不同體位固定技術(shù)在乳腺癌螺旋斷層放射治療中的臨床適用性研究

張利，李忠偉，吳迪，楊锫

湖南省腫瘤醫(yī)院 a. 放療科放射物理技術(shù)部；b. 頭頸放療三科，湖南 長沙 410013

引言

乳腺癌在全球的發(fā)病率和死亡率也在逐年遞增，成為女性健康的一大殺手[1]。放射治療在乳腺癌綜合治療中占據(jù)重要地位，是運(yùn)用高能X射線照射乳腺腫瘤部位，引起癌細(xì)胞DNA的斷裂，最后使癌細(xì)胞失去增殖能力而死亡。隨著腫瘤放射治療技術(shù)的迅猛發(fā)展，以三維適形、調(diào)強(qiáng)、螺旋斷層放療等為代表的影像引導(dǎo)調(diào)強(qiáng)放療廣泛應(yīng)用于乳腺癌放療中，能夠保護(hù)好正常組織。

螺旋斷層放射治療是一種“多角度、高強(qiáng)度”的精確放療技術(shù)，具有高度適形和均勻的靶區(qū)劑量分布優(yōu)勢(shì)，從而能進(jìn)一步降低肺和心臟等正常組織的放療并發(fā)癥。乳房屬于形狀和位置特殊、非剛性活動(dòng)度大的器官，體位固定和重復(fù)性較差，分次治療間明顯的器官內(nèi)移動(dòng)與擺位誤差[2]將直接導(dǎo)致靶區(qū)照射劑量不足。有研究者報(bào)道擺位誤差的不確定性會(huì)使靶區(qū)和危及器官的劑量發(fā)生顯著變化[3]。再者螺旋斷層放射治療劑量梯度陡峭，所以乳腺癌螺旋斷層放療對(duì)擺位誤差要求更嚴(yán)格。精確的體位固定技術(shù)能夠降低放療中擺位誤差，是精確放療能夠得以精確實(shí)施的最重要的質(zhì)量保證之一[4]?，F(xiàn)在乳腺癌放療體位固定技術(shù)常用的有乳腺托架、熱塑膜和真空袋，每種體位固定技術(shù)各有優(yōu)缺點(diǎn)，但在臨床上乳腺癌患者調(diào)強(qiáng)放療尚未有一種能夠得到業(yè)內(nèi)統(tǒng)一認(rèn)可的固定精確度高、重復(fù)性好的固定技術(shù)[5]。熱塑膜體固定技術(shù)已廣泛應(yīng)用于頭頸[6]、胸腹[7]等部位腫瘤放療中，在提高患者擺位準(zhǔn)確性和重復(fù)性方面作用顯著。最初湖南省腫瘤醫(yī)院一直是采用乳腺托架固定技術(shù)，自2015年以來采用一體化托架結(jié)合熱塑膜技術(shù)進(jìn)行乳腺癌體位固定。本文基于螺旋斷層放射治療機(jī)同源兆伏級(jí)( Megavoltage Computed Tomography，MVCT)影像引導(dǎo)系統(tǒng)，研究對(duì)比乳腺癌螺旋斷層放射治療使用一體化托架結(jié)合熱塑膜和乳腺托架兩種體位固定技術(shù)的擺位誤差，并探討兩種體位固定技術(shù)的擺位精度差異及臨床適用性。

1 材料與方法

1.1 臨床資料

本研究選取2019年8 月至 2020年3月在我院放療科行螺旋斷層放射治療的30例乳腺癌患者。年齡26～73歲（中位數(shù)46歲）。其中保乳術(shù)6例，全乳切除術(shù)24 例。病例入組：所有病理檢查結(jié)果為乳腺癌，全程進(jìn)行螺旋斷層放療的患者；患者雙側(cè)手臂能夠充分上舉和外展。將患者隨機(jī)分為兩組，一體化托架結(jié)合熱塑膜組（熱塑膜組15例）和乳腺托架組（托架組15例），兩組年齡、身高、體質(zhì)量等一般資料比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，所有患者簽署知情同意書。

