基于Halcyon加速器頭頸部腫瘤放療中塑形墊應(yīng)用的研究

屈成斌，林曉燕，王宇飛，梁廣立，王 偉，王清鑫△

(1.天津醫(yī)科大學(xué)腫瘤醫(yī)院放療科，國家腫瘤臨床醫(yī)學(xué)研究中心/天津市“腫瘤防治”重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/天津市惡性腫瘤臨床醫(yī)學(xué)研究中心，天津 300060;2.天津市西青區(qū)李七莊街社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)中心，天津 300380)

頭頸部腫瘤具有復(fù)雜的解剖結(jié)構(gòu)和高度的異質(zhì)性，放療是主要的治療手段之一[1-3]。調(diào)強(qiáng)放療可以在腫瘤靶區(qū)進(jìn)行高劑量照射，劑量梯度變化大，使周圍重要器官得到保護(hù)，是目前臨床中頭頸部腫瘤放療的主要技術(shù)方法[4]。在調(diào)強(qiáng)放療過程中擺位誤差會造成靶區(qū)劑量不足，可能會降低腫瘤的局部控制率，影響治療效果，同時可導(dǎo)致正常組織的劑量增加，產(chǎn)生輻射損傷甚至引發(fā)嚴(yán)重并發(fā)癥?；颊叩捏w位固定是影響調(diào)強(qiáng)放療得以精確實(shí)施的關(guān)鍵因素之一[5]。目前頭頸部腫瘤進(jìn)行放療的常規(guī)定位方式為使用頭頸肩面罩固定[6-9]。塑形墊是一種新的人體定位墊，經(jīng)加熱后可在不同方向上進(jìn)行拉伸，個性化適配患者體型，目前逐步在臨床中應(yīng)用。同常規(guī)加速器不同，Halcyon加速器是瓦里安公司推出的一款新型環(huán)型加速器，其要求每日進(jìn)行錐形束CT(cone beam CT，CBCT)成像進(jìn)行圖像引導(dǎo)放療[10-11]。本研究基于第二代Halcyon(Halcyon 2.0)加速器，通過對比頭頸肩面罩固定方式與塑形墊聯(lián)合頭頸肩面罩固定方式的擺位誤差，分析塑形墊在提高頭頸部腫瘤放療擺位精度中的作用，現(xiàn)報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2020年6-12月在天津醫(yī)科大學(xué)腫瘤醫(yī)院Halcyon 2.0加速器上治療的49例頭頸部腫瘤患者為研究對象，男37例，女12例，年齡9～81歲，中位數(shù)56歲。根據(jù)治療方式不同分為A、B兩組，A組28例，采用塑形墊聯(lián)合頭頸肩面罩固定方式；B組21例，采用頭頸肩面罩固定方式。兩組性別、年齡比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，具有可比性。

1.2 方法

1.2.1定位方法

所有患者采取仰臥位。在定位前將頭頸肩面罩和塑形墊分別放置于恒溫水箱和烤箱中加熱15 min，A組先將軟化的塑形墊放置于帶有頭枕的底板上，再使患者仰臥于塑形墊上，根據(jù)患者體型拉伸、調(diào)整塑形墊，待塑形墊冷卻固定后，制作頭頸肩面罩(圖1)。B組仰臥在底板上處于舒適的體位，選擇合適的頭枕，頭盡量后仰，雙手置于體側(cè)，制作面罩要求與A組一致。所有患者均使用飛利浦大孔徑CT模擬機(jī)進(jìn)行掃描獲取圖像，掃描層厚設(shè)置為3 mm，將采集的圖像傳輸?shù)?Varian Eclipse(15.5版本)計(jì)劃系統(tǒng)進(jìn)行放療計(jì)劃設(shè)計(jì)。

圖1 塑形墊聯(lián)合頭頸肩面罩定位方式及Halcyon 2.0加速器圖示

1.2.2數(shù)據(jù)采集

所有患者均在Halcyon 2.0加速器下進(jìn)行放療。每天由兩名放療師共同擺位，每次治療前拍攝kV CBCT圖像進(jìn)行位置驗(yàn)證。使用標(biāo)準(zhǔn)的頭部掃描模式進(jìn)行掃描，管電壓為100 kV，總毫安秒為126 mAs，重建層厚為2 mm，勾選“迭代CBCT(iterative CBCT，iCBCT)Enhance”選項(xiàng)得到iCBCT圖像。將在治療機(jī)上獲得的iCBCT圖像與定位CT圖像進(jìn)行自動配準(zhǔn)，配準(zhǔn)完成后在冠狀面、橫斷面及矢狀面3個方位觀察靶區(qū)位置的圖像與定位CT圖像是否重合，必要時進(jìn)行手動調(diào)整，記錄患者在左右、頭腳、前后方向上的誤差值。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

2 結(jié) 果

2.1 兩組各個方向擺位誤差比較

所有患者均順利完成放療，A組共進(jìn)行kV CBCT掃描926次，B組678次，共1 604次掃描數(shù)據(jù)。A組在左右、頭腳、前后3個方向上的擺位誤差均小于B組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，見表1。

