基于图像引导下探索鼻咽癌不同区域六维方向摆位误差的相关性*

林晓生, 方涌文, 姚文燕, 肖亮杰, 方键蓝, 刘镖水, 许森奎, 林承光, 王宇留

中山大学肿瘤防治中心、华南肿瘤学国家重点实验室放疗科(广东广州 510060)

良好的体位固定装置和精准的摆位是精准治疗的基础[1-2]。目前运用机载锥形束CT(CBCT)图像引导技术结合高精度的六维治疗床可明显减少摆位误差[3]，尤其是容积旋转调强(VAMT)计划的实施，其剂量适形度高和边缘剂量梯度陡峭，对摆位精度的要求更高。近年来，头颈部肿瘤患者的放疗体位固定装置不断改良，早期的U型网膜面罩加标准枕的固定方式存在因颈部活动度较大导致颈部误差大于头颅部[4]的问题，后来改良到头颈肩面罩加标准枕，增加患者颈部和肩部的固定精度，但标准枕不能完全适形地支撑个体化患者的颈部，因而又改良到目前普遍使用的头颈肩面罩加个体化发泡胶垫，增加患者整个背部区域的个体化固定精度。这些固定装置的改良均基于大量的摆位误差数据的分析结果。因此，本文拟通过分析摆位误差在六维方向的相关性，探索不同区域的共性和异同，为进一步提高治疗精度和后续改良体位固定装置提供临床参考。

1 资料与方法

1.1 一般资料 回顾性分析本中心2021年1—12月份在Varian Vital Beam直线加速器接受放射治疗的鼻咽癌患者80例，所有患者都是首次放疗，病理均为低分化鳞癌，根据AJCC第8版分期标准分期，Ⅰ期2例，Ⅱ期14例，Ⅲ期26例，Ⅳ期38例。年龄30～68岁，中位年龄43岁。本研究经过医学伦理委员会审批(GYX2020-011)。

1.2 设备与耗材 80例患者均采用头颈肩发泡胶和头颈肩面罩进行体位固定，具体制作如下：由异氰酸聚亚甲基聚亚苯基酯和复合聚醚类多元醇两部分混合发泡膨胀并冷却固定塑形(由广州富瑞医疗科技有限公司生产)，形成一个与头颈部和双肩部形状高度吻合的头颈肩发泡胶，结合头颈肩面罩固定。在Philips big bore大孔径CT下进行定位扫描，扫描层厚和层间距均为3 mm，计划设计完成后将计划传到Mosaiq网络系统。

1.3 数据采集 每例患者在首次放疗前进行CBCT校正体位，后续放疗每隔4个分次进行1次CBCT扫描，整个计划执行完毕一共有7次CBCT扫描校正。CBCT扫描条件为管电压100 kV，管电流150 mAs，扫描纵向长度为18.5 cm，扫描角度为22°～181°，一次采集88层CBCT图像。

在Mosaiq系统中使用MMI算法将CBCT图像与放疗前定位CT图像进行配准，获取6个方向(左右LR、头脚SI、前后AP、横断旋转Roll、矢状旋转Pitch、冠状旋转Rtn)的摆位偏差。每一次扫描的CBCT图像分别按研究目的选定4个不同配准区域进行配准，即配准4次。4个不同配准区域分别为：面颈联合框、鼻咽部框、下颈部框和下颈部椎体框，其中面颈联合框的区域范围为左右方向包含两耳外缘，头脚方向从眼眶下缘至第七颈椎，前后方向覆盖鼻尖处至枕骨后缘；鼻咽部框的区域范围为左右、前后方向跟面颈联合框一致，头脚方向从眼眶下缘至第一颈椎上缘；下颈部框的区域范围为左右方向同面颈联合框一致，前后方向覆盖舌骨前缘至枕骨后缘，头脚方向从第三颈椎下缘至第七颈椎下缘；下颈部椎体框的区域范围为：左右方向为椎体左右边缘、前后方向为椎体前后边缘，头脚方向跟下颈部框一致。见图1。

1.4 统计学方法 由于不同方向的摆位误差在相互之间没有明显的线性关系，所以本研究采用SPSS 21统计软件对2 240组6个方向摆位误差数据分别进行两两之间的Spearman相关性分析。相关性强弱评价规则为：相关性系数的绝对值在0≤R<0.3时为弱相关，在0.3≤R<0.75时为中等相关，在0.75

