头体一体式固定板在全中枢放射治疗中的应用研究*

刘玉连 赵徵鑫 罗日顺 吴 伟 戴 鹏 张文艺 焦 玲*

头体一体式固定板在全中枢放射治疗中的应用研究*

刘玉连①赵徵鑫①罗日顺②吴 伟②戴 鹏②张文艺①焦 玲①*

目的：评估头体一体式固定板在全中枢放射治疗(CSI)中的应用。方法：回顾性分析43例使用头体一体式固定板进行全中枢放射治疗的患者，在治疗过程中将扫描图像与数字重建放射影像(DRR)进行配准，其中包括头颈段、胸段和腰骶段3部位图像，自动配准调整患者在X轴、Y轴和Z轴方向的摆位误差，并采用SPSS 22.0软件进行数据分析。结果：头颈段、胸段和腰骶段X轴摆位误差分别为(0.122±0.120) cm、(0.074±0.211) cm和(0.083±0.096) cm；Y轴摆位误差分别为(0.202±0.154) cm、(0.236±0.175) cm和(0.283±0.187) cm；Z轴摆位误差为(0.136±0.127) cm、(0.249±0.472) cm和(0.272±0.211) cm，3个方向均小于临床设定误差范围(头0.3 cm，体0.5 cm)，差异具有统计学意义，头颈段(t=-13.091，t=-5.598，t=-11.423；P＜0.05)；胸段(t=-17.814，t=-13.325，t=-4.699；P＜0.05)；腰骶段(t=-33.632，t=-8.974，t=-8.390；P＜0.05)。儿童与成人头颈段、胸段和腰骶段3部位的X轴、Y轴和Z轴3个方向比较均无差异，头颈段(t=0.698，t=1.028，t=1.691；P＞0.05)；脊髓段(t=1.376，t=0.469，t=1.179；P＞0.05)。头颈段、胸段和腰骶段两两比较中，X轴方向无差异(F=2.035，P＞0.05)，Y轴、Z轴方向差异有统计学意义(F=3.777，F=3.895；P＜0.05)。结论：在CSI中应用头体一体式固定板新方法对患者进行仰卧体位固定，其摆位误差小，操作方便，患者顺从度和舒适度明显提高，儿童及成人均可使用。

全脑脊髓照射；一体式固定板；仰卧位；图像配准；放射治疗

刘玉连,女,(1988- ),硕士研究生，助理工程师。北京协和医学院 中国医学科学院放射医学研究所，研究方向：辐射防护。

The evaluation of integrated head-body board in craniospinal irradiation

[First-author’s address] Institute of Radiation Medicine, Chinese Academy of Medical Sciences and Peking Union Medical College, Tianjin 300192, China.

全脑全脊髓放射治疗(craniospinal irradiation，CSI)技术在肿瘤放射治疗中应用较为广泛，临床上主要用于髓母细胞瘤、松果体区生殖细胞瘤、分化差的室管膜瘤以及有脑脊液播散或种植的中枢神经系统恶性淋巴瘤等颅内肿瘤，是一种较为复杂的放射治疗技术。临床常用的放射治疗定位装置是俯卧位、带有船型枕的固定板或仰卧位及头体分体式固定板，其操作复杂，摆位重复性较差，且CSI时照射野较多、时间较长，尤其是儿童患者，放射治疗过程中不易配合而导致降低治疗精确度，增加工作人员的治疗难度。为此，本研究使用头体一体式固定板(即“一体板”)进行摆位固定，研究分析摆位误差数据，探讨该板在CSI治疗应用中的优势和特点。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2015年1月至2016年5月在广东三九脑科医院进行CSI治疗的43例患者的临床资料，其中儿童患者21例，成人患者22例。儿童患者中男性13例，女性8例，年龄0～14岁；成人患者中男性15例，女性7例，年龄14～59岁；平均年龄16.6岁。回顾性分析治疗过程中患者在X轴(垂直方向)、Y轴(纵轴方向)及Z轴(横轴方向)方向的摆位误差。

