三种头部固定技术在颅内肿瘤放射治疗中摆位误差的比较研究

罗日顺 戴 鹏 张 平 周巧敏 金 健 蔡林波*

近年来，随着医疗技术的迅猛发展，肿瘤的放射治疗已经进入“精确定位、精确计划、精确照射”的三精时代[1-2]。体位固定贯穿放射治疗始末， 也是最基本的环节，治疗期间需要多次摆位，其准确性和重复性直接影响到治疗的摆位误差，以及治疗效果的优劣[3-4]。

由于头部结构相对复杂，肿瘤往往临近重要的正常器官(如脑干、视神经、视交叉等)，如何保证给予肿瘤区域足够且精确的治疗剂量，并降低周围正常组织和器官的受照剂量成为治疗成功的关键。临床研究发现，3%～5%的剂量误差就有可能使原发灶失控或并发症增加，因此体位固定技术对于保证摆位精度尤显重要[5-6]。本研究将对颅内肿瘤放射治疗的固定效果进行回顾性分析，比较3种固定技术的精确性。

1 资料与方法

1.1 病例资料

随机抽取2015年5月至2017年5月广东三九脑科医院94例经影像学和病理学证实的行放射治疗的颅内肿瘤患者，其中男性51例，女性43例，年龄3～80岁，中位年龄为35.5岁。94例患者按照体位固定技术的不同将其分为三组:采用头颈肩板+真空袋+头颈肩热塑膜固定的患者为头颈肩组(34例)[7-9]；采用Brainlab头架+热塑头膜固定的患者为无鼻托组(30例)；采用Brainlab头架+鼻托+热塑头膜固定的患者为鼻托组(30例)。三组患者在年龄、性别等方面相比无差异，具有可比性。所有患者均签署知情同意书。

1.2 仪器设备

大孔径模拟定位CT(德国西门子公司)，Eclipse TPS 11.0、Varian Unique直线加速器(美国瓦里安公司)，一体式头架、头枕(德国博医来公司)，头颈肩板、头颈肩热塑膜及热塑头模(广州科莱瑞迪公司)，真空袋，LAP激光系统，数字电热恒温水箱(如图1所示)。

图1 体位固定装置示图

1.3 定位方法

制膜前对患者进行宣教，嘱自然放松，保持固定体位。

(1)头颈肩组。①将真空垫放气均匀平抹，对齐置于头颈肩定位板上；②患者脱掉上衣仰卧正躺于真空垫，双手自然置于体侧，塑形真空垫；③将头颈肩膜放置水温为65～70 ℃的数字电热恒温水箱中2～3 min，待透明软化后取出，迅速将膜覆于患者头颈部，均匀拉伸并固定于定位板上，轻微按压面膜表面，塑形患者额、鼻、外耳孔等体表标记，等待30 min冷却成型；④贴标签并注明患者姓名和定位日期。

(2)无鼻托组。①患者平躺，头部置于Brainlab头架专用枕上，调整位置使其舒适并保持身体在一条线上；②嘱患者坐起并不再挪动位置，取出提前浸泡热水浴的底膜，对齐两侧板孔并覆盖在头枕上，在膜上放置一层塑料薄膜后让患者平躺，将其头部摆正后覆盖中间膜，两边卡孔对齐固定，取出第三块膜均匀拉伸一定宽度后放置患者头面部，将三层膜的边条用卡扣固定，按压面膜表面， 塑形患者额、鼻、外耳孔等体表标记，待30 min后自然冷却成型[10]。

(3)鼻托组。制作方法同无鼻托组，唯一不同的是在中间膜放置好后，将透明软化的颗粒塑成倒“T”字型放置于鼻翼端至两侧眉弓连线中间区域，使其与鼻部适型。

1.4 定位图像采集

面膜制作好后，安排患者至模拟定位CT室扫描。设置各项扫描参数，扫描和重建层厚为2 mm，扫描方式为平扫，扫描范围为颅顶至第二颈椎；CT扫描图像传输至Varian Eclipse TPS 11.0计划系统，由医生勾画靶区和危及器官，物理师制做放射治疗计划，最后将患者治疗计划及数字重建图像(digitally reconstructed radiograph，DRR)传输至Varian Unique直线加速器。

1.5 治疗验证

(1)治疗摆位。核对患者资料，按照患者定位时所用的底板和面膜固定患者于治疗床上，按CT定位时确定的“十”字线摆位，依据计划给出的移床值正确复位至治疗中心。标记好新的治疗“十”字中心，供每次治疗摆位时使用。

(2)拍片验证。采用直线加速器自带的电子射野影像系统(electronic portal imaging device，EPID)拍摄0°野和90°野验证片，范围匹配为整个头颅到第二颈椎，通过骨性匹配方式和2D/2D模式自动获取验证片与DRR图的误差，得到腹背方向(VRT)、头脚方向(LNG)及左右方向(LAT)的误差值，由医生确认匹配结果，主要以颅骨、硬腭、鼻中隔、眼眶等骨性解剖结构为参照，误差在允许范围内(≤2 mm)方可给予治疗。

表1 三组各方向误差分布情况[%(例)]

1.6 数据收集

从Eclipse11.0(VARIAN 美国)计划系统中调取患者的首次治疗验证片，通过骨性配准自动匹配获取验证片与DRR图的误差值，得到VRT、LNG及LAT的误差值共94例282个。

