頭部立體放射治療中兩種固定方式的精度比較

王美嬌，周舜，岳海振，于松茂，吳昊，王海洋，張藝寶

北京大學(xué)腫瘤醫(yī)院暨北京市腫瘤防治研究所放療科/惡性腫瘤發(fā)病機(jī)制及轉(zhuǎn)化研究教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100142

前言

立體定向放射治療過(guò)程中，患者擺位的精確性和重復(fù)性決定了劑量投遞的準(zhǔn)確性［1-4］。較大的擺位誤差不僅能夠影響靶區(qū)劑量的覆蓋率［5-7］，同時(shí)可以導(dǎo)致周圍正常組織的受照劑量和輻射損傷風(fēng)險(xiǎn)的增加［8］。為減少擺位誤差的劑量學(xué)影響，提高患者擺位的重復(fù)性，在頭部立體定向放射治療過(guò)程中，臨床上多采用熱塑網(wǎng)對(duì)患者頭部進(jìn)行固定［9-11］。常見(jiàn)的熱塑頭網(wǎng)固定方式分為單面網(wǎng)方式（Single Shell Positioning System, SSPS）與雙面網(wǎng)方式（DoubleShell Positioning System, DSPS）兩種，其中前者配合固定頭枕一起使用，后者使用可支撐頭部的個(gè)性化頭網(wǎng)替代固定頭枕［12］。除此之外，DSPS 方式由于塑形時(shí)牽拉較少，其冷卻后不易變形，在一定程度上提高了患者頭頸部的舒適性，保證了擺位重復(fù)性，同時(shí)緩解了由患者不舒適引起的焦慮情緒［13］。為明確兩種固定方式對(duì)擺位誤差的影響，進(jìn)一步提高頭部立體定向放射治療的精確性，本研究通過(guò)比較兩種固定方式下患者治療前在線獲取的錐形束CT（Cone Beam CT, CBCT）與定位CT 圖像的三維配準(zhǔn)結(jié)果［14-15］，分析兩組固定方式對(duì)頭部立體放射治療擺位精度的差異。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

選取40 例頭部立體放射治療患者，均簽署知情同意書(shū)。其中男27 例，女13 例。入組條件：患者意識(shí)清醒，能夠自主運(yùn)動(dòng)，無(wú)蓄留長(zhǎng)發(fā)。該試驗(yàn)按照固定方式不同，隨機(jī)分為單面網(wǎng)固定組和雙面網(wǎng)固定組，其中雙面網(wǎng)固定組為試驗(yàn)組，傳統(tǒng)單面網(wǎng)固定組為對(duì)照組。治療體板均采用Orfit 碳纖維治療床板，且床板與Varian ⅠGRT六維治療床相對(duì)固定。兩組患者均采用仰臥位。單面網(wǎng)制作過(guò)程中，根據(jù)患者舒適度選擇相對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)頭枕；雙面網(wǎng)制作中，根據(jù)患者頭頸部輪廓制作個(gè)體化的塑形頭網(wǎng)。

1.2 CBCT圖像獲取及配準(zhǔn)

在Varian Edge 加速器上，患者治療前行CBCT掃描，掃描條件為100 kV、150 mAs［16］。掃描完成后，按照Lat（左右）、Lng（進(jìn)出）、Vrt（升降）、Pitch（俯仰，即沿人體長(zhǎng)軸頭腳方向的傾斜）、Roll（翻轉(zhuǎn)，沿身體長(zhǎng)軸方向的旋轉(zhuǎn)）、Rtn（旋轉(zhuǎn)，沿身體水平方向的旋轉(zhuǎn)）對(duì)圖像按照骨性標(biāo)志進(jìn)行三維剛性配準(zhǔn)，配準(zhǔn)區(qū)覆蓋CBCT 圖像中全部頭蓋骨。配準(zhǔn)結(jié)果代表擺位誤差結(jié)果，所有取值均取絕對(duì)值，不考慮方向問(wèn)題。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

對(duì)6 個(gè)維度的配準(zhǔn)誤差絕對(duì)化后利用SPSS 25.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。數(shù)據(jù)呈非正態(tài)性分布，使用曼恩-惠特尼U檢驗(yàn)，P＜0.05差異為有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

