一種新型分腿固定器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

李林濤，吳大可，王首龍，吳柯，何勇，李達(dá)，張德康

四川省腫瘤醫(yī)院 放療中心，四川成都 610041

一種新型分腿固定器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

李林濤，吳大可，王首龍，吳柯，何勇，李達(dá)，張德康

四川省腫瘤醫(yī)院 放療中心，四川成都 610041

為了更好的固定部分使用常規(guī)體架板的盆腔腫瘤患者，本研究設(shè)計(jì)了一種分腿固定裝置作為傳統(tǒng)的體架板的補(bǔ)充。該分腿固定器主要由碳纖維、鋁合金、皮帶魔術(shù)貼、ABS工程塑料、有機(jī)玻璃等加工而成，包括碳纖維體部固定板、張合運(yùn)動(dòng)組件、腿部扎緊組件和滑動(dòng)組件4個(gè)主要組件。該裝置能夠調(diào)節(jié)雙腿分開(kāi)程度并且利用固定帶將其雙腿進(jìn)行固定。并且為了避免偽影產(chǎn)生，通過(guò)塑料螺絲將其固定在傳統(tǒng)體架板上，該裝置能夠與傳統(tǒng)體架板進(jìn)行固定配合使用，在保留傳統(tǒng)設(shè)備的基礎(chǔ)上可以提高擺位精度，減小患者位移誤差。

分腿固定裝置；擺位誤差；盆腔腫瘤；體位固定；宮頸癌

引言

宮頸癌是目前腫瘤比較高發(fā)病種，放療對(duì)于宮頸癌的治療是非常重要的治療手段。宮頸癌的放射治療又分為內(nèi)照射和外照射，本研究主要是針對(duì)于外照射進(jìn)行的研究[1-4]。目前，在進(jìn)行放療時(shí)，通常采用定位體架板對(duì)患者進(jìn)行體位固定，該種定位體架板主要與體模配合固定構(gòu)成。而對(duì)于放療擺位來(lái)說(shuō)，最基本也是最重要的一點(diǎn)就是，在治療過(guò)程中盡可能的減小患者不必要的移動(dòng)，以避免出現(xiàn)靶區(qū)位移過(guò)大，影響放療計(jì)劃的制定和實(shí)施。而患者的各種情況比如呼吸，肢體的位移都會(huì)導(dǎo)致靶區(qū)的移動(dòng)[5-6]，在前期進(jìn)行的預(yù)實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，我們發(fā)現(xiàn)了雙腿在分開(kāi)/閉攏這兩種狀態(tài)下會(huì)導(dǎo)致盆腔髖臼、股骨頭、乃至宮頸會(huì)有一定的偏移（＞5 mm）目前各個(gè)公司開(kāi)發(fā)的各類(lèi)體架板也很多，針對(duì)腿部固定的體架板也存在，但報(bào)價(jià)昂貴，由于部分肥胖患者由于大腿根部的橫截面過(guò)大，不利于傳統(tǒng)熱塑膜的固定且無(wú)法調(diào)節(jié)腿部閉合的程度[7]。醫(yī)院研究體架板的項(xiàng)目比較少，涉及盆腔的目前未查及相關(guān)文獻(xiàn)。鑒于此，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種新型的盆腔腫瘤放療定位固定裝置。

1 材料與結(jié)構(gòu)

1.1 材料

碳纖維、鋁合金、皮帶魔術(shù)貼、ABS工程塑料、有機(jī)玻璃等。

1.2 結(jié)構(gòu)

該分腿固定器主要由以下四大結(jié)構(gòu)構(gòu)成：碳纖維體部固定板、張合運(yùn)動(dòng)組件、腿部扎緊組件和滑動(dòng)組件。分腿固定器結(jié)構(gòu)示意圖，見(jiàn)圖1。

