个体化头盔式放射治疗剂量补偿器的研制与应用

郑祖安 张 雷 肖志平 万正辉 刘 飞 钟伟伟

皮肤及附件恶性肿瘤占恶性肿瘤的3%～5%，其发病与免疫功能、基因突变、年龄及人体肤色等自身因素相关，并与病毒感染、致癌物质、过度日光照射等外界因素紧密相关，好发于身体的各个部位，其治疗通常采用手术、放化疗及免疫治疗等综合治疗，其放射治疗是皮肤恶性肿瘤的常用治疗方法之一[1-4]。

目前，放射治疗的主流设备是直线加速器，是利用其产生的高能X射线和电子束来实施治疗[5]。由于高能射线的建成效应造成距离皮肤表面剂量相对于深部欠剂量，实践中通过添加剂量补偿物来提高病变区域皮肤剂量，从而达到治疗恶性肿瘤的目的[6]。头皮合并耳后及颈部大范围的皮肤恶性肿瘤的放射治疗，因其曲型表面特点，在加普通剂量补偿物时与仰卧位的体位固定产生矛盾，导致普通的剂量补偿物难以实现剂量补偿。为此，本研究研制个体化头盔式放射治疗剂量补偿器，并探讨其临床应用价值。

1 材料与方法

1.1 临床资料

选取1例女性患者，24岁，因头顶部皮肤鳞状细胞癌综合治疗半年后，枕部和耳后及颈部复发，经病理证实为转移瘤。

1.2 设备与材料

(2)材料。使用塑形热塑网膜、石蜡、恒温熔炉、恒温水箱、个体化发泡胶头颈肩枕、放射治疗体位固定底板以及个体化头颈肩体位固定面膜。

1.3 检查方法

(1)检查前准备。向患者说明整个检查过程，嘱咐其不要紧张，以取得患者的密切配合。检查患者的头部，剪为短发，取仰卧位，在放射治疗体位固定底板上，利用发泡胶A、B胶，制作发泡胶个体化头颈肩枕。

(2)头盔式补偿器及固定网罩的制作。将塑型热塑膜加温至70 ℃，包裹于患者的头顶枕部和颈部，露出面部，患者仰卧于之前准备好的发泡胶个体化头颈肩枕，冷却20 min成型[7]。取下成型的热塑网罩，在其内外两面均匀敷以石蜡，控制在8 mm以内，再在其外贴上医用胶布包裹，见图1。

图1 个体化头盔式补偿器和热塑网罩

(3)放射治疗头颈肩面膜制作。将准备好的发泡胶个体化头颈肩枕和头盔式补偿器安装到患者头部，按照放射治疗的要求置患者仰卧位于放射治疗体位固定底板上，将放射治疗头颈肩体位固定面膜加热至70 ℃，固定于患者的头颈肩部，20 min后冷却成型[7]。

(4)合适度检查。让患者反复取下和戴上个体化头盔式补偿器及个体化头颈肩枕和面膜，根据情况进行补偿材料的调整，直至合适为止。

(5)体位固定与影像采集。准备前述部件，让患者仰卧在CT床面已固定好的放射治疗体位固定底板上，安装头盔补偿器和热塑网罩，启动扫描程序采集治疗部位影像，在CT影像中观察补偿器与皮肤之间的间隙(≤1 mm)，如有超过即重新调整填充材料，直至满足要求。扫描完毕重建后传到治疗计划系统进行治疗计划设计，在热塑网罩表面做好位置标记。

1.4 治疗计划设计

在Pinnacle放射治疗计划系统进行靶区勾画和剂量计算，分别计算加补偿器和模拟不加补偿器时，距离皮肤表面下1 mm、2 mm、3 mm和5 mm处的剂量。

1.5 体位固定与位置验证

在Synergy直线加速器治疗床面上，重复患者的补偿器佩戴，按照热塑网罩表面上的标记和治疗计划的位置数值固定患者的位置，启动加速器机载CBCT的程序，进行扫描获取治疗部位三维影像，进行影像重建，选择适当的配准框，与计划用CT影像进行比对，获得三维坐标误差值，代表影像在三维方向上的空间位置差值，记录坐标数值。每次治疗结束后进行舒适度调查，以了解患者体位固定的感觉，包括固定太紧、不能坚持和固定尚可。

1.6 治疗实施

在直线加速器上行患者体位固定和机载CBCT扫描后，在XVI影像系统中进行与计划用CT参考影像比对，测量补偿器与皮肤之间的间隙，再采用不同观察方式观察两影像之间的差别；间隙≤1 mm，坐标误差值＜2 mm，角度＜2°，不做校正，其余均做校正，确认后进行自动校准即移动加速器床面，以消除两影像之间的空间位置误差，然后启动SYNERGY直线加速器治疗系统进行治疗[8]。

1.7 统计学方法

数据采用Excel表记录，采用SPSS15.0统计软件进行数据处理，计量资料以均值±标准差(±s)表示。

2 结果

2.1 治疗舒适度

制作过程顺利，患者配合良好。采用头盔放射治疗补偿器治疗31次，患者的体位固定均反应松紧尚可，可以配合并坚持到治疗结束，无固定太紧。

表1 Vn%处方剂量的体积分数与不同深度的平均剂量(%)