1.7 统计学方法

所有数据均采用SPSS 17.0软件进行统计学分析，数据用均数±标准差(x-±s)表示。数据符合正态分布，采用单因素方差分析；数据不符合正态分布时，采用非参数检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 各方向误差分布情况

每组在各方向误差分布情况显示，无鼻托组在LAT方向上误差均≤1 mm，优于其他两组；三组所有的误差中95%的误差值≤2 mm和5%的误差≥3 mm，见表1，如图2所示。

表2 三组各方向误差比较(±s，cm)

表2 三组各方向误差比较(±s，cm)

注：表中VRT为腹背方向、LNG为头脚方向、LAT为左右方向；a为头颈肩组与无鼻托组比较P=0.000；b为鼻托组与无鼻托组比较P=0.033；c为鼻托组与头颈肩组比较P=0.140。

组别 例数 VRT LNG LAT无鼻托组 30 0.06±0.08 0.08±0.10 0.03±0.05头颈肩组 34 0.07±0.09 0.11±0.12 0.10±0.09a鼻托组 30 0.07±0.08 0.12±0.10 0.07±0.07bc F值 0.267 0.966 6.968 P值 0.477 0.329 0.002

图2 三组误差程度分布情况饼状图

2.2 组间比较结果

结果显示，3组间在VRT和LNG方向上的误差无明显差异(F=0.267，F=0.966；P＞0.05)；在LAT方向上无鼻托组误差小于其他两组，差异有统计学意义(F=6.968，P＜0.05)，其中鼻托组误差相较头颈肩组有减小的趋势，但尚无统计学差异，见表2。

3 讨论

摆位误差由多种因素造成，包括系统误差和随机误差。体位固定方式是其中重要的影响因素之一，本研究采用EPID对患者放射治疗前摆位误差进行校正。

EPID是一种二维放射治疗影像引导技术，可以获得射野图像，空间和组织分辨力均较好，可在线矫正、验证射野的大小、形状、位置和患者的摆位，有效减少因摆位对放射治疗带来的误差，提高放射治疗的精确度[11]；同时具有操作简便、快速及经济的优势。唯一不足是精度只能达到毫米级。

有关文献报道，在头颈部肿瘤平移摆位误差研究中，自动配准(骨性配准和灰度值配准)与手动配准3种配准方式下差异无统计学意义，旋转对靶区剂量改变很小，可以忽略，由此造成的影响也很小[12-13]。因此，本研究未讨论旋转误差，只比较三种固定技术在3个方向上的平移误差，所有匹配误差值均在0度床角下自动匹配所得，其结果显示，所有方向中有95%的误差值≤2 mm，这与一些关于头颈部肿瘤的放疗摆位误差研究的文献报道基本吻合，表明本研究中3种固定技术都起到了良好的固定效果[14-15]。然而，仍有5%的误差值达到3～4 mm，分析原因可能为:①制模时均通过肉眼判断患者体位是否在一直线上，由此可能个别患者是在被动体位下完成的；②膜的冷却塑形时间为30 min，而有报道称个别热朔膜在24 h内还会有一定程度收缩，若情况允许，建议CT定位在面膜制作24 h后进行[16]；③不同技术员在标记“+”线时粗细、笔直程度与激光“+”线重合的判断存在个体差异，因此可能引起个别方向出现较大误差；④本科室所用的标准头枕只有一个规格，但不同患者之间存在体格差异，因而造成舒适性有所降低，增加患者不自主移动的机率；⑤患者自身心理因素，部分患者制模和摆位时过度紧张引起肌肉收缩僵硬等造成身体不协调；⑥部分女性患者留有长发，这可能会引起头发盘起时不均匀造成重复性不好的原因[17]。

本研究组间比较分析显示，无鼻托组在LAT上固定效果优于头颈肩组，可能原因为:①头颈肩组所使用的真空垫存在漏气的风险[18]；②个别真空垫在塑形过程中抽气不够，导致患者再次躺下变形；③头颈肩组所用的头颈肩膜为单层，而无鼻托组所用的头膜为三层，固定更稳固；④无鼻托组所用底板为Brainlab头架，该定位架为一体式长板，中间无需加真空垫，固定患者体位成一直线更具优势[19]。鼻托组同样运用Brainlab板固定，然而增加鼻托并未比无鼻托组具有更好的固定效果，分析原因，可能制作的鼻托厚度较大，30 min不足以使其完全冷却成型，存在变形可能，造成摆位时舒适性和重复性下降。

当发现摆位误差超出允许范围时，一定要查找并分析原因，如在治疗过程发现膜体变形，患者体重明显变化时，经影像验证误差超出临床可接受范围，需重新制膜、定位及设计计划，以保证治疗的精确性。

4 结语

随着“三精”时代的到来和放射治疗技术不断发展，应不断地提高体位固定技术，将摆位误差的影响降至最低。本研究显示，3种体位固定技术均可达到临床要求的固定效果，其中Brainlab头架+热塑头膜固定技术效果最佳，临床上对治疗精度有严格要求的推荐使用。本研究将进一步探讨鼻托的不同厚度及冷却时间对摆位误差的影响，探索更佳的固定技术。