個體化頭盔式放射治療劑量補償器的研制與應用

鄭祖安 張 雷 肖志平 萬正輝 劉 飛 鐘偉偉

皮膚及附件惡性腫瘤占惡性腫瘤的3%～5%，其發病與免疫功能、基因突變、年齡及人體膚色等自身因素相關，并與病毒感染、致癌物質、過度日光照射等外界因素緊密相關，好發于身體的各個部位，其治療通常采用手術、放化療及免疫治療等綜合治療，其放射治療是皮膚惡性腫瘤的常用治療方法之一[1-4]。

目前，放射治療的主流設備是直線加速器，是利用其產生的高能X射線和電子束來實施治療[5]。由于高能射線的建成效應造成距離皮膚表面劑量相對于深部欠劑量，實踐中通過添加劑量補償物來提高病變區域皮膚劑量，從而達到治療惡性腫瘤的目的[6]。頭皮合并耳后及頸部大范圍的皮膚惡性腫瘤的放射治療，因其曲型表面特點，在加普通劑量補償物時與仰臥位的體位固定產生矛盾，導致普通的劑量補償物難以實現劑量補償。為此，本研究研制個體化頭盔式放射治療劑量補償器，并探討其臨床應用價值。

1 材料與方法

1.1 臨床資料

選取1例女性患者，24歲，因頭頂部皮膚鱗狀細胞癌綜合治療半年后，枕部和耳后及頸部復發，經病理證實為轉移瘤。

1.2 設備與材料

(2)材料。使用塑形熱塑網膜、石蠟、恒溫熔爐、恒溫水箱、個體化發泡膠頭頸肩枕、放射治療體位固定底板以及個體化頭頸肩體位固定面膜。

1.3 檢查方法

(1)檢查前準備。向患者說明整個檢查過程，囑咐其不要緊張，以取得患者的密切配合。檢查患者的頭部，剪為短發，取仰臥位，在放射治療體位固定底板上，利用發泡膠A、B膠，制作發泡膠個體化頭頸肩枕。

(2)頭盔式補償器及固定網罩的制作。將塑型熱塑膜加溫至70 ℃，包裹于患者的頭頂枕部和頸部，露出面部，患者仰臥于之前準備好的發泡膠個體化頭頸肩枕，冷卻20 min成型[7]。取下成型的熱塑網罩，在其內外兩面均勻敷以石蠟，控制在8 mm以內，再在其外貼上醫用膠布包裹，見圖1。

圖1 個體化頭盔式補償器和熱塑網罩

(3)放射治療頭頸肩面膜制作。將準備好的發泡膠個體化頭頸肩枕和頭盔式補償器安裝到患者頭部，按照放射治療的要求置患者仰臥位于放射治療體位固定底板上，將放射治療頭頸肩體位固定面膜加熱至70 ℃，固定于患者的頭頸肩部，20 min后冷卻成型[7]。

(4)合適度檢查。讓患者反復取下和戴上個體化頭盔式補償器及個體化頭頸肩枕和面膜，根據情況進行補償材料的調整，直至合適為止。

(5)體位固定與影像采集。準備前述部件，讓患者仰臥在CT床面已固定好的放射治療體位固定底板上，安裝頭盔補償器和熱塑網罩，啟動掃描程序采集治療部位影像，在CT影像中觀察補償器與皮膚之間的間隙(≤1 mm)，如有超過即重新調整填充材料，直至滿足要求。掃描完畢重建后傳到治療計劃系統進行治療計劃設計，在熱塑網罩表面做好位置標記。

1.4 治療計劃設計

在Pinnacle放射治療計劃系統進行靶區勾畫和劑量計算，分別計算加補償器和模擬不加補償器時，距離皮膚表面下1 mm、2 mm、3 mm和5 mm處的劑量。

1.5 體位固定與位置驗證

在Synergy直線加速器治療床面上，重復患者的補償器佩戴，按照熱塑網罩表面上的標記和治療計劃的位置數值固定患者的位置，啟動加速器機載CBCT的程序，進行掃描獲取治療部位三維影像，進行影像重建，選擇適當的配準框，與計劃用CT影像進行比對，獲得三維坐標誤差值，代表影像在三維方向上的空間位置差值，記錄坐標數值。每次治療結束后進行舒適度調查，以了解患者體位固定的感覺，包括固定太緊、不能堅持和固定尚可。

1.6 治療實施

在直線加速器上行患者體位固定和機載CBCT掃描后，在XVI影像系統中進行與計劃用CT參考影像比對，測量補償器與皮膚之間的間隙，再采用不同觀察方式觀察兩影像之間的差別；間隙≤1 mm，坐標誤差值＜2 mm，角度＜2°，不做校正，其余均做校正，確認后進行自動校準即移動加速器床面，以消除兩影像之間的空間位置誤差，然后啟動SYNERGY直線加速器治療系統進行治療[8]。

1.7 統計學方法

數據采用Excel表記錄，采用SPSS15.0統計軟件進行數據處理，計量資料以均值±標準差(±s)表示。

2 結果

2.1 治療舒適度

制作過程順利，患者配合良好。采用頭盔放射治療補償器治療31次，患者的體位固定均反應松緊尚可，可以配合并堅持到治療結束，無固定太緊。

表1 Vn%處方劑量的體積分數與不同深度的平均劑量(%)