2 结果

2.1 不同配准框各自6个方向的相关性分析

2.1.1 面颈联合框各方向的相关关系 头脚SI与前后AP，矢状Pitch都存在弱相关；左右LR与冠状Rtn存在弱相关，与横断Roll存在弱负相关；前后AP与头脚SI存在弱相关，矢状Pitch存在中等相关；横断Roll与冠状Rtn存在弱负相关。见表1。

2.1.2 鼻咽部框各方向的相关关系 头脚SI与前后AP，矢状Pitch都存在弱相关；左右LR与冠状Rtn存在中等相关，与横断Roll存在弱负相关；前后AP与头脚SI存在弱相关，与矢状Pitch存在中等相关；横断Roll与冠状Rtn存在弱负相关。见表2。

表2 鼻咽部框各方向的相关关系

2.1.3 下颈部框各方向的相关关系 头脚SI与前后AP，矢状Pitch都存在弱相关；左右LR与冠状Rtn存在中等负相关，与横断Roll存在弱负相关；前后AP与头脚SI存在弱相关，与矢状Pitch存在中等相关；横断Roll与冠状Rtn存在中等负相关。见表3。

表3 下颈部框各方向的相关关系

2.1.4 下颈部椎体框各方向的相关关系 头脚SI与矢状Pitch都存在中等相关；左右LR与冠状Rtn存在中等负相关，与横断Roll存在负相关；前后AP与矢状Pitch存在中等相关；横断Roll与冠状Rtn存在中等负相关。见表4。

表4 下颈部椎体框各方向的相关关系

2.2 不同配准框各自6个方向的摆位偏差频数分布分析

2.2.1 面颈联合框摆位偏差频数分布 在平移方向上，主要集中于0～0.1 cm，其中左右方向的占比最大(74.5%)。在轴向旋转方向上主要集中于-0.1°～0.1°，其中冠状旋转方向的占比最大(88.9%)。见表5。

表5 面颈联合框摆位偏差频数分布 频数(%)

2.2.2 鼻咽部框摆位偏差频数分布 在平移方向上主要集中于0～0.1 cm，其中左右方向的占比最大(72.4%)；而头脚方向的摆位偏差为0.2 cm的占比高达22.4%；在轴向旋转方向上主要集中于-0.1°～0.1°，其中冠状旋转方向的占比最大(83.5%)。见表6。

表6 鼻咽部框摆位偏差频数分布 频数(%)

2.2.3 下颈部框摆位偏差频数分布 在平移方向上主要集中于0～0.1 cm，其中前后方向>0.3 cm的占比高达22.4%。在轴向旋转方向上主要集中于-0.1°～0.1°，其中冠状旋转方向的占比最大(84.8%)。见表7。

表7 下颈部框摆位偏差频数分布 频数(%)

2.2.4 下颈部椎体框摆位偏差频数分布 在平移方向上分布区间较大，没有明显的分布规律，而前后方向大于0.3 cm的占比高达31.5%。在轴向旋转方向上主要集中于-0.1°～0.1°，其中冠状旋转方向的占比最大(61.3%)。见表8。

表8 下颈部椎体框摆位偏差频数分布 频数(%)

3 讨论

由于头颈解剖结构的复杂性，周围有脑干、脊髓等重要器官相毗邻，鼻咽癌调强放疗的射野形态不规则，靶区剂量分布要求更高，而调强放疗技术是在保证靶区剂量的同时，尽可能减低周围危及器官的受照剂量，只有良好的固定装置才能保障放疗过程中体位的一致性[5-6]。

马广栋等[7]通过对颅底、颈椎1～3、下颌骨、整体匹配4个不同区域的摆位误差数据进行匹配分析，得出患者头脚方向误差较大，即活动度大，计算得到其外扩距离比其他方向稍增大。本研究分析面颈联合、鼻咽部、下颈部、下颈部椎体4个不同匹配区域的六维方向相关性，从马广栋等[7]研究的基础上进一步探索不同区域的异同，为后续提高摆位精度做参考。