圖1 分腿固定器結(jié)構(gòu)示意圖

2 方法

2.1 實(shí)現(xiàn)方法

本分腿固定器主要應(yīng)用于放射治療方面，其可以實(shí)現(xiàn)對(duì)患者的體位固定，以便更加完善地進(jìn)行“三精”放療。

分腿固定器的使用狀態(tài)，見(jiàn)圖2。本分腿固定器包括體架板、連接桿、齒輪軸、齒條以及分腿固定裝置。體架板用于固定患者體部，連接桿通過(guò)4顆塑料螺絲固定于體架板上。齒輪軸設(shè)置在連接桿上，并且可以作自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，齒輪軸與連接桿固定，齒條設(shè)置在齒輪軸相對(duì)兩側(cè)，并且兩個(gè)齒條均通過(guò)連接件與齒輪軸鏈接。具體的說(shuō)，連接桿設(shè)置在齒輪軸的轉(zhuǎn)軸部分上，然后與齒條鏈接，對(duì)兩個(gè)齒條進(jìn)行穩(wěn)固定位，并使兩個(gè)齒條剛好與齒輪軸的齒輪部嚙合，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪軸便可以帶動(dòng)兩個(gè)齒條往相對(duì)或者相反的方向移動(dòng)。并且為了防止齒輪軸過(guò)度轉(zhuǎn)動(dòng)而導(dǎo)致齒條脫位，在齒條上還設(shè)置有限位塊，當(dāng)齒條移動(dòng)到限位塊處時(shí)，便不再移動(dòng)。

圖2 分腿固定器的使用狀態(tài)

2.2 使用方法

盆腔腫瘤且有放療必要的患者在該固定體架板上仰臥或者俯臥，身體處于自然平躺狀態(tài)，體架板處采用傳統(tǒng)熱塑膜固定，在體架板的下部鏈接分腿固定器，將雙腿貼緊分腿墊塊，然后用魔術(shù)貼進(jìn)行固定。分腿固定裝置設(shè)置為兩個(gè)，分別固定在兩個(gè)齒條上，并可隨著齒條移動(dòng)而移動(dòng)。分腿固定裝置用于固定患者的大腿部分，齒條移動(dòng)時(shí)帶動(dòng)分腿固定裝置移動(dòng)，從而使得患者的雙腿分開(kāi)或者并攏，實(shí)現(xiàn)雙腿分開(kāi)程度的調(diào)整。具體的說(shuō)，分腿固定裝置包括固定在齒條上的分腿墊塊，以及兩端均固定在分腿墊塊上的松緊帶，分腿墊塊夾住患者的大腿內(nèi)側(cè)，松緊帶則是綁在患者的大腿外側(cè)，利用松緊帶的伸縮特性，可以實(shí)現(xiàn)固定患者粗壯不一的腿部的目的，并且為進(jìn)一步加強(qiáng)固定的穩(wěn)固性，所述分腿墊塊呈圓弧形，可以與患者的大腿外形相吻合，如此便可以很好的將腿部進(jìn)行固定，同時(shí)也方便調(diào)節(jié)患者雙腿的距離。

此外，在齒輪軸上設(shè)置了刻度旋鈕，通過(guò)選擇該刻度旋鈕，一方面方便轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪，另一方面通過(guò)讀取刻度旋鈕上的刻度，可以準(zhǔn)確得知患者雙腿分開(kāi)的距離，并在調(diào)節(jié)到最合適的位置后，將刻度記下，這樣，患者在進(jìn)行下一次擺位時(shí)，醫(yī)師只需要將刻度旋鈕與之前重復(fù)即可，能夠保證患者雙腿開(kāi)合的一致性。