1.2 仪器设备

采用Simens大孔径CT模拟定位系统(德国西门子公司)、Varian Eclips TPS 11.0、Varian Unique放射治疗系统(美国瓦里安有限公司)、头体一体式固定板(美国博医来公司)、真空袋、热塑头模及体膜(广州科莱瑞迪医疗器材股份有限公司)，如图1所示。

图1 体位固定方式及头体一体式固定板示图

1.3 体位固定方法

放射治疗过程中患者均采用仰卧位，一体板固定。根据激光灯线，将一体板置于CT床面正中，再将真空袋放于一体板适当位置。患者仰卧于真空袋上，双上臂伸直置于身体两侧，肩部放松，两肩齐平，两侧外耳孔等高，使体中线与床轴一致，真空袋充分吸气，分别用热塑头模及体膜固定体位。取头部和胸部两组标记点，标记处贴上铅点后于Simens大孔径CT定位机下行CT扫描，其层厚为5 mm，扫描范围为头皮至坐骨结节下1 cm。

1.4 靶区勾画

扫描图像网络传输至Varian医师工作站。①在CT图像上逐层勾画全中枢临床靶区(clinical target volume，CTV)，考虑摆位误差及系统误差，将全脑CTV各方向均匀外扩3 mm，全脊髓CTV各方向外扩5 mm为计划靶区(planing target volume，PTV)，危及器官包括眼球、晶状体、视神经、腮腺、肺、肾脏、胃、肝脏、心脏及膀胱等；②三维适形放射治疗(three dimensional conformal radiation therapy，3D-CRT)计划，全脑机架左右对穿布野900和2700，胸段脊髓机架1800和床脚00布野，腰骶段脊髓机架1900和床脚900布野；③调强放射治疗(intensity modulated radiation therapy，IMRT)计划全脑机架左右对穿布野和一个额叶补量的机架330，床脚900野，脊髓胸段和腰骶段分别机架1500和2200布野。根据患者情况，全脑全脊髓分次剂量为1.6～2.0 Gy，全中枢总剂量24～36 Gy。

1.5 记录摆位误差

首次治疗前，获取CT兆伏级电子射野影像系统(electronic portal imaging device，EPID)扫描图像，并将扫描图像与数字化重建影像(digitally reconstructed radiograph，DRR)进行配准，包括头颈段、胸段和腰骶段3部位图像，自动配准调整患者在X轴、Y轴及Z轴的摆位误差，以骨性标志为参考，并记录各个方向的误差值。每位患者每周获取一次EPID数据并记录。

1.6 统计学方法

使用IBM SPSS Statistics 22.0统计软件进行统计学分析。将所有数据绝对值与临床设定误差范围比较(头颈部0.3 cm，体部0.5 cm)，采用单样本t检验；成人与儿童比较采用独立样本t检验；头、胸段脊髓和腰骶段脊髓的X轴、Y轴和Z轴数值两两比较，采用单因素方差分析，其中在X轴、Y轴方向方差齐性，采用LSD方法，Z轴方向方差不齐性，采用Dunnett T3方法。计数资料数据以均数±标准差(x-±s)表示，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

对43例患者分别于治疗前行头颈段、胸段和腰骶段3部位EPID扫描，每周一次，共获取78组数据。使用一体板进行定位治疗，其摆位误差小于临床应用规定误差范围。

(1)头颈段的X轴、Y轴和Z轴3个方向的摆位误差分别为(0.122±0.120)cm、(0.202±0.154)cm和(0.136±0.127)cm，与临床应用规定误差比较差异有统计学意义(t=-13.091，t=-5.598，t=-11.423；P＜0.05)，见表1。

表1 头颈段摆位误差(±s，cm)

表1 头颈段摆位误差(±s，cm)

头颈段X轴Y轴Z轴误差 0.122±0.1200.202±0.1540.136±0.127 t值 -13.091-5.598-11.423 P值 ＜0.001*＜0.001*＜0.001*95%CI-0.205～-0.151-0.132～-0.063-0.193～-0.136

(2)胸段的X轴、Y轴和Z轴3个方向的摆位误差分别为(0.074±0.211) cm、(0.236±0.175) cm和(0.249±0.472)cm，与临床应用规定误差比较差异有统计学意义(t=-17.814，t=-13.325，t=-4.699；P＜0.05)，见表2。

表2 胸段脊髓摆位误差±s，cm)

表2 胸段脊髓摆位误差±s，cm)

?

