不同固定技術對食管癌放射治療精度的影響

李 明，郝其杰，劉福友，許 俊

隨著腫瘤放射治療（簡稱放療）技術的發(fā)展，調強放療（intensity modulated radiation therapy，IMRT）、圖像引導下調強放療（image guided radiation therapy，IGRT）、容積旋轉調強（volumetric modulated arc therapy，VMAT） 等技術可以實現治療靶區(qū)高劑量分布與病變一致，保證了腫瘤靶區(qū)周圍正常組織少受或免受不必要的照射，從而保護患者的正常組織[1]。在食管癌放療中，危及器官（organ at risk，OAR）主要是肺、心臟和脊髓。 放射性肺炎、心臟的放射性損傷及放射性皮炎等并發(fā)癥已被證明與照射量呈正相關[2]。 食管癌放療擺位誤差的多項研究[3，4]證實擺位誤差控制是實施精確治療減少正常組織并發(fā)癥的關鍵因素。 目前，食管癌放療要求患者雙手上舉，因此其體位固定主要以三維激光燈引導真空墊+翼型板為主，在實際治療時患者容易體位移動，影響治療精度。 筆者通過改良一體板聯合頸胸膜對食管癌患者進行體位固定，應用在線紅外引導（on-line infrared positioning system，OPS）擺位，分析其對提高擺位精度的影響。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

選擇2021 年5 月至2022 年2 月行食管癌放療患者144 例，其中男性68 例，女性76 例；年齡42 ～77 歲，平均年齡60.5 歲（標準差13.4 歲）；臨床分期Ⅰ期42 例，Ⅱ期65 例，Ⅲ期37 例。 所有患者均經過醫(yī)院倫理委員會批準并簽署知情同意書。

選擇標準：①病理學證實食管癌，食管無穿孔或大出血；②卡氏功能評分≥80 分；③患者既往無胸部放療史，無嚴重器官功能障礙，患者對放療有良好的依從性。

排除標準：①有放療禁忌證；②雙手不能上舉；③嚴重駝背及脊柱側彎。

將患者隨機分為試驗組與對照組， 試驗組采用OPS 改良一體板聯合頸胸膜固定，對照組患者采用三維激光燈引導真空墊+ 翼型板固定，每組72 例。 試驗組男性33 例，女性39 例；年齡42 ～77 歲，平均年齡62.0 歲（標準差11.2 歲）；臨床分期Ⅰ期22 例，Ⅱ期32 例，Ⅲ期18 例。 對照組男性35 例，女性37 例；年齡44 ～72 歲，平均年齡59.0 歲（標準差14.3 歲）；臨床分期Ⅰ期20 例，Ⅱ期33 例，Ⅲ期19 例。

兩組患者性別、年齡、臨床分期比較，差異均無統計學意義（P＞0.05）。

1.2 方法

1.2.1 改良一體板聯合頸胸膜固定方法

改良一體板可通過加長常規(guī)頭頸肩面罩底板、加裝體板卡槽與手部抓桿，使其能夠對頭、頸、胸、腹，盆等部位進行固定。 食管癌放療患者固定器制作時，患者仰臥于改良一體板上，調節(jié)頭枕型號使頭部處于舒適體位；根據患者體型調整手部抓桿位置使患者上肢自然、舒適外展；將頸胸膜燙軟對患者體位進行固定，待其完全冷卻后取下并安裝紅外定位小球，制作好的頸胸膜放置1 ～2 d 方可定位。 見圖1。

圖1 運用改良一體板聯合頸胸膜固定食管癌患者示意圖Fig. 1 Schematic diagram on -line infrared guided modified integrated plate combined with cervical pleural fixation in patient with esophageal carcinoma

1.2.2 CT 模擬定位

患者行CT 模擬定位前，予食管吞鋇檢查評估食管黏膜破壞長度。 運用荷蘭飛利浦BrillianceTMBig Bore CT 模擬定位機進行定位掃描， 掃描層厚5 mm，電壓120 kV，掃描范圍上界為下頜骨下緣，下界肝臟下緣，將掃描定位CT 圖像傳送至放療計劃系統中。

