應(yīng)用六自由度床的直腸癌盆腔放療患者的不同固定方式比較分析

姜樹坤 彭冉 趙田地 李永 程程 張瑞麟 王俊杰 王皓

放射治療是降低直腸癌患者局部復(fù)發(fā)率、改善生活質(zhì)量的重要手段［1-3］。多數(shù)直腸癌患者在病程中需要接受放射治療，部分直腸癌患者需要接受術(shù)前放射治療以期達(dá)到保留肛門的目的［4-5］。隨著放射治療技術(shù)的不斷發(fā)展和“三精放療”（精確定位、精確擺位及精確治療）理念的提出，放射治療醫(yī)師及治療師對(duì)放療的精度的要求也日益增高，六自由度床作為提高放射治療精度的重要輔助工具進(jìn)入放療人的視野。六自由度床與傳統(tǒng)治療床相比，不僅可以在X、Y、Z軸三維方向上進(jìn)行誤差調(diào)整，還能夠在六維旋轉(zhuǎn)方向上更加精細(xì)地調(diào)整擺位誤差，更好地保證治療精度［5］。六自由度床在臨床放射治療中的重要作用日益凸顯［6-7］，但是基于六自由度床的患者固定方式的比較分析則較少報(bào)道。本文主要研究在應(yīng)用六自由度床時(shí)，直腸癌盆腔放療患者常用的兩種固定方式，即負(fù)壓真空墊與熱塑膜體網(wǎng)兩種固定方式擺位誤差的比較分析。

資料與方法

一、入組病例

收集北醫(yī)三院放射治療科2015年11月1日至2016年3月25日行盆腔放射治療的27例直腸癌患者的臨床資料，其中男性16例，女性11例，年齡（25～80）歲，平均年齡（56.8±17.2）歲，患者體重（50～85） kg，平均體重（68.8±10.6）kg。

二、飛利浦大孔徑16排CT（computed tomography，CT）定位與固定方式

入組患者在定位前1小時(shí)排空膀胱及腸道，飲水1 000 mL自行膀胱憋尿，1小時(shí)后患者進(jìn)行CT定位，所有患者掃描條件一致。將患者按照固定方式的不同分為兩組：組1，熱塑膜體網(wǎng)固定組17例（熱塑膜體網(wǎng)：56 cm×46 cm）；組2，負(fù)壓真空墊固定組10例（負(fù)壓真空墊：160 cm×90 cm）。定位方式采用激光燈“十”字線定位，在患者體表根據(jù)激光燈位置畫定位線，用以放射治療擺位使用。定位時(shí)，患者均取仰臥位，雙手抱肘額前。患者的治療中心在CT定位時(shí)已確定，本研究不引入復(fù)位過程。

三、靶區(qū)勾畫與處方劑量

腫瘤靶區(qū)（gross target volume，GTV）包括直腸腫瘤、直腸系膜內(nèi)及引流區(qū)淋巴結(jié)。臨床靶區(qū)（clinical target volume，CTV）包括腫塊上下2 cm范圍直腸、直腸系膜、骶前、閉孔、骶3上緣以上的髂外血管和部分髂總血管、全部髂內(nèi)血管周圍淋巴引流區(qū)。T4期向前侵犯的腫瘤包括髂外淋巴結(jié)。計(jì)劃靶區(qū)（planning target volume，PTV）在CTV的范圍基礎(chǔ)上頭腳方向擴(kuò)大1.0 cm，左右方向擴(kuò)大5 mm～10 mm，腹背方向擴(kuò)大5 mm～10 mm。處方劑量：95%PTV 50 Gy/25 f/5 w，2.0 Gy/f。

四、機(jī)載錐形束CT（cone beam CT，CBCT）圖像獲取與配準(zhǔn)

患者在放療前1小時(shí)排空膀胱及腸道，飲水1 000 mL，條件同CT定位，患者在放射治療前，治療師對(duì)其進(jìn)行擺位。兩組患者采用相同的CBCT圖像獲取與配準(zhǔn)方式，即患者前5次放療，行每日CBCT，而后每周行1次CBCT，每例患者在治療前后（即擺位后與治療后）均行CBCT驗(yàn)證；所有患者掃描條件一致，配準(zhǔn)方式均采用機(jī)器默認(rèn)的骨模式配準(zhǔn)，且經(jīng)高年資醫(yī)師及治療師共同確認(rèn)，記錄擺位誤差值。組1共獲取數(shù)據(jù)170組，組2共獲取數(shù)據(jù)100組。我們將獲取的6個(gè)方向的擺位誤差表示為X：左右方向；Y：進(jìn)出方向；Z：升降方向；RX：旋轉(zhuǎn)俯仰方向；RY：滾動(dòng)方向；RZ：左右旋轉(zhuǎn)方向。

五、統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 20.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。呈正態(tài)分布的計(jì)量資料比較采用t檢驗(yàn)。檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0.05。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

一、組1在六自由度床校正前后的擺位誤差結(jié)果

組1在六自由度床校正前后（配對(duì)t檢驗(yàn)）的六個(gè)方向上（X、Y、Z、RX、RY及RZ）差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=0.732，1.408，-2.335，5.237，-3.154，-1.130；均P＜0.05），詳見表1，經(jīng)過六自由度床校正后的擺位誤差為殘余誤差。