(3)腰骶段的X轴、Y轴和Z轴3个方向的摆位误差分别为(0.083±0.096)cm、(0.283±0.187)cm和(0.272±0.211)cm，与临床应用规定误差比较差异有统计学意义(t=-33.632，t=-8.974，t=-8.390；P＜0.05)，见表3。

表3 腰骶段脊髓摆位误差(±s，cm)

表3 腰骶段脊髓摆位误差(±s，cm)

腰骶段X轴Y轴Z轴误差 0.083±0.0960.283±0.1870.272±0.211t值-33.632-8.974-8.390 P值 ＜0.001*＜0.001*＜0.001*95%CI-0.442～-0.392-0.265～-0.168-0.283～-0.174

(4)成年人与儿童头颈段的X轴、Y轴和Z轴3个方向的摆位误差比较，其差异无统计学意义(t=0.698，t=1.028，t＝1.691；P＞0.05)，见表4。

(5)成年人与儿童脊髓段的X轴、Y轴和Z轴3个方向的摆位误差比较，差异无统计学意义(t=1.376，t=0.469，t＝1.179；P＞0.05)，见表5。

表4 成年人与儿童头颈段数据对比(±s，cm)

表4 成年人与儿童头颈段数据对比(±s，cm)

头颈段 例X轴Y轴Z轴成人 210.113±0.1180.220±0.1620.113±0.099儿童 220.131±0.1230.184±0.1440.161±0.148 t值 0.6981.0281.691 P值 0.4870.3070.095 95%CI-0.074～0.035-0.034～0.105-0.105～0.009

表5 成年人与儿童脊髓段数据对比(±s，cm)

表5 成年人与儿童脊髓段数据对比(±s，cm)

脊髓段 例X轴Y轴Z轴成人 210.043±0.1060.245±0.1950.310±0.636儿童 220.108±0.2800.226±0.1540.184±0.170 t值 1.3760.4691.179 P值 0.1730.6410.242 95%CI-0.160～0.029-0.061～0.098-0.087～0.338

(6)头颈、胸段和腰骶段脊髓3段的X轴、Y轴及Z轴两两对比，X轴、Y轴数据方差齐性，Z轴数据方差不齐性，X轴方向3段部位误差比较，其差异无统计学意义(F＝2.035，P＞0.05)；Y轴和Z轴方向3段部位误差比较，其差异有统计学意义(F=3.777，F=3.895；P＜0.05)，见表6。

表6 三个轴位的误差比较(±s，cm)

表6 三个轴位的误差比较(±s，cm)

?

(7)全中枢在X轴方向的摆位误差更小，波动范围更窄；在Y轴方向摆位误差较其他两方向更大，波动范围最宽；Z轴介于两者之间。成年人与儿童在3个部位的摆位误差无显著差别，如图2所示。

图2 各段误差柱形图与箱体图

3 讨论

全中枢靶区范围大，不同部位脊髓深度不同，通常行全中枢放射治疗的患者多为儿童或青少年，保持相对固定的体位较困难，因此，不稳定的放射治疗体位固定系统可能会给患者造成严重和不可逆的损伤，甚至威胁到生命。目前，多数临床研究集中在如何改善放射治疗计划的设计及应用新的放射治疗技术，而随着精确放射治疗技术的进步，尤其是图像引导放射治疗技术的应用，精确摆位的重要性已受到越来越多的重视[3]。