1.2.3 放療計劃設計

通過定位CT 與PET-CT、MRI 影像進行融合勾畫靶區(qū)與正常組織。Monaco 放療計劃系統（treatment planning system，TPS） 對患者的原發(fā)灶和淋巴引流區(qū)域采取IMRT 或VMAT 放療技術。 腫瘤靶區(qū)（gross tumor volume，GTV）由原發(fā)灶（primary gross tumor volume，GTVp）和轉移淋巴結（lymph node gross tumor volume，GTVn）組成。臨床靶區(qū)（clinical target volume，CTV）為GTVp 前后、 左右外放5 ～6 mm， 上下外放30 mm，GTVn 各方向外放5 ～6 mm，并根據靶區(qū)外放后情況做適當調整[5]。計劃靶區(qū)（planning target volume，PTV）為CTV 向外放10 mm。 正常組織劑量限值： 脊髓Dmax ＜45 Gy，心臟V40＜30%，肺V20＜30%，肝臟的V30＜30%。

1.2.4 放療擺位

擺位時，試驗組患者平躺于改良一體板上、雙手上舉握固定桿，通過調整患者體位使體表標記線與改良一體板相對刻度位置重合， 并通過OPS 確認治療中心。 對照組患者進行真空墊+翼型板常規(guī)擺位后，通過三維激光燈確認治療中心。 所有患者通過Elekta Synergy 直線加速器機架旋轉360°進行錐形束CT（cone beam CT，CBCT）圖像掃描，掃描電壓125 kV，掃描電流1 035 mAs，標準掃描劑量1.54 cGy，對照組與試驗組CBCT 各72 次。

1.2.5 擺位誤差測量

借助X 射線容積成像系統并參考楊定強等[6]對胸部放療患者采取氣管隆嵴結合主動脈弓為匹配點可以提高配準精度的觀點，結合GTV、重要器官、骨結構等進行匹配，得到六維方向的擺位誤差分別以平移-X、平移-Y、平移-Z、旋轉-X、旋轉-Y、旋轉-Z表示。 設定平移誤差T≤5 mm、旋轉誤差R≤3°為允許誤差范圍，對未在允許范圍內的擺位誤差通過移床或重新擺位進行糾正后方可治療。

1.3 統計學方法

應用SPSSAU 軟件進行統計分析。計量資料呈正態(tài)分布，采用t檢驗，以均數± 標準差表示；呈偏態(tài)分布，采用非參數檢驗，以中位數和四分位數間距表示。P＜0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 正態(tài)性檢驗

N＞50，采用Kolmogorov-Smirnov 進行正態(tài)性檢驗。 入組數據均成正態(tài)分布（P＞0.05）。

2.2 擺位平移誤差比較

試驗組平移誤差在X、Y、Z軸向分別為 （1.76±0.99）mm、（1.45±0.78）mm、（1.38±0.81）mm， 最大值分別為3.5 mm、3.7 mm、5.2 mm，驗證通過率分別為98.61%、100.00%、98.61%。 對照組平移誤差在X、Y、Z軸向分別為（1.95±1.07）mm、（2.08±1.40）mm、（2.23 ± 1.08） mm； 最大值分別為5.5 mm、6.4 mm、5.3 mm； 驗證通過率分別為97.22 %、93.06 %、97.22 %。 試驗組與對照組擺位平移誤差比較， 在X軸向差異無統計學意義（P＞0.05），在Y、Z軸向差異有統計學意義（P＜0.05）。 見圖2、表1。

表1 試驗組與對照組擺位平移誤差比較Tab. 1 Comparison of translational set -up error between experimental group and control group

圖2 試驗組與對照組擺位平移誤差箱線圖Fig. 2 Box charts of translational set-up error of experimental group and control group

