改良頸肩體熱塑膜固定下頸胸段食管癌放射治療中的擺位誤差分析

萬麗娟 許曉燕 王亭亭 王沛沛 黃普勝 李金凱

南京醫科大學第一附屬醫院放射治療科（江蘇南京 210029）

食管癌是我國常見的惡性腫瘤之一，嚴重威脅人類健康及生存質量，在高發地區可占惡性腫瘤的70%以上，放射治療（放療）是食管癌的重要治療手段［1-2］。對于頸段、胸段食管癌，易發生鎖骨上淋巴結轉移，在病變較晚者、病理分化差的患者進行放療時應包括雙鎖骨上，可進行鎖骨上區的預防照射［3］。臨床上對于頸胸段食管癌常用頭頸肩膜（S形）或六角頸肩體熱塑膜，但是會出現胸中下部甚至靶區在膜具以外的情況，尤其是胸中段食管癌伴有鎖骨上淋巴結轉移的患者，照射野包括縱隔及鎖骨上區，通常照射野比較長［4-5］。因此，既保證體部擺位準確，又盡量固定頸部及雙側肩關節從而減少鎖骨上下區擺位誤差，是提高頸胸部食管癌放療精準度、減輕放療不良反應的關鍵。受傳統頸肩體熱塑膜用于頸部及上胸部腫瘤放療的啟發，本研究嘗試應用頸胸一體板將胸腹熱塑體膜改良成頸肩體膜應用于頸胸段食管癌放療中，解決傳統頸肩體熱塑膜體位固定時患者胸腹部大部分在膜以外及雙肩部活動度大的問題，為了進一步驗證臨床應用效果，本研究以改良頸肩體膜與傳統頸肩體膜進行對比，探討改良頸肩體膜與傳統光板頸肩體膜兩種固定方式的擺位誤差，為需要行鎖骨上下區放療的頸胸段食管癌患者臨床固定裝置的選擇提供參考。

1 資料與方法

1.1 一般臨床資料

選取2021年10月—2022年6月在南京醫科大學第一附屬醫院行放射治療的29例食管癌患者進行回顧性研究。按不同固定方式分為改良頸肩體熱塑膜組（改良組，15例）和Orfit光板頸肩體熱塑膜組（對照組，14例）。其中改良組男11例、女4例，平均年齡（68.87±7.82）歲；對照組男9例、女5例，平均年齡（67.93±9.79）歲。2組食管癌患者均經病理診斷為鱗癌，卡氏評分均≥70。體位為雙臂置于身體兩側，采用容積旋轉放療技術，每周至少1次行錐形束（cone beam，CB）CT位置驗證且CBCT掃描包括鎖骨上區。29例食管癌患者共拍攝143套CBCT影像，改良組65套，對照組78套。2組間的年齡及性別構成比較差異無統計學意義，一般資料有可比性（P均＞0.05）。納入標準：（1）經病理學明確診斷為食管鱗癌；（2）全程在南京醫科大學第一附屬醫院接受放射治療；（3）自主活動能力正常的患者；排除標準：（1）食管癌合并全身轉移者；（2）BMI＞30 kg/m2的肥胖患者；（3）合并多器官功能衰竭的患者。研究方案通過本院倫理委員會審核通過（倫理批件號：2022-SR-746）。所有研究對象對本項研究知情同意。

1.2 體位固定與模擬定位

改良頸肩體熱塑膜組患者仰臥于頸胸一體板上，選擇合適的頭枕，雙肩放松下垂，兩臂貼于身體兩側，擺正患者體位，在患者體表畫十字擺位線。將熱塑體膜放置在溫度設置70 ℃的烤箱中，膜具透明軟化之后，將從頭膜上剪下的卡條粘連在體膜上并固定。待卡條與體膜完全粘連固定后取出，迅速罩住患者頭頸肩及胸腹部，并固定于一體板上，用涼毛巾不斷輕輕按壓，使之與皮膚充分接觸，直至冷卻變硬（見圖1）。Orfit光板頸肩體熱塑膜組患者仰臥于Orfit光板上，體位固定方式同改良頸肩體組，并使用頸肩體熱塑膜進行固定（如圖2所示）。根據治療范圍在熱塑體膜上用鉛點標記出定位中心，在西門子大孔徑模擬CT機下行5 mm層厚掃描，掃描范圍下頜下緣至肝下緣。