1.2 體位固定與CT模擬定位

熱塑膜組患者平躺仰臥在一體化托架上，雙手抱頭置于額頂，腫瘤中心定位線標(biāo)記在熱塑膜上；托架組患者仰臥在乳腺托架上，在體位固定中下頜盡量抬高；雙臂充分上舉使腋窩充分外展，手握立桿；根據(jù)患者體型調(diào)整好乳腺體架的各項(xiàng)位置數(shù)值，使胸壁走行平行于CT定位機(jī)的床面；用鉛點(diǎn)在胸壁皮膚上做好定位標(biāo)記和乳腺范圍標(biāo)記。固定體位后兩組患者平靜呼吸在大孔徑CT（Big Bore Brilliance，Philips）下進(jìn)行平掃＋增強(qiáng)圖像掃描，掃描范圍為頜下至膈下5 cm，全肺包括在內(nèi)。掃描層厚為2.5 mm，層間距為2.5 mm，掃描電壓 140 kV，電流80 mA。

1.3 放療計(jì)劃設(shè)計(jì)與傳輸

定位CT圖像經(jīng)DICOM局域網(wǎng)傳至Pinnacle治療計(jì)劃系統(tǒng)，高年資放療醫(yī)生參照RTOG乳腺癌靶區(qū)勾畫指南勾畫靶區(qū)以及正常組織。放療處方劑量計(jì)劃靶體積（Planning Target Volume，PTV） 的D95=50 Gy，25次，2.0 Gy/次。物理師勾畫好計(jì)劃輔助結(jié)構(gòu)后，將計(jì)劃傳輸至TOMO治療計(jì)劃工作站，醫(yī)學(xué)物理師按照醫(yī)囑要求為每例患者分別設(shè)計(jì)個(gè)體化、最優(yōu)化調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃，治療計(jì)劃經(jīng)治療前劑量驗(yàn)證通過后傳到螺旋斷層放射治療加速器實(shí)施治療。

1.4 MVCT圖像掃描和擺位誤差驗(yàn)證

兩組患者按定位時(shí)的體位與固定技術(shù)仰臥于螺旋斷層放射治療加速器治療床上進(jìn)行放療。放療技師擺位，讓腫瘤中心標(biāo)記線與激光線對(duì)齊，利用MVCT影像引導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行MVCT圖像掃描和擺位誤差驗(yàn)證。資深放療技師采用骨和軟組織技術(shù)相結(jié)合的配準(zhǔn)方式在線匹配MVCT和定位CT兩者圖像，在線匹配分析獲得患者實(shí)際的等中心位置與治療計(jì)劃等中心位置在左右（x軸）、頭腳（y軸）、腹背（z軸）、旋轉(zhuǎn)（R）四維方向上擺位誤差。根據(jù)van Herk[8]推薦公式計(jì)算CTV-PTV的靶區(qū)外擴(kuò)邊界值( margin，M)=2.5∑+0.7δ，其中，樣本總體系統(tǒng)誤差（Σ）為系統(tǒng)誤差的標(biāo)準(zhǔn)差，總體隨機(jī)誤差（δ）為隨機(jī)誤差的標(biāo)準(zhǔn)差。

1.5 記錄并統(tǒng)計(jì)擺位效率

為進(jìn)一步評(píng)估兩種固定技術(shù)的工作效率，每日從兩種固定技術(shù)里分別抽取患者3例，每名患者記錄頻率為1次/周，記錄并統(tǒng)計(jì)兩種固定技術(shù)每分次的擺位時(shí)間，當(dāng)患者躺在治療加速器床開始記錄時(shí)間，一直到技術(shù)員對(duì)準(zhǔn)好腫瘤中心標(biāo)記線停止記錄并以此為擺位效率。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 22.0 統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件作數(shù)據(jù)分析，對(duì)每位患者擺位誤差先計(jì)算均值，再對(duì)兩組患者擺位誤差均值分組進(jìn)行方差分析和獨(dú)立樣本t體驗(yàn)，結(jié)果表示為（±s），P＜0.05為有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