本研究对43例使用一体板实施CSI的患者在治疗过程中各个方向的摆位误差数据的绝对值进行分析发现，采用一体板将头、体部分在同一板上进行固定，可减少分板间的位移误差，予以真空袋和热塑膜定型辅助，有效限制患者脊髓移位。仰卧位相对传统俯卧位更舒适，患者可长时间耐受，配合度进一步提高。数据显示，头颈段、胸段及腰骶段X轴、Y轴和Z轴3个方向均优于临床应用规定误差范围。尤其对于体部，分次间的摆位重复性很差，此板根据患者最舒适的体位一体定位成型，治疗过程中极大减少了摆位误差。 其中21例成年患者与22例儿童患者在X轴、Y轴和Z轴3个方向无显著性差异，头体一体式固定板均可应用于成年人及儿童。

本研究分析发现，行CSI治疗的患者，头部、胸段脊髓及腰骶段脊髓均在Y轴方向摆位误差较其他两方向更大一些，波动范围最大。推断这种现象的原因是治疗过程中，摆位仅参考患者皮肤上的摆位标记，此标记易难长期保留，不断人工补画，而不断重复描画极易出现误差；此外，定位中缺乏一个固定前后左右方向的卡位，如体部立体定向放射治疗(stereotactic body radiation therapy， SBRT)定位，因为有腹压板所以摆位更精确，考虑如果将此方法应用于全中枢的定位治疗中，可能会获得更加精确的摆位，值得进一步研究。

本研究中出现个别患者摆位误差＞1.0 cm，这种情况主要出现在较为躁动的儿童或者体型较胖的成年患者中。后续治疗中，引入系统性儿童心理干预，使得捆绑被动式治疗转化成主动配合型治疗，以成功解决此问题；成年人体型较胖，也会严重影响摆位的精准性，临床实践过程中发现，较瘦的患者在治疗过程中多次摆位均很精确，而体型肥胖者由于皮下脂肪层较厚，体表摆位标记易被牵拉，导致摆位困难，验证结果不佳，后续将进一步研究体重与摆位误差的相关性。

4 结语

头体一体式体位固定板更一体化、高精度化，是一种较为理想的CSI定位治疗装置，较传统分体式定位板，该板可实现头颈部和体部一次定位[3]。此外，该板中央有多个卡位，以便真空袋的固定，两侧附有标尺相配合，使得定位和治疗更精确化。一体板在CSI的摆位误差均在临床规定范围内，且精度高，与传统CSI治疗方式相比较，更利于在临床中定位治疗。

[1]Pai Panandiker A，Ning H，Likhacheva A，et al. Craniospinal irradiation with spinal IMRT to improve target homogeneity[J].Int J Radiat Oncol Biol Phys，2007，68(5)：1402-1409.

[2]徐韬，古模发，李群，等.一种新型全脑全脊髓放疗技术[J].中国神经肿瘤杂志，2008，6(1)：48-51.

[3]孟玲玲，解传滨，俞伟，等.头体一体式体位固定板在全中枢螺旋断层放射治疗中的应用[J].中国医学装备，2014，11(9)：52-55.

[4]Sharma DS，Gupta T，Jalali R，et al.Highprecision radiotherapy for craniospinal irradiation：Evaluation of three-dimensional conformal radiotherapy，intensity-modulated radiation therapy and helical TomoTherapy[J]. Br.J Radiol，2009，82(984)：1000-1009.

[5]杨美玲，黎静，李志强，等.螺旋断层放疗与常规放疗在全脑全脊髓照射中的剂量学比较[J].临床肿瘤学杂志，2014，19(8)：718-722.

[6]文婷，李志强，张晋建，等.改进全脑全脊髓螺旋断层放射治疗计划研究[J].中国医学物理学杂志，2012，29(6)：3737-3741.

[7]曲宝林，杜镭，徐寿平，等.生殖细胞瘤全中枢螺旋断层放疗的近期临床观察[J].解放军医学院学报，2015，36(1)：66-70.

[8]Parker W，Filion E，Roberge D，et al.Intensitymodulated radiotherapy for craniospinal irradiation：target volume considerations，dose constraints and competing risks[J]. Int J Radiat Oncol Biol Phys，2007，69(1)：251-257.

[9]Bauman G，Wong E，Trenka K，et al.A simple technique for craniospinal radiotherapy in the supine position[J].Radiother Oncol，2006，80(3)：394.

