不同體位固定技術在乳腺癌螺旋斷層放射治療中的臨床適用性研究

張利，李忠偉，吳迪，楊锫

湖南省腫瘤醫院 a. 放療科放射物理技術部；b. 頭頸放療三科，湖南 長沙 410013

引言

乳腺癌在全球的發病率和死亡率也在逐年遞增，成為女性健康的一大殺手[1]。放射治療在乳腺癌綜合治療中占據重要地位，是運用高能X射線照射乳腺腫瘤部位，引起癌細胞DNA的斷裂，最后使癌細胞失去增殖能力而死亡。隨著腫瘤放射治療技術的迅猛發展，以三維適形、調強、螺旋斷層放療等為代表的影像引導調強放療廣泛應用于乳腺癌放療中，能夠保護好正常組織。

螺旋斷層放射治療是一種“多角度、高強度”的精確放療技術，具有高度適形和均勻的靶區劑量分布優勢，從而能進一步降低肺和心臟等正常組織的放療并發癥。乳房屬于形狀和位置特殊、非剛性活動度大的器官，體位固定和重復性較差，分次治療間明顯的器官內移動與擺位誤差[2]將直接導致靶區照射劑量不足。有研究者報道擺位誤差的不確定性會使靶區和危及器官的劑量發生顯著變化[3]。再者螺旋斷層放射治療劑量梯度陡峭，所以乳腺癌螺旋斷層放療對擺位誤差要求更嚴格。精確的體位固定技術能夠降低放療中擺位誤差，是精確放療能夠得以精確實施的最重要的質量保證之一[4]?，F在乳腺癌放療體位固定技術常用的有乳腺托架、熱塑膜和真空袋，每種體位固定技術各有優缺點，但在臨床上乳腺癌患者調強放療尚未有一種能夠得到業內統一認可的固定精確度高、重復性好的固定技術[5]。熱塑膜體固定技術已廣泛應用于頭頸[6]、胸腹[7]等部位腫瘤放療中，在提高患者擺位準確性和重復性方面作用顯著。最初湖南省腫瘤醫院一直是采用乳腺托架固定技術，自2015年以來采用一體化托架結合熱塑膜技術進行乳腺癌體位固定。本文基于螺旋斷層放射治療機同源兆伏級( Megavoltage Computed Tomography，MVCT)影像引導系統，研究對比乳腺癌螺旋斷層放射治療使用一體化托架結合熱塑膜和乳腺托架兩種體位固定技術的擺位誤差，并探討兩種體位固定技術的擺位精度差異及臨床適用性。

1 材料與方法

1.1 臨床資料

本研究選取2019年8 月至 2020年3月在我院放療科行螺旋斷層放射治療的30例乳腺癌患者。年齡26～73歲（中位數46歲）。其中保乳術6例，全乳切除術24 例。病例入組：所有病理檢查結果為乳腺癌，全程進行螺旋斷層放療的患者；患者雙側手臂能夠充分上舉和外展。將患者隨機分為兩組，一體化托架結合熱塑膜組（熱塑膜組15例）和乳腺托架組（托架組15例），兩組年齡、身高、體質量等一般資料比較，差異無統計學意義(P＞0.05)。本研究經醫院倫理委員會批準，所有患者簽署知情同意書。

1.2 體位固定與CT模擬定位

熱塑膜組患者平躺仰臥在一體化托架上，雙手抱頭置于額頂，腫瘤中心定位線標記在熱塑膜上；托架組患者仰臥在乳腺托架上，在體位固定中下頜盡量抬高；雙臂充分上舉使腋窩充分外展，手握立桿；根據患者體型調整好乳腺體架的各項位置數值，使胸壁走行平行于CT定位機的床面；用鉛點在胸壁皮膚上做好定位標記和乳腺范圍標記。固定體位后兩組患者平靜呼吸在大孔徑CT（Big Bore Brilliance，Philips）下進行平掃＋增強圖像掃描，掃描范圍為頜下至膈下5 cm，全肺包括在內。掃描層厚為2.5 mm，層間距為2.5 mm，掃描電壓 140 kV，電流80 mA。