3 討論

有許多研究者研究不同的方式來(lái)密閉傳統(tǒng)的固定方式，期望降低誤差，并取得了一定的效果[8-9]。分腿固定器是連接在傳統(tǒng)體架板上的附加設(shè)備，作為傳統(tǒng)體架板的一種補(bǔ)充。傳統(tǒng)體架板在很多放療機(jī)構(gòu)要應(yīng)用于盆腔腫瘤患者，而這類(lèi)患者體位靠近體架板的中心，腿部部分處于自由狀態(tài)，有學(xué)者使用單純的腳踝固定裝置，并且取得了有益的結(jié)果[10-11]。同時(shí)，對(duì)于減小盆腔腫瘤患者的擺位誤差，許多學(xué)者也做了不同的研究，比如李興德等[12-13]研究體重指數(shù)對(duì)擺位誤差的影響，羅煥麗等[14-15]研究了腫瘤放療中體外誤差與體內(nèi)誤差的關(guān)聯(lián)性，曹倩倩等[16]利用6D床研究了治療床對(duì)原發(fā)宮頸癌放療擺位誤差及靶區(qū)邊界的影響，這些學(xué)者的研究都為本研究具有促進(jìn)作用。同一患者腿部分開(kāi)和并攏兩種狀態(tài)下的融合圖像，即本發(fā)明的理論依據(jù)，見(jiàn)圖3。本研究同時(shí)掃描患者腿部并攏和分開(kāi)的兩種狀態(tài)，在TPS下進(jìn)行兩個(gè)圖像的融合，而紅色的虛線(xiàn)表示了骨性標(biāo)志物出現(xiàn)了較大的位移，經(jīng)過(guò)測(cè)量盆腔內(nèi)器官最大位移超過(guò)25 mm，這也表明如果在患者自由狀態(tài)下，會(huì)出現(xiàn)不可接受的位移程度。而利用簡(jiǎn)易方式固定腿部后，這種靶區(qū)的位移會(huì)明顯降低，具體降低的數(shù)據(jù)還在數(shù)據(jù)收集當(dāng)中。根據(jù)此經(jīng)驗(yàn)，本研究設(shè)計(jì)發(fā)明了本裝置。在進(jìn)一步的研究當(dāng)中，會(huì)將傳統(tǒng)體架板搭配熱塑膜作為對(duì)照組，使用分腿固定器的患者組作為實(shí)驗(yàn)組，在IGRT的配準(zhǔn)下進(jìn)行對(duì)照試驗(yàn)，借以驗(yàn)證分腿固定器的作用。

圖3 同一患者腿部分開(kāi)和并攏兩種狀態(tài)下的融合圖像

在設(shè)計(jì)過(guò)程中充分考慮了使用環(huán)境及便利程度，例如為了適應(yīng)不同的體架板，我們?cè)诜滞绕鬟B接處設(shè)置了間距2 cm的固定位點(diǎn)共6個(gè)，每?jī)蓚€(gè)固定位點(diǎn)能夠?qū)⒎滞裙潭ㄆ鞴潭ㄔ隗w架板的下方。同時(shí)為了CT掃描避免偽影，大量使用碳纖維材料，并且在連接桿連接體架板的時(shí)候使用低密度的塑料螺絲進(jìn)行連接，最大程度避免了偽影的產(chǎn)生[17]。為了讓患者在使用的時(shí)候減小不適感，在分腿墊塊上使用弧形材料并且表面覆蓋軟膠，松緊帶也采用寬度較寬的松緊帶，減小單位面積皮膚受壓強(qiáng)度，盡可能地減小患者的不適程度。并且在研發(fā)過(guò)程中我們申請(qǐng)了專(zhuān)利，專(zhuān)利號(hào)：CN201320638792.6_，進(jìn)一步的與傳統(tǒng)體架板、分叉體模的對(duì)照試驗(yàn)正在進(jìn)行當(dāng)中，實(shí)際效果需要待實(shí)驗(yàn)完成進(jìn)行評(píng)估。

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Design and Implementation of a New Type of Radiotherapy Fixture Device

LI Lin-tao, WU Da-ke, WANG Shou-long, WU Ke, HE Yong, LI Da, ZHANG De-kang
Radiotherapy Center, Sichuan Cancer Hospital, Chengdu Sichuan 610041, China

In order to fix patients with pelvic cancer who use conventional fixture device, this study designed a new type of fixture device as a supplement of the conventional one. The device was made by carbon fiber, aluminum alloy, velcro strap, ABS engineering plastics, organic glass, etc., and was consist of four parts: carbon fiber body fixture device, stretch and contact movement component, leg fasten component and slip component. This device can adjust the range of leg separation and fix the leg with fixing band. To avoid the occurrence of artifact, plastic screw was used to fix it on conventional fixture device. This device can be matched with the conventional fixture device to improve setup accuracy and reduce patient displacement error.

radiotherapy fixture device; setup errors; pelvic cancer; posture fixation; cervical cancer

TH789

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2017.03.022

1674-1633(2017)03-0083-03

2016-04-12

2016-05-09

四川省衛(wèi)計(jì)委課題（140102）。

張德康，主任技師，四川省腫瘤醫(yī)院放療科技師長(zhǎng)，主要研究方向?yàn)榉暖熂夹g(shù)。

通訊作者郵箱：13980064466@163.com