一种新型分腿固定器的设计与实现

李林涛，吴大可，王首龙，吴柯，何勇，李达，张德康

四川省肿瘤医院 放疗中心，四川成都 610041

一种新型分腿固定器的设计与实现

李林涛，吴大可，王首龙，吴柯，何勇，李达，张德康

四川省肿瘤医院 放疗中心，四川成都 610041

为了更好的固定部分使用常规体架板的盆腔肿瘤患者，本研究设计了一种分腿固定装置作为传统的体架板的补充。该分腿固定器主要由碳纤维、铝合金、皮带魔术贴、ABS工程塑料、有机玻璃等加工而成，包括碳纤维体部固定板、张合运动组件、腿部扎紧组件和滑动组件4个主要组件。该装置能够调节双腿分开程度并且利用固定带将其双腿进行固定。并且为了避免伪影产生，通过塑料螺丝将其固定在传统体架板上，该装置能够与传统体架板进行固定配合使用，在保留传统设备的基础上可以提高摆位精度，减小患者位移误差。

分腿固定装置；摆位误差；盆腔肿瘤；体位固定；宫颈癌

引言

宫颈癌是目前肿瘤比较高发病种，放疗对于宫颈癌的治疗是非常重要的治疗手段。宫颈癌的放射治疗又分为内照射和外照射，本研究主要是针对于外照射进行的研究[1-4]。目前，在进行放疗时，通常采用定位体架板对患者进行体位固定，该种定位体架板主要与体模配合固定构成。而对于放疗摆位来说，最基本也是最重要的一点就是，在治疗过程中尽可能的减小患者不必要的移动，以避免出现靶区位移过大，影响放疗计划的制定和实施。而患者的各种情况比如呼吸，肢体的位移都会导致靶区的移动[5-6]，在前期进行的预实验当中，我们发现了双腿在分开/闭拢这两种状态下会导致盆腔髋臼、股骨头、乃至宫颈会有一定的偏移（＞5 mm）目前各个公司开发的各类体架板也很多，针对腿部固定的体架板也存在，但报价昂贵，由于部分肥胖患者由于大腿根部的横截面过大，不利于传统热塑膜的固定且无法调节腿部闭合的程度[7]。医院研究体架板的项目比较少，涉及盆腔的目前未查及相关文献。鉴于此，我们设计了一种新型的盆腔肿瘤放疗定位固定装置。

1 材料与结构

1.1 材料

碳纤维、铝合金、皮带魔术贴、ABS工程塑料、有机玻璃等。

1.2 结构

该分腿固定器主要由以下四大结构构成：碳纤维体部固定板、张合运动组件、腿部扎紧组件和滑动组件。分腿固定器结构示意图，见图1。

图1 分腿固定器结构示意图

2 方法

2.1 实现方法

本分腿固定器主要应用于放射治疗方面，其可以实现对患者的体位固定，以便更加完善地进行“三精”放疗。

分腿固定器的使用状态，见图2。本分腿固定器包括体架板、连接杆、齿轮轴、齿条以及分腿固定装置。体架板用于固定患者体部，连接杆通过4颗塑料螺丝固定于体架板上。齿轮轴设置在连接杆上，并且可以作自转运动，齿轮轴与连接杆固定，齿条设置在齿轮轴相对两侧，并且两个齿条均通过连接件与齿轮轴链接。具体的说，连接杆设置在齿轮轴的转轴部分上，然后与齿条链接，对两个齿条进行稳固定位，并使两个齿条刚好与齿轮轴的齿轮部啮合，通过转动齿轮轴便可以带动两个齿条往相对或者相反的方向移动。并且为了防止齿轮轴过度转动而导致齿条脱位，在齿条上还设置有限位块，当齿条移动到限位块处时，便不再移动。

图2 分腿固定器的使用状态

2.2 使用方法

盆腔肿瘤且有放疗必要的患者在该固定体架板上仰卧或者俯卧，身体处于自然平躺状态，体架板处采用传统热塑膜固定，在体架板的下部链接分腿固定器，将双腿贴紧分腿垫块，然后用魔术贴进行固定。分腿固定装置设置为两个，分别固定在两个齿条上，并可随着齿条移动而移动。分腿固定装置用于固定患者的大腿部分，齿条移动时带动分腿固定装置移动，从而使得患者的双腿分开或者并拢，实现双腿分开程度的调整。具体的说，分腿固定装置包括固定在齿条上的分腿垫块，以及两端均固定在分腿垫块上的松紧带，分腿垫块夹住患者的大腿内侧，松紧带则是绑在患者的大腿外侧，利用松紧带的伸缩特性，可以实现固定患者粗壮不一的腿部的目的，并且为进一步加强固定的稳固性，所述分腿垫块呈圆弧形，可以与患者的大腿外形相吻合，如此便可以很好的将腿部进行固定，同时也方便调节患者双腿的距离。