2 結(jié)果

2.1 兩種固定技術(shù)擺位誤差比較

30例患者放療擺位后采用TOMO同源MVCT進(jìn)行圖像引導(dǎo)擺位誤差驗(yàn)證得出左右（x軸）、頭腳（y軸）、腹背（z軸）、旋轉(zhuǎn)（R）方向擺位誤差（每位患者療程中進(jìn)行5～10次圖像引導(dǎo)擺位誤差驗(yàn)證，合計(jì)292人次圖像引導(dǎo)擺位驗(yàn)證數(shù)據(jù)），兩種固定技術(shù)平移誤差與旋轉(zhuǎn)誤差其結(jié)果如表1所示。數(shù)據(jù)顯示兩組患者擺位誤差在x軸、z軸、R旋轉(zhuǎn)軸三個(gè)方向有顯著性差異（P=0.042；P=0.031；P=0.037），y軸無顯著性差異(P=0.249)，但熱塑膜組在y軸上擺位誤差的均值（1.84±0.73）mm明顯小于托架組（2.38±1.30）mm。

表1 30例乳腺癌患者擺位誤差在兩種體位固定方式的比較（±s，mm）

表1 30例乳腺癌患者擺位誤差在兩種體位固定方式的比較（±s，mm）

旋轉(zhuǎn)方向/R熱塑膜組 2.03±0.92 1.84±0.73 2.08±0.73 0.30±0.19托架組 2.87±0.84 2.38±1.30 3.33±1.61 0.54±0.29 P值 0.042 0.249 0.031 0.037組別 左右方向/x頭腳方向/y腹背方向/z

2.2 擺位平移誤差和旋轉(zhuǎn)誤差百分比分布

熱塑膜組在x、y、z、R旋轉(zhuǎn)軸四維方向均優(yōu)于托架組。兩組在x、y、z方向擺位誤差＜3 mm比例分別為79.5%和62.5%、77.7%、67.9%、75%、49.1%；在R旋轉(zhuǎn)軸擺位誤差＜2°比例分別為100%和98%。兩種體位固定方式在四維方向擺位平移誤差和旋轉(zhuǎn)誤差百分比分布，見圖1～4。從圖中可以看出熱塑膜組在±3 mm之間的擺位誤差百分比均好于托架組。

圖1 兩種固定技術(shù)左右方向（x）擺位誤差

圖2 兩種固定技術(shù)頭腳方向（y）擺位誤差

圖3 兩種固定技術(shù)腹背方向（z）擺位誤差

圖4 兩種固定技術(shù)旋轉(zhuǎn)方向（Roll）擺位誤差

2.3 CTV-PTV靶區(qū)外擴(kuò)邊界值

兩組在患者左右（x）、頭腳方向（y）、腹背方向（z）的CTV-PTV靶區(qū)外擴(kuò)邊界值分別為2.88 mm和4.52 mm、2.99 mm和3.9 mm、2.69 mm和4.63 mm（表2）。從表2中可看出使用熱塑膜固定技術(shù)能減少3個(gè)方向的CTV-PTV外擴(kuò)值。

表2 兩種固定技術(shù)的擺位誤差與CTV-PTV外擴(kuò)邊界值（mm）

2.4 擺位效率比較

熱塑膜組的分次擺位時(shí)間（4.2±2.1）min少于托架組擺位時(shí)間（6.3±3.3）min，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.03），可見使用熱塑膜固定技術(shù)可以縮短放療技術(shù)員的擺位時(shí)間，提高工作效率。

