定底座固定在頭體定位平板上，然后將腿踝部放射治療定位裝置固定在固定底座上，即固定底座起到腿踝部放射治療定位裝置與頭體定位平板間過渡銜接固定匹配的作用。

(2)當患者取仰臥位平躺于頭體定位板上，腳跟放置在腳跟托上，調(diào)整腳跟托的適當高度，將垂直定位板后面的固定螺栓擰緊，根據(jù)刻度記下讀數(shù)。

(3)移動左右固定板，使其夾緊患者腿踝部，起到有效固定的作用，并將垂直定位板后面的固定螺栓擰緊，根據(jù)刻度記下讀數(shù)。

(4)將熱塑膜包裹前腳掌及左右定位板后，固定在頭體定位板上。

(5)通過垂直定位板后面的固定螺栓，固定左右壓膜棒。

3 腿踝部定位架應用分析

3.1 一般資料

選擇2015年3-8月孝感市中心醫(yī)院收治的10例腿踝部腫瘤患者，其中男性4例、女性6例；年齡48～75歲，平均年齡61.5歲；骨轉(zhuǎn)移瘤7例，腳踝關(guān)節(jié)腱鞘瘤3例。將10例患者按照數(shù)表法隨機分為輔助固定組與常規(guī)固定組，每組5例。輔助固定組中男性2例、女性3例；年齡48～64歲；其中骨轉(zhuǎn)移瘤2例、腳踝關(guān)節(jié)腱鞘瘤3例。常規(guī)固定組中男性2例、女性3例；年齡53～75歲；均為骨轉(zhuǎn)移瘤患者[3]。兩組患者在年齡、性別及病理等方面相比無差異，具有可比性。

3.2 擺位誤差測量方法

兩組患者均行CT定位掃描后，將CT圖像導入Pinnacle-治療計劃系統(tǒng)(treatment planning system，TPS)，制定計劃后重建中心層面兩幅數(shù)字化重建影像(digitally reconstructed radiograph，DRR)，射野大小為10 cm×10 cm，分別為一張正位像，一張側(cè)位像，以此重建DRR為誤差分析參照標準，如圖2所示[4]。

圖2 腳踝部正側(cè)位圖

治療前兩組患者均在模擬定位機下校位，利用X射線模擬定位機拍攝等中心位置前野和側(cè)野的驗證片后，在治療期間，兩組患者每例重復擺位5次，每次間歇重復收集2張(正位片和側(cè)位片)，共收集100張驗證片。選取同一骨性標志作為參考點，測量參考點與照射野各邊界之間距離。用TPS上測量值減去模擬機驗證片上測量值，差值絕對值即重復擺位誤差[5]。分別測量和計算出上下、左右及前后方向擺位誤差，偏上為正，偏下為負，偏左為負，偏右為正，偏前為正，偏后為負。上下方向上擺位誤差取前野和側(cè)野圖像上測量值的平均值。骨性參考點的確定和距離的測量均由同一主治醫(yī)師和技師共同完成。三維方向同時≤±5 mm視為與治療中心符合，記錄各個方向上的誤差數(shù)值；三維方向任意一方向＞±6 mm視為不可接受誤差，記錄不可接受誤差數(shù)值后重新擺位。不可接受擺位誤差率定義為需要重新擺位次數(shù)占每組全部患者擺位次數(shù)的百分比。收集擺位誤差數(shù)據(jù)進行計算，得到等中心平移擺位誤差在上下、左右及前后方向的平均值和標準差[6]。

3.3 統(tǒng)計學方法

使用SPSS 17.0及微軟Excel2007軟件進行數(shù)據(jù)描述性分析與計算。

4 結(jié)果

兩組患者共50次模擬機體位驗證。①常規(guī)固定組(5例/25次)擺位誤差范圍：±2～±7 mm，上下、左右及前后方向上的平均值分別為5.12、4.6及4.8，標準偏差為1.236、0.866及0.913。從頻數(shù)曲線顯示，每個方向(上下、左右及前后)擺位誤差主要集中在±4～±6 mm區(qū)間。不可接受的誤差為7 mm/3次，誤差率為4%；見表1，如圖3所示；②輔助固定組(5例/25次)擺位誤差范圍：±2～±5 mm，上下、左右及前后方向上的平均值分別為2.56、2.88及2.88，標準偏差為0.768、0.927及1.013。從頻數(shù)曲線顯示，每個方向(上下、左右及前后)擺位誤差主要集中在±2 ～±3 mm區(qū)間，見表2，如圖4所示。