1.3 放療計劃設計與傳輸

定位CT圖像經DICOM局域網傳至Pinnacle治療計劃系統，高年資放療醫生參照RTOG乳腺癌靶區勾畫指南勾畫靶區以及正常組織。放療處方劑量計劃靶體積（Planning Target Volume，PTV） 的D95=50 Gy，25次，2.0 Gy/次。物理師勾畫好計劃輔助結構后，將計劃傳輸至TOMO治療計劃工作站，醫學物理師按照醫囑要求為每例患者分別設計個體化、最優化調強放療計劃，治療計劃經治療前劑量驗證通過后傳到螺旋斷層放射治療加速器實施治療。

1.4 MVCT圖像掃描和擺位誤差驗證

兩組患者按定位時的體位與固定技術仰臥于螺旋斷層放射治療加速器治療床上進行放療。放療技師擺位，讓腫瘤中心標記線與激光線對齊，利用MVCT影像引導系統進行MVCT圖像掃描和擺位誤差驗證。資深放療技師采用骨和軟組織技術相結合的配準方式在線匹配MVCT和定位CT兩者圖像，在線匹配分析獲得患者實際的等中心位置與治療計劃等中心位置在左右（x軸）、頭腳（y軸）、腹背（z軸）、旋轉（R）四維方向上擺位誤差。根據van Herk[8]推薦公式計算CTV-PTV的靶區外擴邊界值( margin，M)=2.5∑+0.7δ，其中，樣本總體系統誤差（Σ）為系統誤差的標準差，總體隨機誤差（δ）為隨機誤差的標準差。

1.5 記錄并統計擺位效率

為進一步評估兩種固定技術的工作效率，每日從兩種固定技術里分別抽取患者3例，每名患者記錄頻率為1次/周，記錄并統計兩種固定技術每分次的擺位時間，當患者躺在治療加速器床開始記錄時間，一直到技術員對準好腫瘤中心標記線停止記錄并以此為擺位效率。

1.6 統計學分析

采用SPSS 22.0 統計學軟件作數據分析，對每位患者擺位誤差先計算均值，再對兩組患者擺位誤差均值分組進行方差分析和獨立樣本t體驗，結果表示為（±s），P＜0.05為有統計學差異。

2 結果

2.1 兩種固定技術擺位誤差比較

30例患者放療擺位后采用TOMO同源MVCT進行圖像引導擺位誤差驗證得出左右（x軸）、頭腳（y軸）、腹背（z軸）、旋轉（R）方向擺位誤差（每位患者療程中進行5～10次圖像引導擺位誤差驗證，合計292人次圖像引導擺位驗證數據），兩種固定技術平移誤差與旋轉誤差其結果如表1所示。數據顯示兩組患者擺位誤差在x軸、z軸、R旋轉軸三個方向有顯著性差異（P=0.042；P=0.031；P=0.037），y軸無顯著性差異(P=0.249)，但熱塑膜組在y軸上擺位誤差的均值（1.84±0.73）mm明顯小于托架組（2.38±1.30）mm。

表1 30例乳腺癌患者擺位誤差在兩種體位固定方式的比較（±s，mm）

表1 30例乳腺癌患者擺位誤差在兩種體位固定方式的比較（±s，mm）

旋轉方向/R熱塑膜組 2.03±0.92 1.84±0.73 2.08±0.73 0.30±0.19托架組 2.87±0.84 2.38±1.30 3.33±1.61 0.54±0.29 P值 0.042 0.249 0.031 0.037組別 左右方向/x頭腳方向/y腹背方向/z

2.2 擺位平移誤差和旋轉誤差百分比分布

熱塑膜組在x、y、z、R旋轉軸四維方向均優于托架組。兩組在x、y、z方向擺位誤差＜3 mm比例分別為79.5%和62.5%、77.7%、67.9%、75%、49.1%；在R旋轉軸擺位誤差＜2°比例分別為100%和98%。兩種體位固定方式在四維方向擺位平移誤差和旋轉誤差百分比分布，見圖1～4。從圖中可以看出熱塑膜組在±3 mm之間的擺位誤差百分比均好于托架組。