3 討論

目前，調(diào)強(qiáng)放射治療成為了乳腺癌放療主要放療技術(shù)，提高了乳腺癌的療效。TOMO是一種具有高強(qiáng)度調(diào)制能力的先進(jìn)放療技術(shù)，采用64片二元?dú)鈩?dòng)多葉光柵形成的扇形X射線進(jìn)行螺旋斷層調(diào)強(qiáng)，它能夠在靶區(qū)及周邊正常組織之間形成邊緣陡峭的劑量梯度，從而極大改善了腫瘤的致死輻射劑量分布與腫瘤形狀的適形度[9]。然而，由于螺旋斷層技術(shù)使得靶區(qū)與危機(jī)器官之間的劑量跌落更加陡峭，為提高乳腺癌腫瘤控制率和降低正常組織放療并發(fā)癥風(fēng)險(xiǎn)，治療時(shí)患者的擺位誤差的要求必須更加嚴(yán)格。Van等[10]研究乳腺癌的擺位誤差對(duì)放療劑量影響，研究表明減少擺位誤差是靶區(qū)劑量分布能夠正確投遞的重要方法。然而體位固定又是整個(gè)放療過程的前提保證，是保證放療體位重復(fù)性和準(zhǔn)確性的重要環(huán)節(jié)[11-12]。由此可見選擇合適的固定技術(shù)在降低擺位誤差，提高乳腺癌的腫瘤控制率顯得尤為重要。

本研究中表1可見熱塑膜與托架組兩組體位固定技術(shù)的擺位誤差在四維方向上的分析結(jié)果。兩組患者在左右方向（x）、腹背方向（z）、旋轉(zhuǎn)方向（R）的擺位誤差有顯著性差異（P=0.042；P=0.031P=0.037），y軸無顯著性差異（P=0.249），但在本研究30例乳腺癌患者中熱塑膜組在y軸上擺位誤差的均值（1.84±0.73）mm明顯小于托架組（2.38±1.30）mm。說明熱塑膜固定技術(shù)能夠縮小在x軸、z軸、R旋轉(zhuǎn)軸三個(gè)方向的擺位誤差，從而能進(jìn)一步提高乳腺癌的靶區(qū)處方劑量以及更好地保護(hù)正常組織。屈超等[13]對(duì)比分析了68例接受調(diào)強(qiáng)放療的乳腺癌改良根治術(shù)后患者使用熱塑膜（熱塑膜組，42例）和乳腺托架（托架組，26例）兩種體位固定技術(shù)的擺位誤差，研究表明熱塑膜組和托架組在RL、AP、SI方向的擺位誤差分別為（2.12±2.01）和（2.38±1.92）mm、（3.29±2.46）和（3.88±2.76） mm、（3.47±2.29）和（4.11±3.15）mm，其中兩組在AP和SI方向的擺位誤差比較，均有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(t=-2.05；-2.16，P＜0.05)；謝秋英等[14]報(bào)道了40例乳腺癌患者使用體架結(jié)合熱塑網(wǎng)膜（20例）與乳腺托架（20例）的擺位誤差結(jié)果，研究表明熱塑網(wǎng)膜組和乳腺托架組在左右（x）、頭腳（y）、腹背（z）和旋轉(zhuǎn)（R）四個(gè)方向擺位誤差依次為體膜組：x（1.80±0.70）mm、y（2.30±1.17）mm、z（1.75±1.02）mm，R（0.55±0.42）°；乳腺托架組：x（2.90±1.77）mm、y（3.85±1.98）mm、z（3.25±1.94）mm，R（1.67±1.27）°。兩種固定技術(shù)的各項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)均有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＜0.05）；翟延寶等[15]同樣報(bào)道了20例乳腺癌熱塑網(wǎng)膜組比乳腺托架組的擺位誤差小，且在x、z軸上有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，y軸上無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；尚峰等[16]也報(bào)道早期乳腺癌患者保乳術(shù)后接受螺旋斷層放射治療，通過使用記憶熱塑網(wǎng)膜的固定方式可減小擺位誤差，提高了擺位的精確性，達(dá)到精確放療的目的，具有臨床上推廣使用的意義。以上學(xué)者[13-16]的分析結(jié)果與本研究結(jié)果相仿。本研究顯示：① 兩種體位固定技術(shù)在左右方向（x）、腹背方向（z）、旋轉(zhuǎn)方向（R）的擺位誤差差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；② 熱塑膜組在x、y、z三個(gè)方向的CTV-PTV靶區(qū)外擴(kuò)邊界值都控制在3 mm之內(nèi)；③ 熱塑膜組與托架組分次擺位時(shí)間分別為（4.2±2.1）min與（6.3±3.3）min（P=0.03），差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，可見一體化托架結(jié)合熱塑膜固定乳腺癌放療患者可縮短擺位時(shí)間，縮小擺位誤差，為乳腺癌的位置驗(yàn)證提供了重要保證；可進(jìn)一步縮小CTV-PTV的靶區(qū)外擴(kuò)邊界值并提高固定精度，更適合于螺旋斷層放射治療為代表的精確放療技術(shù)。分析原因，作者認(rèn)為使用乳腺托架固定技術(shù)的患者雖然可通過調(diào)節(jié)乳腺托架的各項(xiàng)位置刻度進(jìn)行乳腺托架體位固定，但其沒有能夠束縛的固定裝置，患者易產(chǎn)生不由自主地移動(dòng)誤差。而一體化托架結(jié)合熱塑膜能夠根據(jù)患者的身體曲線進(jìn)行塑形，充分貼合包裹患者身體的各個(gè)部位，具有個(gè)體化固定優(yōu)點(diǎn)。因此熱塑膜既可以適當(dāng)?shù)毓潭ㄈ榉康奈恢煤拖拗苹颊咝夭亢粑?，又可以縮小患者多重因素導(dǎo)致的身體不自主的移動(dòng)誤差。

