基于Halcyon加速器頭頸部腫瘤放療中塑形墊應用的研究

屈成斌，林曉燕，王宇飛，梁廣立，王 偉，王清鑫△

(1.天津醫科大學腫瘤醫院放療科，國家腫瘤臨床醫學研究中心/天津市“腫瘤防治”重點實驗室/天津市惡性腫瘤臨床醫學研究中心，天津 300060;2.天津市西青區李七莊街社區衛生服務中心，天津 300380)

頭頸部腫瘤具有復雜的解剖結構和高度的異質性，放療是主要的治療手段之一[1-3]。調強放療可以在腫瘤靶區進行高劑量照射，劑量梯度變化大，使周圍重要器官得到保護，是目前臨床中頭頸部腫瘤放療的主要技術方法[4]。在調強放療過程中擺位誤差會造成靶區劑量不足，可能會降低腫瘤的局部控制率，影響治療效果，同時可導致正常組織的劑量增加，產生輻射損傷甚至引發嚴重并發癥。患者的體位固定是影響調強放療得以精確實施的關鍵因素之一[5]。目前頭頸部腫瘤進行放療的常規定位方式為使用頭頸肩面罩固定[6-9]。塑形墊是一種新的人體定位墊，經加熱后可在不同方向上進行拉伸，個性化適配患者體型，目前逐步在臨床中應用。同常規加速器不同，Halcyon加速器是瓦里安公司推出的一款新型環型加速器，其要求每日進行錐形束CT(cone beam CT，CBCT)成像進行圖像引導放療[10-11]。本研究基于第二代Halcyon(Halcyon 2.0)加速器，通過對比頭頸肩面罩固定方式與塑形墊聯合頭頸肩面罩固定方式的擺位誤差，分析塑形墊在提高頭頸部腫瘤放療擺位精度中的作用，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2020年6-12月在天津醫科大學腫瘤醫院Halcyon 2.0加速器上治療的49例頭頸部腫瘤患者為研究對象，男37例，女12例，年齡9～81歲，中位數56歲。根據治療方式不同分為A、B兩組，A組28例，采用塑形墊聯合頭頸肩面罩固定方式；B組21例，采用頭頸肩面罩固定方式。兩組性別、年齡比較，差異無統計學意義(P>0.05)，具有可比性。

1.2 方法

1.2.1定位方法

所有患者采取仰臥位。在定位前將頭頸肩面罩和塑形墊分別放置于恒溫水箱和烤箱中加熱15 min，A組先將軟化的塑形墊放置于帶有頭枕的底板上，再使患者仰臥于塑形墊上，根據患者體型拉伸、調整塑形墊，待塑形墊冷卻固定后，制作頭頸肩面罩(圖1)。B組仰臥在底板上處于舒適的體位，選擇合適的頭枕，頭盡量后仰，雙手置于體側，制作面罩要求與A組一致。所有患者均使用飛利浦大孔徑CT模擬機進行掃描獲取圖像，掃描層厚設置為3 mm，將采集的圖像傳輸到 Varian Eclipse(15.5版本)計劃系統進行放療計劃設計。

圖1 塑形墊聯合頭頸肩面罩定位方式及Halcyon 2.0加速器圖示

1.2.2數據采集

所有患者均在Halcyon 2.0加速器下進行放療。每天由兩名放療師共同擺位，每次治療前拍攝kV CBCT圖像進行位置驗證。使用標準的頭部掃描模式進行掃描，管電壓為100 kV，總毫安秒為126 mAs，重建層厚為2 mm，勾選“迭代CBCT(iterative CBCT，iCBCT)Enhance”選項得到iCBCT圖像。將在治療機上獲得的iCBCT圖像與定位CT圖像進行自動配準，配準完成后在冠狀面、橫斷面及矢狀面3個方位觀察靶區位置的圖像與定位CT圖像是否重合，必要時進行手動調整，記錄患者在左右、頭腳、前后方向上的誤差值。

1.3 統計學處理

2 結 果

2.1 兩組各個方向擺位誤差比較

所有患者均順利完成放療，A組共進行kV CBCT掃描926次，B組678次，共1 604次掃描數據。A組在左右、頭腳、前后3個方向上的擺位誤差均小于B組，差異有統計學意義(P<0.05)，見表1。