表1 組1采用六自由度床校正前后的擺位誤差（±s）

表1 組1采用六自由度床校正前后的擺位誤差（±s）

注：X：左右方向；Y：進(jìn)出方向；Z：升降方向；RX：旋轉(zhuǎn)俯仰方向；RY：滾動(dòng)方向；RZ：左右旋轉(zhuǎn)方向

RZ（°）-0.33±0.81-0.01±0.24-1.130 0.000校正前校正后t值P值例數(shù)17 17 X（cm）0.06±0.26 0.01±0.07 0.732 0.002 Y（cm）0.13±0.42-0.01±0.05 1.408 0.000 Z（cm）-0.24±0.31-0.03±0.06-2.335 0.000 RX（°）0.61±1.15-0.06±0.41 5.237 0.000 RY（°）-0.18±0.99 0.06±0.31-3.154 0.0001

二、組2在六自由度床校正前后的擺位誤差結(jié)果

組2六自由度床校正前后（配對(duì)t檢驗(yàn)）在Z、RX及RY方向上差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=-13.128，9.945，-5.993；均P＜0.05），在X、Y及RZ方向上差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=1.706，6.508，-5.34；均P＞0.05），詳見表2。

表2 組2采用六自由度床校正前后的擺位誤差（±s）

表2 組2采用六自由度床校正前后的擺位誤差（±s）

注：X：左右方向；Y：進(jìn)出方向；Z：升降方向；RX：旋轉(zhuǎn)俯仰方向；RY：滾動(dòng)方向；RZ：左右旋轉(zhuǎn)方向

RZ（°）-0.07±0.84 0.03±0.28-5.34 0.261校正前校正后t值P值例數(shù)10 10 X（cm）-0.02±0.49-0.01±0.14 1.706 0.466 Y（cm）0.07±0.35 0.02±0.22 6.508 0.162 Z（cm）-0.26±0.47-0.12±0.38-13.128 0.022 RX（°）0.64±1.24-0.01±0.38 9.945 0.000 RY（°）-0.27±0.93 0.03±0.31-5.993 0.002

三、未經(jīng)六自由度床校正前的組1、組2的擺位誤差比較

組1與組2在治療師擺位后，治療前的擺位誤差比較（獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)）僅在RY（t=2.226，P=0.027）及RZ（t=-2.686，P=0.008）方向上差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，其余方向差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＞0.05），詳見表3。

表3 未經(jīng)六自由度床校正前的組1、組2的擺位誤差（±s）

表3 未經(jīng)六自由度床校正前的組1、組2的擺位誤差（±s）

注：X：左右方向；Y：進(jìn)出方向；Z：升降方向；RX：旋轉(zhuǎn)俯仰方向；RY：滾動(dòng)方向；RZ：左右旋轉(zhuǎn)方向

組1組2 t值P值RZ（°）-0.33±0.81-0.07±0.84-2.686 0.008數(shù)據(jù)（組）170 100 X（cm）0.06±0.26-0.02±0.49 0.983 0.327 Y（cm）0.13±0.42 0.07±0.35 1.193 0.234 Z（cm）-0.24±0.31-0.26±0.47-0.369 0.712 RX（°）0.61±1.15 0.64±1.24-0.100 0.920 RY（°）-0.18±0.99-0.27±0.93 2.226 0.027

四、經(jīng)過六自由度床校正后的組1、組2的擺位誤差比較

組1與組2患者治療后的擺位誤差比較（獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)）在Z方向上差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=3.267，P=0.001），其余方向差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＞0.05），詳見表4。

表4 經(jīng)過六自由度床校正后的組1、組2的擺位誤差（±s）

表4 經(jīng)過六自由度床校正后的組1、組2的擺位誤差（±s）

注：X：左右方向；Y：進(jìn)出方向；Z：升降方向；RX：旋轉(zhuǎn)俯仰方向；RY：滾動(dòng)方向；RZ：左右旋轉(zhuǎn)方向

組1組2 t值P值RZ（°）-0.01±0.25 0.03±0.28-1.258 0.209數(shù)據(jù)（組）170 100 X（cm）0.01±0.07-0.01±0.14 1.329 0.185 Y（cm）-0.01±0.05 0.02±0.22-1.942 0.053 Z（cm）-0.03±0.06-0.12±0.38 3.267 0.001 RX（°）-0.06±0.40-0.01±0.38-3.277 0.056 RY（°）-0.06±0.31 0.03±0.31 8.623 0.065

五、組1與組2在經(jīng)六自由度床校正前后的PTV外放邊界計(jì)算結(jié)果

由于目前尚無旋轉(zhuǎn)誤差對(duì)PTV邊界外放的計(jì)算公式，因此利用van Herk［8］提出的公式MPTV=2.5Σ+0.7σ（其中Σ為系統(tǒng)誤差、σ為隨機(jī)誤差）對(duì)不同組別的PTV外放邊界進(jìn)行計(jì)算，在未經(jīng)六自由度床校正時(shí)組1的PTV外放邊界：X為0.33 cm、Y為0.61 cm及Z為0.90 cm；組2的PTV外放邊界：X為0.39 cm、Y為0.42 cm及Z為0.99 cm。在經(jīng)過六自由度床校正后組1的PTV外放邊界：X為0.09 cm、Y為0.06 cm及Z為0.08 cm；組2的PTV外放邊界：X為0.12 cm、Y為0.2 cm及Z為0.57 cm。