圖1 患者平躺于頸胸一體架、改良頸肩體熱塑膜固定

圖2 患者平躺于Orfit 光板、傳統頸肩體熱塑膜固定

1.3 靶區勾畫與計劃設計

將定位CT圖象傳輸到Monaco治療計劃系統，進行靶區勾畫及制定放療計劃。主管醫生根據患者病變情況靶區可包括頸部、鎖骨區和縱膈淋巴引流區，物理師確定靶區中心并設計放療計劃，全部病例均采用6MVX線，計劃均使用容積旋轉調強技術。

1.4 圖像配準與數據采集

應用Elekta Axesse圖像引導放療系統獲取患者的CBCT影像，將CBCT圖像和計劃CT圖像進行配準，觀察相關解剖結構和感興趣區是否達到重合要求。圖像中通過調整相應的三維匹配框，設定包含靶區的三維體積，通過該三維體積與計劃CT中相應的三維體積進行匹配。回顧性分析CBCT誤差數據時，將配準框上界調至環甲膜，下界至CBCT掃描的下界，前界胸壁皮膚外，后界包括整個椎體（圖3）。采用Grey value（T+R）配準方式即自動灰度配準，計算機比對配準前后的錐形束CT圖像，自動計算出擺位誤差，即為整體擺位誤差，包括左右（X）方向、頭腳（Y）方向、腹背（Z）方向的平移擺位誤差和矢狀面（Rx）、橫斷面（Ry）、冠狀面（Rz）的旋轉擺位誤差。然后調整配準框以鎖骨上下區為感興趣區進行配準，配準框上界至環狀軟骨，下界至胸骨柄上緣，前界至胸壁，后界包括椎體，左右兩側包含肩鎖關節（圖4）。配準方式同前，同樣得到6個自由度方向上的擺位誤差。

圖3 CBCT 圖像和計劃CT 圖像整體靶區配準框

圖4 CBCT 圖像和計劃CT 圖像鎖骨上下區配準框

1.5 統計學分析

使用SPSS 22.0統計軟件分析數據。計量資料經Kolmogorov-Smirnov檢驗，正態分布的計量資料以±s表示，組間比較采用獨立樣本t檢驗。計數資料以率表示，采用χ2檢驗。P＜0.05為差異有統計學意義。由于考慮擺位誤差具有方向性，因此采用正負值代表其矢量方向。研究證明［6］絕對擺位誤差反映偏離治療中心的絕對值，可真實反映實際誤差的大小，而相對擺位誤差為偏離治療中心的數值，反映的是誤差的大小及方向，但正負值會影響到平均誤差的大小，因此本研究對絕對擺位誤差進行統計分析，絕對誤差更具有臨床意義。

2 結 果

2.1 整體靶區擺位誤差大小比較

改良組與對照組在Y、Z、Rx、Ry方向上的整體擺位誤差比較差異均無統計學意義（P＞0.05）；改良組［（0.15±0.11）cm］X（左右）方向的整體擺位誤差小于對照組［（0.2 0±0.18）cm］，差異有統計學意義（P＜0.05）。改良組Rz（冠狀面）方向整體擺位誤差［（0.53±0.51）°］小于對照組［（0.77±0.67）°］，差異有統計學意義（P＜0.05）。見表1。

表1 改良組與對照組整體靶區擺位誤差比較 （±s）

2.2 鎖骨上下區擺位誤差大小

2 組患者鎖骨上下區擺位誤差見表2，改良組X（左右）方向的鎖骨上下區擺位誤差［（0.18±0.12）cm］小于對照組［（0.24±0.14）cm］，差異有統計學意義（P＜0.05）。改良組Rx（矢狀面）方向鎖骨上下區擺位誤差［（0.71±0.62）］小于對照組［（0.91±0.60）］，差異有統計學意義（P＜0.05）。改良組與對照組在Y、Ry、Rz方向上的誤差相近。見表2。

表2 改良組與對照組鎖骨上下區擺位誤差比較 （±s）

2.3 靶區外放邊界

采用van Herk［7］的PTV外放值計算公式（2.5Σ+0.7σ），計算臨床靶體積（clinical target volume，CTV）至計劃靶體積（planning target volume，PTV）外擴邊界值。患者三維方向上總擺位誤差分別計算靶區及鎖骨上下區三維方向上的理論PTV。改良組的整體靶區外放范圍在X、Y方向上均小于對照組，外放范圍較對照組分別減少了0.17、0.13 cm；改良組和對照組的整體靶區外放范圍在Z方向上相近，差異為0.02 cm。改良組在鎖骨上下區的X方向靶區外放范圍更小，外放范圍較頸肩體組減少了0.15 cm；改良組和對照組的鎖骨上下區外放范圍在Y方向上相同，在Z方向上相近，差異為0.06 cm。見表3。