ICRU83號(hào)報(bào)告指出，精確的體位固定技術(shù)是精確的調(diào)強(qiáng)放療技術(shù)的重要前提質(zhì)量保證[17]，它能夠最大限度地減少CTV-PTV之間的靶區(qū)外擴(kuò)邊界值，更好保護(hù)正常組織。我單位采用一體化托架結(jié)合熱塑膜固定技術(shù)固定乳腺癌患者,熱塑膜是充分貼合患者的身體曲線進(jìn)行塑形,能夠限制患者不由自主地空間位移,有效限制呼吸幅度,提高了擺位誤差精準(zhǔn)性和重復(fù)性。但在治療過程中有研究證明，熱塑膜也存在一些不足。由于熱塑膜本身物理厚度和密度的存在，使用6 MV X射線照射表面覆蓋一層帶孔熱塑膜的胸壁，相當(dāng)于在胸壁表面覆蓋了一層等效組織補(bǔ)償物，前移了6 MV X射線在皮下1.5 cm的劑量建成區(qū)，加大了皮膚輻照劑量和放射性皮膚損傷的風(fēng)險(xiǎn)。乳腺癌放療，當(dāng)皮膚輻射劑量達(dá)到60～66 Gy才有可能發(fā)生中度皮膚反應(yīng)。放療醫(yī)生在勾畫靶區(qū)時(shí)，都會(huì)將PTV限在皮下 3～5 mm。葛琴等[18]報(bào)道了乳腺癌計(jì)劃的皮膚劑量在48～52.40 Gy[18]之間，醫(yī)生與物理師進(jìn)行計(jì)劃設(shè)計(jì)和評(píng)估時(shí)都會(huì)充分考慮將皮膚輻照劑量降到皮膚的耐受劑量范圍之內(nèi)。所以乳腺癌患者放療時(shí)采用一體化體架結(jié)合熱塑膜固定技術(shù)值得廣泛應(yīng)用，因?yàn)樽畲笙薅瓤s小擺位誤差比可耐受的放射皮膚損傷更能提高乳腺癌的治療增益比。

4 結(jié)論

綜上所述，基于MVCT影像引導(dǎo)系統(tǒng)乳腺癌放療中使用一體化托架結(jié)合熱塑膜固定技術(shù)比乳腺托架固定技術(shù)擺位誤差小，可提高治療精度，同時(shí)可以縮短放療技術(shù)員的擺位時(shí)間，提高工作效率，具有更好的臨床適用性，值得推廣。