表1 常規(guī)固定組測量數(shù)組

圖3 常規(guī)固定組三維分布圖

表2 輔助固定組測量數(shù)組

圖4 輔助固定組三維分布圖

5 討論

以調(diào)強適形為主的精確放射治療，固定擺位裝置及技術(shù)是保證治療部位精確的必要條件[7]。使用本研究設計的輔助固定架固定患者腿踝部位置(已獲國家專利)，在腳掌部標記三維“十”字線，記錄其與左右固定側(cè)板的相對位置；固定基座在一體化碳纖維底板上的位置相對固定，該固定底板與卡扣式熱塑膜配合使用，兩側(cè)均有位置刻度，可以方便快速地記錄并擺放其與固定底板相對的位置關(guān)系。腿踝骨性結(jié)構(gòu)位置相對固定，骨性結(jié)構(gòu)基本不存在形變，標志清楚，可以很好的利用骨性配準來判定擺位誤差，從而使腫瘤及周圍組織的位置和形狀得以精確的確定在照射中，使靶區(qū)的位置和形狀得以糾正，進一步提高了放射治療的療效[8]。有文獻報道，患者的體位存在3～6 mm的誤差，其療效就會存在3.3%～33.1%的影響[9]。Gilbeau等[10]發(fā)現(xiàn)，頭頸部腫瘤調(diào)強放射治療(intensity modulated radiation therapy，IMRT)實施過程中存在2～5 mm擺位誤差。本研究結(jié)果顯示，就兩組從單個方向上的誤差而言，3個方向上的擺位誤差無明顯差異。從誤差數(shù)值的分布而言，左右方向的穩(wěn)定性較上下和前后方向上優(yōu)。從位次而言，隨著位次的增加，擺位誤差有增大的趨勢。從腿踝部輔助固定組擺位誤差范圍及頻數(shù)分布結(jié)果顯示，在3個方向上的擺位誤差整體優(yōu)于常規(guī)組。由此表明，使用腿踝部輔助固定架及技術(shù)相較更優(yōu)，精確度更高，擺位重復性好，治療部位較固定，患者腿部標記線不會因為重復擺位而發(fā)生變化[11-12]。輔助固定更為舒適，更為方便添加組織補償物，可進一步優(yōu)化劑量的均勻性。

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Design and research about localization frame of ankle and crus for patient

radiotherapy/

AI Nian, GE Wei, LI Jun, et al//
China Medical Equipment,2017,14(9):17-19.

Objective: To design localization frame of ankle and crus for reducing the uncertain movement of patients received radiotherapy so as to ensure the accordance between the plan of radiotherapy and target range of radiation field in actual operation, and increase the accuracy of radiotherapy. Methods: The localization frame of ankle and crus that based on integrate carbon fiber baseplate was designed and applied in this study. 10 patients with tumor on ankle and crus were divided into assistant immobilization group (5 cases) and routine immobilization group (5 cases). The usage methods and application advantages of immobilization of the two groups were compared. Results: In routine group (5 cases/ 25 times), the error range of positioning was ±2～±7 mm. The means of updown, left-right and front-back were 5.12 mm, 4.6 mm and 4.8 mm, respectively, in this group. And the standard deviations of the three directions were 1.236, 0.866 and 0.913, respectively. The frequency curve showed the error of positioning of every direction (up-down, left-right and front-back) mainly was focused on 4～6 mm. The unacceptable error was 7 mm/3 times and the error rate was 4%. On the other hand, in assistant immobilization group (5 cases/ 25 times), the error range of positioning was ±2 ～±5 mm. The mean of up-down, left-right and front-back were 2.56 mm, 2.88 mm and 2.88 mm, respectively. And the standard deviation of the three directions were 0.768, 0.927 and 1.013, respectively. The frequency curve showed the errors of positioning of every direction (up-down, left-right and front-back) mainly were focused on 2～3 mm. Conclusion: Compared with the routine immobilization group that don't use localization frame on ankle and crus, the repeatability of positioning, accuracy, comfort and convenience in assistant immobilization group were better than that of routine group.

Radiotherapy; Ankle and crus; Positioning frame; Accuracy

Department of Oncology, Renmin Hospital of Wuhan University, Wuhan 430060, China.

1672-8270(2017)09-0017-03

R197.39

A

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2017.09.005

2017-05-26

*專利：國家實用新型專利(ZL201521075492.7)

①武漢大學人民醫(yī)院腫瘤科 湖北 武漢 430060

②孝感市中心醫(yī)院腫瘤科 湖北 孝感 432100

*通訊作者：gewei514@126.com

艾念,男,(1982- ),碩士研究生，工程師。武漢大學人民醫(yī)院腫瘤科，從事放射治療科醫(yī)療設備的維修與維護、放射治療計劃的制定與QA/QC等工作。