此外，在齿轮轴上设置了刻度旋钮，通过选择该刻度旋钮，一方面方便转动齿轮，另一方面通过读取刻度旋钮上的刻度，可以准确得知患者双腿分开的距离，并在调节到最合适的位置后，将刻度记下，这样，患者在进行下一次摆位时，医师只需要将刻度旋钮与之前重复即可，能够保证患者双腿开合的一致性。

3 讨论

有许多研究者研究不同的方式来密闭传统的固定方式，期望降低误差，并取得了一定的效果[8-9]。分腿固定器是连接在传统体架板上的附加设备，作为传统体架板的一种补充。传统体架板在很多放疗机构要应用于盆腔肿瘤患者，而这类患者体位靠近体架板的中心，腿部部分处于自由状态，有学者使用单纯的脚踝固定装置，并且取得了有益的结果[10-11]。同时，对于减小盆腔肿瘤患者的摆位误差，许多学者也做了不同的研究，比如李兴德等[12-13]研究体重指数对摆位误差的影响，罗焕丽等[14-15]研究了肿瘤放疗中体外误差与体内误差的关联性，曹倩倩等[16]利用6D床研究了治疗床对原发宫颈癌放疗摆位误差及靶区边界的影响，这些学者的研究都为本研究具有促进作用。同一患者腿部分开和并拢两种状态下的融合图像，即本发明的理论依据，见图3。本研究同时扫描患者腿部并拢和分开的两种状态，在TPS下进行两个图像的融合，而红色的虚线表示了骨性标志物出现了较大的位移，经过测量盆腔内器官最大位移超过25 mm，这也表明如果在患者自由状态下，会出现不可接受的位移程度。而利用简易方式固定腿部后，这种靶区的位移会明显降低，具体降低的数据还在数据收集当中。根据此经验，本研究设计发明了本装置。在进一步的研究当中，会将传统体架板搭配热塑膜作为对照组，使用分腿固定器的患者组作为实验组，在IGRT的配准下进行对照试验，借以验证分腿固定器的作用。

图3 同一患者腿部分开和并拢两种状态下的融合图像

在设计过程中充分考虑了使用环境及便利程度，例如为了适应不同的体架板，我们在分腿器连接处设置了间距2 cm的固定位点共6个，每两个固定位点能够将分腿固定器固定在体架板的下方。同时为了CT扫描避免伪影，大量使用碳纤维材料，并且在连接杆连接体架板的时候使用低密度的塑料螺丝进行连接，最大程度避免了伪影的产生[17]。为了让患者在使用的时候减小不适感，在分腿垫块上使用弧形材料并且表面覆盖软胶，松紧带也采用宽度较宽的松紧带，减小单位面积皮肤受压强度，尽可能地减小患者的不适程度。并且在研发过程中我们申请了专利，专利号：CN201320638792.6_，进一步的与传统体架板、分叉体模的对照试验正在进行当中，实际效果需要待实验完成进行评估。

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Design and Implementation of a New Type of Radiotherapy Fixture Device

LI Lin-tao, WU Da-ke, WANG Shou-long, WU Ke, HE Yong, LI Da, ZHANG De-kang
Radiotherapy Center, Sichuan Cancer Hospital, Chengdu Sichuan 610041, China

In order to fix patients with pelvic cancer who use conventional fixture device, this study designed a new type of fixture device as a supplement of the conventional one. The device was made by carbon fiber, aluminum alloy, velcro strap, ABS engineering plastics, organic glass, etc., and was consist of four parts: carbon fiber body fixture device, stretch and contact movement component, leg fasten component and slip component. This device can adjust the range of leg separation and fix the leg with fixing band. To avoid the occurrence of artifact, plastic screw was used to fix it on conventional fixture device. This device can be matched with the conventional fixture device to improve setup accuracy and reduce patient displacement error.

radiotherapy fixture device; setup errors; pelvic cancer; posture fixation; cervical cancer

TH789

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2017.03.022

1674-1633(2017)03-0083-03

2016-04-12

2016-05-09

四川省卫计委课题（140102）。

张德康，主任技师，四川省肿瘤医院放疗科技师长，主要研究方向为放疗技术。

通讯作者邮箱：13980064466@163.com