2.2 剂量分布

处方剂量5880 cGy/31次。距离皮肤表面下1 mm、2 mm、3 mm和5 mm处的处方剂量体积分数，加补偿器与模拟不加补偿器的处方剂量体积分数均有提高，平均剂量也有提高，见表1。

V95%改善明显，皮肤表面下1 mm从无补偿物的1.49%提高到82.94%；皮肤表面下2 mm，加补偿器后V95%从11.27%提高到87.94%；V50%的变化相对不大。

2.3 影像引导验证

体位固定后，启动加速器机载CBCT的程序进行扫描获取治疗部位三维影像，与计划用CT影像进行比对，机载CBCT行位置验证10次，见图2。

图2 CBCT位置验证示意图

X轴方向，即患者的左右方向上线性误差最大值为0.21 cm，均值为(0.09±0.06)cm；旋转角度最大为0.8°，平均旋转角度(0.44±0.24)°。Y轴方向，即患者的头脚方向上线性误差最大值为0.22 cm，均值为(0.11±0.06)cm；旋转角度为2°，平均旋转角度(1.02±0.58)°。Z轴方向，即患者的前后方向上线性误差最大值为0.16 cm，均值为(0.08±0.06)cm，旋转角度为1°，平均旋转角度(0.58±0.35)°，见表2。

表2 靶区位置线性误差验证(cm)

3 讨论

皮肤及附件的恶性肿瘤通常采用综合治疗，其中放射治疗是综合治疗的一种方法，也是皮肤及附件恶性肿瘤常用的治疗方法之一[9-10]。皮肤及浅表肿瘤的放射治疗需要采用剂量补偿方法以提高近皮肤表面靶区的治疗剂量。目前，放射治疗的主流设备是加速器，利用其产生高能射线来实施治疗，由于高能射线的建成效应造成距离皮肤表面剂量相对于深部欠剂量，实践中通过添加剂量补偿物来提高病变区域近皮肤表面的治疗剂量，从而达到治疗恶性肿瘤的目的[11]。

放射治疗进入到精确治疗时代，多采用多种体位固定结合方式进行体位固定，可提高体位固定精度。目前，热塑网罩体位固定技术已广泛使用，且个体化头枕已成为趋势[12-14]。仰卧位体位固定方式相对俯卧位容易操作且重复性和精度更高，常用的补偿技术与仰卧位的体位固定技术常采用的个体化头枕与热塑网罩结合的体位固定模式之间存在矛盾，不易操作。

本研究的案例涉及头皮合并耳后颈部大范围的皮肤表面形状呈多变形状，极不规则，这种表面特点导致普通的剂量补偿物难以实现与皮肤之间无间隙；故设计个体化头盔式剂量补偿器。由于高能射线的建成效应导致距离皮肤表面相对于深部剂量较低，通常需要采用在皮肤表面增加补偿物来提高剂量差别，而补偿物一般采用组织等密度的材料(如石蜡)，或专用放射治疗组织补偿物。专用放射治疗补偿物是方形块状，厚度根据需要有多种规格，如5 mm、10 mm和15 mm等，石蜡制作补偿物时加温后可塑型成多种形状，如弧形、表面不规则等满足治疗需要。本研究案例放射治疗靶区包含枕部皮肤、耳后及颈部皮肤，特点是范围大、皮肤表面形状极为不规则，且需要采用仰卧位保证位置的准确性，专用补偿物不适合表面规则的剂量补偿，石蜡易成型，仰卧位易受到压力破碎变形，故采用热塑网罩作为补偿物的架构基础，在其表面均匀辅以石蜡材料使其表面形状与靶区的皮肤形状一致，且增加抗力强度不宜破碎，以便放射治疗重复使用。

本研究设计的个体化头盔式剂量补偿器再配合热塑网罩与个体化发泡胶头枕相结合的体位固定技术进行体位固定，CT定位影像及CBCT验证的结果显示，可满足临床治疗的位置精度要求。个体化头盔式剂量补偿器治疗患者31次，佩戴方便，使用中无不适反应，与皮肤之间的间隙经CT和CBCT影像显示均＜1 mm，剂量气腔效应可忽略[6]。

王昊等[15]报道，放射治疗时基于人性化治疗原则给予覆盖物，对肿瘤患者体内剂量影响随深度而变化，对肿瘤造成靶区剂量偏差。本研究的个体化头盔式补偿器对剂量分布的影响，模拟不加补偿器计算靶区剂量分布，与加补偿器的剂量分布进行比对，明显改善了皮肤的剂量分布，提示以V95%改善明显，皮肤表面下1 mm从无补偿物的1.49%提高到82.94%；皮肤表面下2 mm处，加补偿器后，V95%从11.27%提高到87.94%；V50的变化不明显；平均剂量提高明显。

4 结语

个体化头盔式剂量补偿器设计合理，可重复使用，且患者佩戴方便，无不适反应，与皮肤贴合紧密无剂量气腔效应，皮肤靶区剂量改善明显，位置精度满足临床要求。