2.2 兩組各個方向擺位誤差在不同區(qū)段分布情況比較

A組左右、頭腳、前后3個方向上0～0.10 cm和>0.10～0.20 cm區(qū)段的擺位誤差比例高于B組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，見表2。

表1 兩組各個方向擺位誤差比較

表2 兩組各個方向擺位誤差在不同區(qū)段分布情況比較[n(%)]

3 討 論

放療是惡性腫瘤最重要的治療手段之一，在頭頸部腫瘤臨床治療中具有重要的作用，70%的惡性腫瘤患者在治療的不同階段需要接受放療[12-13]。近年來，隨著放療技術(shù)的不斷發(fā)展，容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)和圖像引導(dǎo)下的調(diào)強(qiáng)放療等技術(shù)越來越多地被應(yīng)用到臨床中，其特點(diǎn)是靶區(qū)劑量高、靶區(qū)邊緣劑量陡峭，因此，對放療擺位的精度和重復(fù)性有了更高的要求。

隨著醫(yī)療設(shè)備的不斷發(fā)展及放療技術(shù)的不斷改進(jìn)，頭頸部腫瘤的定位經(jīng)歷了從單獨(dú)的頭部定位到常規(guī)頭枕聯(lián)合頭頸肩體膜的發(fā)展歷程[6]，但由于患者的頭顱形狀及頸椎彎曲程度甚至頸椎長度不一致，常規(guī)頭枕并不適合所有患者，導(dǎo)致患者頭顱不能完全固定、頸椎與頭枕間存在縫隙，增加了擺位誤差，影響腫瘤的治療效果。為了解決這些問題，薛青等[7]采用了頭頸肩網(wǎng)聯(lián)合負(fù)壓真空墊的方法，但負(fù)壓真空墊存在形變、漏氣的風(fēng)險；傅萬凱等[8]和劉裕良等[9]采用了頭頸肩網(wǎng)聯(lián)合發(fā)泡膠的方法，但發(fā)泡膠存在制作復(fù)雜、制作時間長的問題，且發(fā)泡膠具有一定的刺激性，不適用于皮膚敏感的患者。本研究采用的新型塑形墊采用高分子材料制作，只有在加熱到70 ℃時才會發(fā)生形變，相比于負(fù)壓真空墊更加可靠，且制作簡單，塑形墊加熱后可以在15 min內(nèi)完成塑形，加熱軟化后的塑形墊觸感柔軟，加之面料舒適，從而大大提升患者的舒適感。

本研究結(jié)果顯示塑形墊聯(lián)合頭頸肩面罩的固定方式(A組)在左右、頭腳、前后3個方向上的擺位誤差均小于單純使用頭頸肩面罩的固定方式(B組)。分析原因考慮以下：(1)左右方向上，單純頭頸肩網(wǎng)固定方式對于頭顱的固定主要靠面罩正面的器官輪廓固定，后腦勺及頸部只有相當(dāng)小的一部分貼在常規(guī)頭枕上，而塑形墊可以根據(jù)后腦勺的形狀塑形，同時包裹住頸椎兩側(cè)，對頭部的左右位移起到限制作用。(2)頭腳方向上，常規(guī)頭枕為了滿足大部分患者的需求，對于頭顱頂端的限制是開放的，有些患者甚至在固定頭頸肩網(wǎng)后仍能上下移動頭部，導(dǎo)致無法在頭腳方向上保證患者每次擺位的位置一致，塑形墊可以根據(jù)頭顱形狀塑形，甚至包裹住頭頂，從而降低擺位誤差。(3)前后方向上，由于個體的差異，頸部的寬度、長度不一，頸椎的彎曲程度不同，常規(guī)頭枕和患者頸部之間存在間隙，更嚴(yán)重的患者頸部甚至是懸空的，塑形墊可以根據(jù)頸椎走行制作，確?；颊哐雠P時頸椎受力均勻，減少患者在治療中因疲勞產(chǎn)生的不自主位移。

本研究是基于Halcyon 2.0加速器CBCT圖像配準(zhǔn)數(shù)據(jù)展開的，該加速器CBCT成像系統(tǒng)除配備了常規(guī)的FDK圖像重建算法外，增加了一種新的迭代重建算法，使用該算法重建出的圖像稱為iCBCT圖像[14-16]。以往的研究結(jié)果顯示，iCBCT圖像較常規(guī)CBCT圖像提高了均勻性和對比度噪聲比[16]。高質(zhì)量的iCBCT圖像保證了配準(zhǔn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。同時該加速器要求每日治療前拍攝CBCT圖像進(jìn)行圖像引導(dǎo)放療，因此，本研究所采集的數(shù)據(jù)涵蓋患者整個治療過程。同目前大多數(shù)研究基于每周1次CBCT配準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析相比[17-18]，該研究的數(shù)據(jù)更能反映患者治療過程中真實(shí)的誤差水平。同時需要指出的是，該研究所得數(shù)據(jù)可為靶區(qū)區(qū)域三維方向外擴(kuò)邊界提供參考。

綜上所述，塑形墊聯(lián)合熱塑網(wǎng)膜的定位方式在頭頸部腫瘤中具有一定優(yōu)勢，可以有效降低擺位誤差，提高擺位的重復(fù)性，提升患者的舒適度，值得在臨床上進(jìn)行推廣使用。