[10]Hall EJ，Wuu CS.Radiation-induced second cancers：the impact of 3DCRT and IMRT[J].Int J Radiat Oncol Biol Phys，2003，56(1)：83-88.

[11]于红，夏云飞，王岩，等.全中枢放疗精确定位的CT模拟技术[J].中国神经肿瘤杂志，2008，6(4)：279-281.

[12]谢秋英，石锦平，张利文，等.全中枢神经系统调强放疗技术的应用[J].实用癌症杂志，2014，29(6)：712-715.

[13]付学海，石梅，肖锋，等.全脑全脊髓放疗不同照射方式的疗效[J].现代肿瘤医学，2011，19(12)：2417-2420.

[14]侯栋梁，房彤，宋丽楠，等.儿童松果体母细胞瘤术后全脑全脊髓放疗的疗效及预后分析[J].中国肿瘤临床，2016，43(7)：298-301.

[15]杨美玲，黎静.全中枢放疗的进展[J].医学综述，2014，20(2)：276-279.

/LIU Yu-lian ZHAO Zhi-xin, LUO Ri-shun, et al//
China Medical Equipment,2017,14(3):20-23.

,

Objective: To research and evaluate the application of integrated head-body board in craniospinal irradiation (CSI). Methods: To retrospectively analyze the treatment results of craniospinal irradiation for 43 patients (21 cases were children patients, 0-14 years old; 22 cases were adult patients, ＞14 years old) used integrated head-body board. During therapeutic process, the registration of the scan image and digitally reconstructed radiograph were applied, which included three parts: head and neck segment, chest segment and lumbosacral segment. And the position errors of X-axe, Y-axe and Z-axe were adjusted by automatic registration. The data of positioning error during the treatment were analyzed by SPSS 22.0. Results: All of positioning errors in patient using head-body board were less than clinical setting error range(headneck 0.3cm, body 0.5cm), X direction errors of three segments were (0.122±0.120), (0.074±0.211) and (0.083±0.096) cm, respectively; Y direction errors of three segments were (0.202±0.154), (0.236±0.175) and (0.283±0.187)cm, respectively; Z direction errors of three segments were (0.136±0.127), (0.249±0.472) and (0.272±0.211)cm, respectively; and all of the differences between every positioning error of every segment and corresponding clinical setting error had statistical significance: head-neck segment(t=-13.091, t=-5.598, t=-11.423; P＜0.05); chest segment(t=-17.814, t=-13.325, t=-4.699; P＜0.05); lumbosacral segment(t=-33.632, t=-8.974, t=-8.390; P＜0.05). All of the differences of head-neck and spinal segment between children and adults didn't have statistical significance: head and neck segment(t=0.698, t=1.028, t=1.691; P＞0.05), spinal segment(t=1.376, t=0.469, t=1.179; P＞0.05); the comparison between any two means of X-axes for different segment between children and adults didn't have statistical significance (F=2.035, P＞0.05), while Y-axes and Z-axes had statistical significance (F=3.777, P=0.024; F=3.895, P=0.022). Conclusion: In craniospinal irradiation, using the new measure to fix the supine position can achieve lower positioning error, convenient operation, and more compliance and comfort, at the same time, this measure is suitable for both of children and adult. Therefore, it is worthy in popularization and application for the clinical work.

Craniospinal irradiation; Head-body board; Supine position; Image registration; Radiotherapy

1672-8270(2017)03-0020-04

R816.1

A

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2017.03.005

2016-10-26

天津市自然科学基金重点项目(16JCZDJC36100)“核医学诊疗中医患人员及周围环境的辐射防护研究”；中国医学科学院“中央级公益类科研院所基本科研业务费”(2016ZX310077)“核事故应急监测系统的建立与辐射应急关键技术的研究”

①北京协和医学院 中国医学科学院放射医学研究所 天津 300192

②广东三九脑科医院肿瘤综合治疗中心 广东 广州 510510

*通讯作者：jiaoling@irm-cams.ac.cn