有文献表明，体位固定精度与治疗师的摆位技能、患者的发式、患者对放疗摆位的认知、患者在放疗过程中的体重变化有相关性。游雁等[8]通过模拟摆位方式提高治疗师的摆位技能，发现这种训练方式有助于减少轴向旋转方向误差和缩短调整摆位次数，能提高摆位精度和工作效率。惠华等[9]分析了头发对头颈部肿瘤精确放疗摆位误差影响，其中无发组3D绝对摆位误差分别为左右方向[(0.67±0.30)mm]、头脚方向[(0.98±0.68)mm]、前后方向[(0.81±0.48)mm]，留发组分别为左右方向[(1.38±0.79)mm]， 头脚方向[(1.85±1.19)mm]， 前后方向[(2.48±0.98)mm]，均差异有统计学意义(P<0.05)。另外，患者的认知会随放疗的进展而发生改变，如果在制作固定装置前，对患者缺乏相关的放疗知识讲解，患者可能因未知而产生紧张情绪，出现面颈部肌肉紧张，容易引起下颌过仰，耸肩缩背等强迫体位，随着后续对放疗的逐步了解，心态放松下来，体位也相应出现变化，从而增加不必要的误差。患者的体重变化也会引起体型的改变，在放疗后期，患者由于消瘦体型变化，支撑面(前后AP)下沉而造成固定效果变差，从而使患者身体有向脚的方向滑动的趋势，联动性使得下颌过仰或内收，相应可能会增加矢状Pitch方向的误差。

目前很多医疗机构对头颈部肿瘤固定推荐使用发泡胶头颈肩面罩，因为此固定方式能根据患者个体化体型塑型，使患者体型与头颈肩发泡胶完全贴合，可以减少摆位误差[10]。本研究在患者日常治疗过程中发现，虽然发泡胶能提高患者体位重复性与舒适性，刚性稳定，减少因头颈肩真空袋存放时间过长而造成的变形、漏气的影响，但是发泡胶的颈部中间位置高，两侧低，可能较易造成患者摆位在头脚方向不到位，增加头颈部Pitch方向摆位误差，当患者躺的位置偏上时会引起过仰体位，偏下则引起下颌过度内收。在实际治疗中，由于某些患者每次治疗前躺到头颈肩发泡胶上方式不一致(例如侧躺后再平躺)，若治疗师在没经过特意纠正，时常发生横断Roll方向误差增大。通过对这方面内容的研究以及验证，本文的建议：在摆位过程中患者双手撑着床边后平躺，切勿侧躺或者头偏侧后躺，治疗师手扶患者背部辅助其平躺到与头颈肩发泡胶相应位置，可通过反复验证，提高重复性，降低患者Roll与Rtn两个轴向旋转方向的误差。精良的固定设备需要患者配合才能达到理想的固定效果，为此，本中心定期训练治疗师，提高其摆位技能，对患者进行放疗宣讲，使患者在放疗前了解放疗的基本知识和流程，提高其放疗的依从性。

黄家文等[11]的研究发现平移误差大的病例常常伴有较为明显的旋转误差。在本研究中发现下颈部和下颈部椎体前后方向摆位偏差大于0.3 cm的占比分别为22.36%和31.48%。头颈肩面膜与患者的面部结构吻合度相对较高，偏差是以旋转为主，近似于圆球旋转运动，使得左右LR方向与冠状Rtn方向存在中等相关关系，与横断Rol方向存在弱负相关关系；而颈部由于活动度较大，受患者自身因素如消瘦、耸肩动作以及摆位时患者仰卧或者侧躺引起的颈部旋转等，使得左右LR方向与冠状Rtn方向表现的相关性为中等负相关，与横断Roll方向也存在弱负相关关系。对于某些没有配备六维床的加速器，只能在平移方向体位校正，需要关注因旋转误差造成的剂量偏差。廖希一[12]认为旋转误差会影响靶区及危及器官的受照剂量，因此确定旋转角度与平移方向之间相互关系非常重要。潘建基等[13]通过模拟摆位误差分析得出旋转误差3°及以上即可导致靶区照射剂量降低并且使得危及器官照射剂量升高，其中对危及器官照射剂量的影响更明显。因此，针对目前暂无六维床加速器的医疗机构，可按照传统的患者体表标记的方法，在患者的体表增加3个摆位标记点(同个层面)以便减少甚至消除旋转误差。

综上所述，本研究中分析鼻咽癌6个方向相关性有着重要的意义，在临床摆位中应注意头脚SI与矢状Pitch，左右LR与冠状旋转Rtn的相关性，建议摆位时注意纠正指导患者平躺姿势，观察头顶和肩膀完全贴合面罩方可扣紧，以此提高患者左右和冠状旋转两个方向的摆位精度。

利益相关声明：所有作者均声明不存在任何利益冲突。

作者贡献说明：林晓生负责论文撰写和分析；王宇留协助论文修改；方涌文负责数据统计；姚文燕、肖亮杰、方键蓝负责数据整理和分析；刘镖水、许森奎负责临床指导；林承光负责论文审核和指导。