討 論

2018年在世界范圍內(nèi)結(jié)直腸癌的發(fā)病率位居惡性腫瘤發(fā)病人數(shù)的第四位［9］，而同年我國直腸癌在全部惡性腫瘤的發(fā)病率位居第三位，且直腸癌發(fā)病率呈逐年上升趨勢(shì)，對(duì)人類健康造成了嚴(yán)重的威脅［1］，絕大多數(shù)的直腸癌患者需接受放射治療，多篇文獻(xiàn)［10-12］也報(bào)道了放射治療可以改善患者預(yù)后，提高患者生活質(zhì)量。在放射治療中，劑量的精確傳輸至關(guān)重要，ICRU24號(hào)報(bào)告［13］指出，原發(fā)灶在劑量偏離5%的情況下可能失控，并且會(huì)增加并發(fā)癥?；颊咧委煹闹貜?fù)性好壞則決定著劑量的精確傳輸，擺位誤差的大小直接影響放療療效。臨床上影響擺位誤差的因素多種多樣，而患者的固定方式對(duì)擺位誤差的影響是其中一項(xiàng)較為重要的因素。隨著三精放療的提出與實(shí)施、六自由度床使用的普及，放射治療精確度的不斷提高［14］，有文獻(xiàn)［15］報(bào)道接受盆腔放療患者的最大旋轉(zhuǎn)誤差可達(dá)14°，因此我們更加應(yīng)該重視在使用六自由度床時(shí)的患者固定方式，但是在此情況下，對(duì)直腸癌患者的固定裝置的選擇與改進(jìn)卻很少報(bào)道。

本文主要研究直腸癌盆腔放療患者的兩種固定方式，哪種更適合與六自由度床聯(lián)合使用。本研究中，經(jīng)過六自由度床的調(diào)整后，組2的殘余誤差除去RX及RY外，其余方向均大于組1的殘余誤差；組2在校正后的PTV外放邊界X、Y及Z方向上同樣要大于組1的外放邊界，說明在治療期間，組2的穩(wěn)定性較組1要稍差，這可能是經(jīng)過六自由度床的旋轉(zhuǎn)角度調(diào)整后，真空墊與治療床之間并未緊密固定導(dǎo)致其產(chǎn)生些許位移，且隨著治療時(shí)間延長，負(fù)壓真空墊也可能由于漏氣及長期的使用導(dǎo)致形變，從而產(chǎn)生更大的擺位誤差，這與彭慶國［16］等的研究結(jié)果相似。也可能由于負(fù)壓真空墊患者腹向未加限制，導(dǎo)致患者在治療期間的不自主運(yùn)動(dòng)增加，因此在經(jīng)過六自由度床校正后仍有較大的殘余誤差。但是我們發(fā)現(xiàn)在六自由度床校正前，組2在Y及RZ方向上的誤差值是小于組1的，并且在RZ方向上有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，這說明組2在患者身體長軸方向上有較好的固定效果，這與負(fù)壓真空墊的隨身貼合性較好有關(guān)，由于負(fù)壓真空墊的尺寸較大可以將患者的主要軀干包裹進(jìn)去，與陸小玲［17］結(jié)果較為一致。在經(jīng)過六自由度床的校正后，組2除在RX方向的殘余誤差值小于組1外（無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異），其余方向上的殘余誤差值均大于組1，且在Z方向上差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，這與負(fù)壓真空墊在患者腹向未加限制有一定的關(guān)系，而且在Z方向上我們發(fā)現(xiàn)組1與組2均有較大的誤差，與Apicella等［18］的研究結(jié)果類似，考慮是六自由度床自然下沉的原因造成的，因此在本研究中兩種固定方式的比較，熱塑膜體網(wǎng)固定總體要優(yōu)于負(fù)壓真空墊固定。

本研究存在一定的局限性，僅對(duì)兩種固定方式進(jìn)行了討論分析，并未加入其他的固定方式，例如負(fù)壓真空袋聯(lián)合熱塑膜體網(wǎng)，也有人報(bào)道了熱塑膜體網(wǎng)聯(lián)合下肢固定裝置有較好的固定效果［19］。且影響擺位誤差的因素多種多樣，本文僅討論了固定方式不同對(duì)擺位誤差的影響。

總而言之，在本研究中，六自由度床輔助的直腸癌盆腔放射治療時(shí)推薦使用熱塑膜體網(wǎng)作為其固定方式，可以實(shí)現(xiàn)更好的體位固定，保證接受盆腔放療的直腸癌患者更好的體位重復(fù)性，減小擺位誤差，保證放療療效。當(dāng)然，我們同時(shí)也期待更好的固定方式及更多的入組病例。