不同固定方式下擺位誤差結(jié)果見(jiàn)表1。經(jīng)曼恩-惠特尼U檢驗(yàn)，兩種固定方法在Lat、Vrt、Pitch、Roll、Rtn 方向的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），而在Lng 方向上無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P=0.808）。其中在各個(gè)旋轉(zhuǎn)方向（Pitch、Roll、Rtn）上，雙面網(wǎng)組誤差顯著小于單面網(wǎng)組，其中Pitch方向平均值減少0.67°，Roll方向平均值減少0.59°，Rtn方向平均值減少0.34°；在Lat、Vrt線性方向上，雙面網(wǎng)組誤差顯著小于單面網(wǎng)組，其中Lat方向減少0.19 cm，Vrt方向減少0.10 cm。圖1展示了兩組固定方式擺位誤差的分布情況，其中橫線代表中位數(shù)，箱圖的上下界分別代表上、下四分位數(shù)。

表1 不同固定方式下擺位誤差比較（n=20，±s）Tab.1 Comparison of setup errors in different immobolization groups(n=20,Mean±SD)

表1 不同固定方式下擺位誤差比較（n=20，±s）Tab.1 Comparison of setup errors in different immobolization groups(n=20,Mean±SD)

Lat：左右；Lng：進(jìn)出；Vrt：升降；Pitch：俯仰，即沿人體長(zhǎng)軸頭腳方向的傾斜；Roll：翻轉(zhuǎn)，沿身體長(zhǎng)軸方向的旋轉(zhuǎn)；Rtn：旋轉(zhuǎn)，沿身體水平方向的旋轉(zhuǎn)

?

3 討論

本研究比較兩種不同固定方式對(duì)于頭部立體定向放射治療擺位精度的影響，結(jié)果提示雙面網(wǎng)由于其個(gè)體化的塑形特點(diǎn)提高了頭部放療擺位的Lat、Vrt、Pitch、Roll、Rtn 方向的精確性，這與Meunier等［17］研究結(jié)果存在部分一致性。不同之處在于，前研究指出雙面網(wǎng)提高了Pitch 方向的擺位精度，但沒(méi)有提高Roll、Rtn方向的擺位精度。放療擺位過(guò)程中，旋轉(zhuǎn)方向的誤差也會(huì)影響線性方向的誤差，從而降低擺位的精確性［18-19］。

在雙面網(wǎng)的制作過(guò)程中，本研究強(qiáng)調(diào)了前側(cè)面網(wǎng)與鼻骨、眼眶限等面部輪廓的貼合度，同時(shí)強(qiáng)調(diào)后側(cè)枕網(wǎng)對(duì)枕骨附近骨性標(biāo)志的塑形。這些塑形后的面網(wǎng)輪廓提高患者頭枕部位置的重復(fù)性，增加了患者的舒適性，縮小了旋轉(zhuǎn)方向的誤差。另一方面，由于雙面網(wǎng)在冷卻完成后回縮較小，因此其結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定，這也間接提高了擺位的重復(fù)性及舒適性［20］。

本研究結(jié)果中，兩種固定方式下Lng線性方向的擺位誤差未見(jiàn)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，但其誤差幅度均相對(duì)較大。在頭部擺位誤差的研究中，Oh 等［10］指出使用二維kV 影像配準(zhǔn)，Lng 的擺位誤差高于其他線性方向，Lng 方向PTV 需擴(kuò)大至0.35 cm。另一方面，Meunier等［17］研究指出傳統(tǒng)單面網(wǎng)固定Lng 的擺位誤差為（0.23±0.21）cm，雙面網(wǎng)固定Lng的擺位誤差為（0.07±0.15）cm，幅度與本研究相近，說(shuō)明雙面網(wǎng)固定在Lng 方向可達(dá)到較高的擺位精度。在頭部放療擺位過(guò)程中，患者在仰臥位下Lng 方向調(diào)整較為困難。究其原因是因?yàn)樵谘雠P位時(shí)體位的調(diào)整主要依靠患者自主的挪動(dòng)。在患者自主運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，其頸部曲度變化較大，下頜骨難以固定，這些變化不僅影響了頭部的旋轉(zhuǎn)誤差，同時(shí)間接影響了Lng等線性方向的誤差［21］。有研究表明提高面網(wǎng)與患者面部的貼合度，個(gè)性化設(shè)計(jì)頭部支撐裝置，可進(jìn)一步縮小患者擺位誤差［17］。

綜上所述，相對(duì)于單面網(wǎng)，雙面網(wǎng)在頭部立體定向放射治療中減小了患者的擺位誤差，提高了治療精度，對(duì)保證患者的治療質(zhì)量具有重要意義，應(yīng)予以優(yōu)先使用。