圖1 兩種固定技術左右方向（x）擺位誤差

圖2 兩種固定技術頭腳方向（y）擺位誤差

圖3 兩種固定技術腹背方向（z）擺位誤差

圖4 兩種固定技術旋轉方向（Roll）擺位誤差

2.3 CTV-PTV靶區外擴邊界值

兩組在患者左右（x）、頭腳方向（y）、腹背方向（z）的CTV-PTV靶區外擴邊界值分別為2.88 mm和4.52 mm、2.99 mm和3.9 mm、2.69 mm和4.63 mm（表2）。從表2中可看出使用熱塑膜固定技術能減少3個方向的CTV-PTV外擴值。

表2 兩種固定技術的擺位誤差與CTV-PTV外擴邊界值（mm）

2.4 擺位效率比較

熱塑膜組的分次擺位時間（4.2±2.1）min少于托架組擺位時間（6.3±3.3）min，差異有統計學意義（P=0.03），可見使用熱塑膜固定技術可以縮短放療技術員的擺位時間，提高工作效率。

3 討論

目前，調強放射治療成為了乳腺癌放療主要放療技術，提高了乳腺癌的療效。TOMO是一種具有高強度調制能力的先進放療技術，采用64片二元氣動多葉光柵形成的扇形X射線進行螺旋斷層調強，它能夠在靶區及周邊正常組織之間形成邊緣陡峭的劑量梯度，從而極大改善了腫瘤的致死輻射劑量分布與腫瘤形狀的適形度[9]。然而，由于螺旋斷層技術使得靶區與危機器官之間的劑量跌落更加陡峭，為提高乳腺癌腫瘤控制率和降低正常組織放療并發癥風險，治療時患者的擺位誤差的要求必須更加嚴格。Van等[10]研究乳腺癌的擺位誤差對放療劑量影響，研究表明減少擺位誤差是靶區劑量分布能夠正確投遞的重要方法。然而體位固定又是整個放療過程的前提保證，是保證放療體位重復性和準確性的重要環節[11-12]。由此可見選擇合適的固定技術在降低擺位誤差，提高乳腺癌的腫瘤控制率顯得尤為重要。