2.2 兩組各個方向擺位誤差在不同區段分布情況比較

A組左右、頭腳、前后3個方向上0～0.10 cm和>0.10～0.20 cm區段的擺位誤差比例高于B組，差異有統計學意義(P<0.05)，見表2。

表1 兩組各個方向擺位誤差比較

表2 兩組各個方向擺位誤差在不同區段分布情況比較[n(%)]

3 討 論

放療是惡性腫瘤最重要的治療手段之一，在頭頸部腫瘤臨床治療中具有重要的作用，70%的惡性腫瘤患者在治療的不同階段需要接受放療[12-13]。近年來，隨著放療技術的不斷發展，容積旋轉調強和圖像引導下的調強放療等技術越來越多地被應用到臨床中，其特點是靶區劑量高、靶區邊緣劑量陡峭，因此，對放療擺位的精度和重復性有了更高的要求。

隨著醫療設備的不斷發展及放療技術的不斷改進，頭頸部腫瘤的定位經歷了從單獨的頭部定位到常規頭枕聯合頭頸肩體膜的發展歷程[6]，但由于患者的頭顱形狀及頸椎彎曲程度甚至頸椎長度不一致，常規頭枕并不適合所有患者，導致患者頭顱不能完全固定、頸椎與頭枕間存在縫隙，增加了擺位誤差，影響腫瘤的治療效果。為了解決這些問題，薛青等[7]采用了頭頸肩網聯合負壓真空墊的方法，但負壓真空墊存在形變、漏氣的風險；傅萬凱等[8]和劉裕良等[9]采用了頭頸肩網聯合發泡膠的方法，但發泡膠存在制作復雜、制作時間長的問題，且發泡膠具有一定的刺激性，不適用于皮膚敏感的患者。本研究采用的新型塑形墊采用高分子材料制作，只有在加熱到70 ℃時才會發生形變，相比于負壓真空墊更加可靠，且制作簡單，塑形墊加熱后可以在15 min內完成塑形，加熱軟化后的塑形墊觸感柔軟，加之面料舒適，從而大大提升患者的舒適感。

本研究結果顯示塑形墊聯合頭頸肩面罩的固定方式(A組)在左右、頭腳、前后3個方向上的擺位誤差均小于單純使用頭頸肩面罩的固定方式(B組)。分析原因考慮以下：(1)左右方向上，單純頭頸肩網固定方式對于頭顱的固定主要靠面罩正面的器官輪廓固定，后腦勺及頸部只有相當小的一部分貼在常規頭枕上，而塑形墊可以根據后腦勺的形狀塑形，同時包裹住頸椎兩側，對頭部的左右位移起到限制作用。(2)頭腳方向上，常規頭枕為了滿足大部分患者的需求，對于頭顱頂端的限制是開放的，有些患者甚至在固定頭頸肩網后仍能上下移動頭部，導致無法在頭腳方向上保證患者每次擺位的位置一致，塑形墊可以根據頭顱形狀塑形，甚至包裹住頭頂，從而降低擺位誤差。(3)前后方向上，由于個體的差異，頸部的寬度、長度不一，頸椎的彎曲程度不同，常規頭枕和患者頸部之間存在間隙，更嚴重的患者頸部甚至是懸空的，塑形墊可以根據頸椎走行制作，確保患者仰臥時頸椎受力均勻，減少患者在治療中因疲勞產生的不自主位移。

本研究是基于Halcyon 2.0加速器CBCT圖像配準數據展開的，該加速器CBCT成像系統除配備了常規的FDK圖像重建算法外，增加了一種新的迭代重建算法，使用該算法重建出的圖像稱為iCBCT圖像[14-16]。以往的研究結果顯示，iCBCT圖像較常規CBCT圖像提高了均勻性和對比度噪聲比[16]。高質量的iCBCT圖像保證了配準結果的準確性。同時該加速器要求每日治療前拍攝CBCT圖像進行圖像引導放療，因此，本研究所采集的數據涵蓋患者整個治療過程。同目前大多數研究基于每周1次CBCT配準數據進行統計分析相比[17-18]，該研究的數據更能反映患者治療過程中真實的誤差水平。同時需要指出的是，該研究所得數據可為靶區區域三維方向外擴邊界提供參考。

綜上所述，塑形墊聯合熱塑網膜的定位方式在頭頸部腫瘤中具有一定優勢，可以有效降低擺位誤差，提高擺位的重復性，提升患者的舒適度，值得在臨床上進行推廣使用。