表3 2組患者PTV靶區外放邊界比較

3 討 論

局部復發是食管癌放療后的主要失敗原因，在提高腫瘤局部劑量和治療準確性后，局部控制率將改善，從而增加療效［8］。決定預后的因素，除腫瘤對放療的敏感性、臨床分期等因素以外，放療的精準實施也十分關鍵［9］。所以，體位固定裝置對放療擺位的精確實施至關重要。本研究對自主改良的頸肩體膜組與傳統頸肩體膜組圖像引導的數據進行回顧性分析，兩種固定裝置的擺位誤差具有一定差異。在整體擺位誤差上，改良組的左右方向平移誤差和冠狀面的旋轉誤差小于對照組；對于鎖骨上下區的擺位誤差，改良組的左右方向平移誤差和矢狀面的旋轉誤差小于對照組，Y、Ry、Rz方向上的誤差相近。通過分析CBCT數據分別計算出兩種固定方式下PTV靶區外放，改良組由于靶區整體擺位誤差所導致左右（X）方向、 頭腳（Y）方向、腹背（Z）方向的CTV-PTV外擴為0.45、0.51、0.43 cm，對照組為0.62、0.64、0.41 cm，改良組的靶區外放更小。有研究［10］分析了胸中段食管癌PTV外放在 X、Y和Z 3個方向分別是0.46、0.62和0.49 cm，與本研究結果基本一致。

頸段及胸段食管癌解剖結構變化較大，且病變容易轉移到鎖骨上、頸部、縱膈等淋巴引流區［11］。頸段及鎖骨上下區活動度較大，可能影響鎖骨上下區照射的精準性。但既往文獻報道鎖骨上下區擺位誤差問題的很少。相關研究表明［12］，在局部晚期的食管癌患者放療中應用頸胸一體架固定裝置使得肩鎖關節動度以及三維空間位移減少，證實了頸胸一體板能更好地固定肩鎖關節，鎖骨上區擺位誤差更小。在臨床上對于頸段及胸上段食管癌伴鎖骨淋巴結轉移的患者放療經常采用頭頸肩（S形）膜固定，但是易忽略胸部左右移動，從而導致X方向誤差較大，且局限于胸部靶區不太長的患者［13-14］。我中心對于頸段或胸段食管癌患者經常采用Orfit光板頸肩體熱塑膜進行體位固定。傳統光板頸肩體熱塑膜是六角凸形，從烤箱或水箱拿取制作時十分不便，在制作前就容易發生膜具變形、粘連的情況，且制作時對患者雙側肩部包裹不全，頸肩部容易發生空洞現象［15］。雖然將胸腹熱塑體膜自主改良成頸肩體熱塑膜前期需臨時制作，但是在體位固定時相比于傳統頸肩體六角熱塑膜改良頸肩體熱塑膜兩側長卡條支撐性好，從烤箱中易拿取且制作時不易造成膜具粘連，制作出的模具較為平滑規整與患者貼合度較好。改良頸肩體膜從患者眶下緣覆蓋至腹部，不僅能夠固定患者頭面部，同時改善了傳統頸肩體膜完全包住眼睛、鼻梁所引起的不適。因改良頸肩體熱塑膜一體成型，緊密貼合下頜、頸部及鎖骨，尤其是雙側肩部膜具能貼著體架，將胸鎖關節、肩鎖關節及雙臂完全包裹，減少因肩部動度引起的鎖骨上下區的誤差。

本研究存在以下不足之處：（1）研究納入的病例數較少，改良頸肩體熱塑膜在實際治療中的擺位誤差需要更多的數據進行分析；（2）以鎖骨為中心的配準框進行灰度值自動配準并不能完全代表鎖骨上下區的擺位誤差；（3）采用容積旋轉調強技術圍繞軀干進行弧形布野，雙手體側對于肢體額外照射、擺位誤差引起的計量學效應、不良反應差異不明。此外，治療師反映治療過程中偶爾遇到頭部固定卡條上的卡扣難扣，甚至出現卡條脫落現象，需進一步研究并改進。放射治療技術的發展對放療精確度提出了更高的要求，改進放射治療體位固定裝置是減少擺位誤差的重要研究方向。