2.2 劑量分布

處方劑量5880 cGy/31次。距離皮膚表面下1 mm、2 mm、3 mm和5 mm處的處方劑量體積分數，加補償器與模擬不加補償器的處方劑量體積分數均有提高，平均劑量也有提高，見表1。

V95%改善明顯，皮膚表面下1 mm從無補償物的1.49%提高到82.94%；皮膚表面下2 mm，加補償器后V95%從11.27%提高到87.94%；V50%的變化相對不大。

2.3 影像引導驗證

體位固定后，啟動加速器機載CBCT的程序進行掃描獲取治療部位三維影像，與計劃用CT影像進行比對，機載CBCT行位置驗證10次，見圖2。

圖2 CBCT位置驗證示意圖

X軸方向，即患者的左右方向上線性誤差最大值為0.21 cm，均值為(0.09±0.06)cm；旋轉角度最大為0.8°，平均旋轉角度(0.44±0.24)°。Y軸方向，即患者的頭腳方向上線性誤差最大值為0.22 cm，均值為(0.11±0.06)cm；旋轉角度為2°，平均旋轉角度(1.02±0.58)°。Z軸方向，即患者的前后方向上線性誤差最大值為0.16 cm，均值為(0.08±0.06)cm，旋轉角度為1°，平均旋轉角度(0.58±0.35)°，見表2。

表2 靶區位置線性誤差驗證(cm)

3 討論

皮膚及附件的惡性腫瘤通常采用綜合治療，其中放射治療是綜合治療的一種方法，也是皮膚及附件惡性腫瘤常用的治療方法之一[9-10]。皮膚及淺表腫瘤的放射治療需要采用劑量補償方法以提高近皮膚表面靶區的治療劑量。目前，放射治療的主流設備是加速器，利用其產生高能射線來實施治療，由于高能射線的建成效應造成距離皮膚表面劑量相對于深部欠劑量，實踐中通過添加劑量補償物來提高病變區域近皮膚表面的治療劑量，從而達到治療惡性腫瘤的目的[11]。

放射治療進入到精確治療時代，多采用多種體位固定結合方式進行體位固定，可提高體位固定精度。目前，熱塑網罩體位固定技術已廣泛使用，且個體化頭枕已成為趨勢[12-14]。仰臥位體位固定方式相對俯臥位容易操作且重復性和精度更高，常用的補償技術與仰臥位的體位固定技術常采用的個體化頭枕與熱塑網罩結合的體位固定模式之間存在矛盾，不易操作。

本研究的案例涉及頭皮合并耳后頸部大范圍的皮膚表面形狀呈多變形狀，極不規則，這種表面特點導致普通的劑量補償物難以實現與皮膚之間無間隙；故設計個體化頭盔式劑量補償器。由于高能射線的建成效應導致距離皮膚表面相對于深部劑量較低，通常需要采用在皮膚表面增加補償物來提高劑量差別，而補償物一般采用組織等密度的材料(如石蠟)，或專用放射治療組織補償物。專用放射治療補償物是方形塊狀，厚度根據需要有多種規格，如5 mm、10 mm和15 mm等，石蠟制作補償物時加溫后可塑型成多種形狀，如弧形、表面不規則等滿足治療需要。本研究案例放射治療靶區包含枕部皮膚、耳后及頸部皮膚，特點是范圍大、皮膚表面形狀極為不規則，且需要采用仰臥位保證位置的準確性，專用補償物不適合表面規則的劑量補償，石蠟易成型，仰臥位易受到壓力破碎變形，故采用熱塑網罩作為補償物的架構基礎，在其表面均勻輔以石蠟材料使其表面形狀與靶區的皮膚形狀一致，且增加抗力強度不宜破碎，以便放射治療重復使用。

本研究設計的個體化頭盔式劑量補償器再配合熱塑網罩與個體化發泡膠頭枕相結合的體位固定技術進行體位固定，CT定位影像及CBCT驗證的結果顯示，可滿足臨床治療的位置精度要求。個體化頭盔式劑量補償器治療患者31次，佩戴方便，使用中無不適反應，與皮膚之間的間隙經CT和CBCT影像顯示均＜1 mm，劑量氣腔效應可忽略[6]。

王昊等[15]報道，放射治療時基于人性化治療原則給予覆蓋物，對腫瘤患者體內劑量影響隨深度而變化，對腫瘤造成靶區劑量偏差。本研究的個體化頭盔式補償器對劑量分布的影響，模擬不加補償器計算靶區劑量分布，與加補償器的劑量分布進行比對，明顯改善了皮膚的劑量分布，提示以V95%改善明顯，皮膚表面下1 mm從無補償物的1.49%提高到82.94%；皮膚表面下2 mm處，加補償器后，V95%從11.27%提高到87.94%；V50的變化不明顯；平均劑量提高明顯。

4 結語

個體化頭盔式劑量補償器設計合理，可重復使用，且患者佩戴方便，無不適反應，與皮膚貼合緊密無劑量氣腔效應，皮膚靶區劑量改善明顯，位置精度滿足臨床要求。