本研究中表1可見熱塑膜與托架組兩組體位固定技術的擺位誤差在四維方向上的分析結果。兩組患者在左右方向（x）、腹背方向（z）、旋轉方向（R）的擺位誤差有顯著性差異（P=0.042；P=0.031P=0.037），y軸無顯著性差異（P=0.249），但在本研究30例乳腺癌患者中熱塑膜組在y軸上擺位誤差的均值（1.84±0.73）mm明顯小于托架組（2.38±1.30）mm。說明熱塑膜固定技術能夠縮小在x軸、z軸、R旋轉軸三個方向的擺位誤差，從而能進一步提高乳腺癌的靶區處方劑量以及更好地保護正常組織。屈超等[13]對比分析了68例接受調強放療的乳腺癌改良根治術后患者使用熱塑膜（熱塑膜組，42例）和乳腺托架（托架組，26例）兩種體位固定技術的擺位誤差，研究表明熱塑膜組和托架組在RL、AP、SI方向的擺位誤差分別為（2.12±2.01）和（2.38±1.92）mm、（3.29±2.46）和（3.88±2.76） mm、（3.47±2.29）和（4.11±3.15）mm，其中兩組在AP和SI方向的擺位誤差比較，均有統計學差異(t=-2.05；-2.16，P＜0.05)；謝秋英等[14]報道了40例乳腺癌患者使用體架結合熱塑網膜（20例）與乳腺托架（20例）的擺位誤差結果，研究表明熱塑網膜組和乳腺托架組在左右（x）、頭腳（y）、腹背（z）和旋轉（R）四個方向擺位誤差依次為體膜組：x（1.80±0.70）mm、y（2.30±1.17）mm、z（1.75±1.02）mm，R（0.55±0.42）°；乳腺托架組：x（2.90±1.77）mm、y（3.85±1.98）mm、z（3.25±1.94）mm，R（1.67±1.27）°。兩種固定技術的各項指標參數均有統計學差異（P＜0.05）；翟延寶等[15]同樣報道了20例乳腺癌熱塑網膜組比乳腺托架組的擺位誤差小，且在x、z軸上有統計學意義，y軸上無統計學意義；尚峰等[16]也報道早期乳腺癌患者保乳術后接受螺旋斷層放射治療，通過使用記憶熱塑網膜的固定方式可減小擺位誤差，提高了擺位的精確性，達到精確放療的目的，具有臨床上推廣使用的意義。以上學者[13-16]的分析結果與本研究結果相仿。本研究顯示：① 兩種體位固定技術在左右方向（x）、腹背方向（z）、旋轉方向（R）的擺位誤差差異有統計學意義；② 熱塑膜組在x、y、z三個方向的CTV-PTV靶區外擴邊界值都控制在3 mm之內；③ 熱塑膜組與托架組分次擺位時間分別為（4.2±2.1）min與（6.3±3.3）min（P=0.03），差異有統計學意義，可見一體化托架結合熱塑膜固定乳腺癌放療患者可縮短擺位時間，縮小擺位誤差，為乳腺癌的位置驗證提供了重要保證；可進一步縮小CTV-PTV的靶區外擴邊界值并提高固定精度，更適合于螺旋斷層放射治療為代表的精確放療技術。分析原因，作者認為使用乳腺托架固定技術的患者雖然可通過調節乳腺托架的各項位置刻度進行乳腺托架體位固定，但其沒有能夠束縛的固定裝置，患者易產生不由自主地移動誤差。而一體化托架結合熱塑膜能夠根據患者的身體曲線進行塑形，充分貼合包裹患者身體的各個部位，具有個體化固定優點。因此熱塑膜既可以適當地固定乳房的位置和限制患者胸部呼吸幅度，又可以縮小患者多重因素導致的身體不自主的移動誤差。

ICRU83號報告指出，精確的體位固定技術是精確的調強放療技術的重要前提質量保證[17]，它能夠最大限度地減少CTV-PTV之間的靶區外擴邊界值，更好保護正常組織。我單位采用一體化托架結合熱塑膜固定技術固定乳腺癌患者,熱塑膜是充分貼合患者的身體曲線進行塑形,能夠限制患者不由自主地空間位移,有效限制呼吸幅度,提高了擺位誤差精準性和重復性。但在治療過程中有研究證明，熱塑膜也存在一些不足。由于熱塑膜本身物理厚度和密度的存在，使用6 MV X射線照射表面覆蓋一層帶孔熱塑膜的胸壁，相當于在胸壁表面覆蓋了一層等效組織補償物，前移了6 MV X射線在皮下1.5 cm的劑量建成區，加大了皮膚輻照劑量和放射性皮膚損傷的風險。乳腺癌放療，當皮膚輻射劑量達到60～66 Gy才有可能發生中度皮膚反應。放療醫生在勾畫靶區時，都會將PTV限在皮下 3～5 mm。葛琴等[18]報道了乳腺癌計劃的皮膚劑量在48～52.40 Gy[18]之間，醫生與物理師進行計劃設計和評估時都會充分考慮將皮膚輻照劑量降到皮膚的耐受劑量范圍之內。所以乳腺癌患者放療時采用一體化體架結合熱塑膜固定技術值得廣泛應用，因為最大限度縮小擺位誤差比可耐受的放射皮膚損傷更能提高乳腺癌的治療增益比。

4 結論

綜上所述，基于MVCT影像引導系統乳腺癌放療中使用一體化托架結合熱塑膜固定技術比乳腺托架固定技術擺位誤差小，可提高治療精度，同時可以縮短放療技術員的擺位時間，提高工作效率，具有更好的臨床適用性，值得推廣。