2.3 擺位旋轉誤差比較

試驗組旋轉誤差在X、Y、Z軸向分別為 （1.37±0.90）°、（1.25 ± 0.78）°、（1.39 ± 0.90）°， 最大值分別為2.5°、3.6°、3.7°， 驗證通過率分別為98.61 %、100.00 %、97.22 %。 對照組旋轉誤差在X、Y、Z軸向分別為 （1.76 ± 0.86）°、（1.60 ± 0.78）°、（1.64 ±1.01）°，最大值分別為3.8°、3.4°、4.0°，驗證通過率分別為95.83%、98.61%、97.22%。 試驗組與對照組擺位旋轉誤差比較， 在Z軸向差異無統計學意義（P＞0.05），在X、Y軸向差異有統計學意義（P＜0.05）。 見圖3、表2。

表2 試驗組與對照組擺位旋轉誤差比較Tab.2 Comparison of rotation set-up error between experimental group and control group

圖3 試驗組與對照組擺位旋轉誤差箱線圖Fig. 3 Box charts of rotation set-up error of experimental group and control group

3 討論

在腫瘤放療中，擺位誤差是影響治療靶區(qū)精度的關鍵因素， 較大的擺位誤差不但會降低治療效果，而且會增加腫瘤復發(fā)和放療并發(fā)癥的風險。放療擺位誤差分為系統誤差和隨機誤差，現有研究[7～9]表明系統誤差會導致靶區(qū)劑量曲線偏移，隨機誤差則造成靶區(qū)邊緣劑量模糊。食管癌患者放療通過CBCT 對治療擺位誤差進行驗證，來減少隨機擺位誤差，然而每次治療前進行CBCT 不但會造成患者因成像劑量增加輻射致癌的風險，還會使驗證球管老化，增加機器故障率。OPS 作為一種非侵入性驗證、引導擺位技術，通過在患者熱塑膜上安裝6 個紅外反光定位球，借助TPS得到反光定位球與治療中心之間的幾何位置關系。治療時，OPS 實時測量出反光定位球坐標值， 計算出擺位誤差，從而實現擺位驗證及引導。 OPS 在鼻咽癌放療中應用研究[10～13]表明其可以提高治療擺位精度和降低CBCT 使用頻率，但在食管癌放療中應用未見報道。

目前，食管癌固定方式主要以體膜、真空墊+ 翼型板、頭頸肩面罩固定為主。 張文陸等[14]通過體膜固定與頭部U 型面膜聯合體膜固定比較認為， 頭部U型面膜聯合體膜固定能夠提高患者頭腳方向的擺位精度；魏文存等[15]研究表明，頭頸肩面罩固定比單純體膜固定利于提高胸部腫瘤放療患者治療精度；由此可見，在食管癌放療中通過對患者頭部固定能夠提高治療準確度。 姜樹坤等[16]研究認為，翼型板聯合真空墊固定效果比單一真空墊、體膜更好；相關研究[17，18]證實運用熱塑膜對食管癌患者體部及手臂進行固定的擺位重復性與準確性更高；因此，通過對患者手臂上舉固定能夠減少擺位誤差及手臂照射劑量。結合頭頸肩固定頭部、翼型板固定手臂、體膜固定體部等優(yōu)點，筆者研究通過改良一體板聯合頸胸膜對頭、頸、胸及手臂進行固定， 既符合食管癌放療位置固定要求，又可以在頸胸膜上加裝紅外定位小球來引導擺位，研究結果表明其擺位誤差和旋轉誤差在X、Y、Z軸向均值分別為1.76 mm、1.45 mm、1.38 mm、1.37°、1.25°、1.39°，不但小于筆者研究的翼型板+ 真空墊固定組，而且好于姜樹坤等研究。 然而，運用OPS 改良一體板聯合頸胸膜進行體位固定需要注意：①OPS 容易受頸胸膜變形影響； ②患者治療線都在患者頸胸膜上，定位時務必使患者處于放松狀態(tài)以免影響治療擺位；③定位時，需要確定患者與改良一體板相對位置；④放療療程漫長，需要對患者體質指數進行監(jiān)控；⑤需要定期對固定器材進行質控評估。

綜上所述，OPS 引導下食管癌放療患者采用改良一體板聯合頸胸膜進行體位固定能夠減少擺位誤差，提高擺位穩(wěn)定性，減少CBCT 應用次數，有利于患者治療準確實施。