改良颈肩体热塑膜固定下颈胸段食管癌放射治疗中的摆位误差分析

万丽娟 许晓燕 王亭亭 王沛沛 黄普胜 李金凯

南京医科大学第一附属医院放射治疗科（江苏南京 210029）

食管癌是我国常见的恶性肿瘤之一，严重威胁人类健康及生存质量，在高发地区可占恶性肿瘤的70%以上，放射治疗（放疗）是食管癌的重要治疗手段［1-2］。对于颈段、胸段食管癌，易发生锁骨上淋巴结转移，在病变较晚者、病理分化差的患者进行放疗时应包括双锁骨上，可进行锁骨上区的预防照射［3］。临床上对于颈胸段食管癌常用头颈肩膜（S形）或六角颈肩体热塑膜，但是会出现胸中下部甚至靶区在膜具以外的情况，尤其是胸中段食管癌伴有锁骨上淋巴结转移的患者，照射野包括纵隔及锁骨上区，通常照射野比较长［4-5］。因此，既保证体部摆位准确，又尽量固定颈部及双侧肩关节从而减少锁骨上下区摆位误差，是提高颈胸部食管癌放疗精准度、减轻放疗不良反应的关键。受传统颈肩体热塑膜用于颈部及上胸部肿瘤放疗的启发，本研究尝试应用颈胸一体板将胸腹热塑体膜改良成颈肩体膜应用于颈胸段食管癌放疗中，解决传统颈肩体热塑膜体位固定时患者胸腹部大部分在膜以外及双肩部活动度大的问题，为了进一步验证临床应用效果，本研究以改良颈肩体膜与传统颈肩体膜进行对比，探讨改良颈肩体膜与传统光板颈肩体膜两种固定方式的摆位误差，为需要行锁骨上下区放疗的颈胸段食管癌患者临床固定装置的选择提供参考。

1 资料与方法

1.1 一般临床资料

选取2021年10月—2022年6月在南京医科大学第一附属医院行放射治疗的29例食管癌患者进行回顾性研究。按不同固定方式分为改良颈肩体热塑膜组（改良组，15例）和Orfit光板颈肩体热塑膜组（对照组，14例）。其中改良组男11例、女4例，平均年龄（68.87±7.82）岁；对照组男9例、女5例，平均年龄（67.93±9.79）岁。2组食管癌患者均经病理诊断为鳞癌，卡氏评分均≥70。体位为双臂置于身体两侧，采用容积旋转放疗技术，每周至少1次行锥形束（cone beam，CB）CT位置验证且CBCT扫描包括锁骨上区。29例食管癌患者共拍摄143套CBCT影像，改良组65套，对照组78套。2组间的年龄及性别构成比较差异无统计学意义，一般资料有可比性（P均＞0.05）。纳入标准：（1）经病理学明确诊断为食管鳞癌；（2）全程在南京医科大学第一附属医院接受放射治疗；（3）自主活动能力正常的患者；排除标准：（1）食管癌合并全身转移者；（2）BMI＞30 kg/m2的肥胖患者；（3）合并多器官功能衰竭的患者。研究方案通过本院伦理委员会审核通过（伦理批件号：2022-SR-746）。所有研究对象对本项研究知情同意。

1.2 体位固定与模拟定位

改良颈肩体热塑膜组患者仰卧于颈胸一体板上，选择合适的头枕，双肩放松下垂，两臂贴于身体两侧，摆正患者体位，在患者体表画十字摆位线。将热塑体膜放置在温度设置70 ℃的烤箱中，膜具透明软化之后，将从头膜上剪下的卡条粘连在体膜上并固定。待卡条与体膜完全粘连固定后取出，迅速罩住患者头颈肩及胸腹部，并固定于一体板上，用凉毛巾不断轻轻按压，使之与皮肤充分接触，直至冷却变硬（见图1）。Orfit光板颈肩体热塑膜组患者仰卧于Orfit光板上，体位固定方式同改良颈肩体组，并使用颈肩体热塑膜进行固定（如图2所示）。根据治疗范围在热塑体膜上用铅点标记出定位中心，在西门子大孔径模拟CT机下行5 mm层厚扫描，扫描范围下颌下缘至肝下缘。

图1 患者平躺于颈胸一体架、改良颈肩体热塑膜固定

图2 患者平躺于Orfit 光板、传统颈肩体热塑膜固定

1.3 靶区勾画与计划设计

将定位CT图象传输到Monaco治疗计划系统，进行靶区勾画及制定放疗计划。主管医生根据患者病变情况靶区可包括颈部、锁骨区和纵膈淋巴引流区，物理师确定靶区中心并设计放疗计划，全部病例均采用6MVX线，计划均使用容积旋转调强技术。

1.4 图像配准与数据采集

应用Elekta Axesse图像引导放疗系统获取患者的CBCT影像，将CBCT图像和计划CT图像进行配准，观察相关解剖结构和感兴趣区是否达到重合要求。图像中通过调整相应的三维匹配框，设定包含靶区的三维体积，通过该三维体积与计划CT中相应的三维体积进行匹配。回顾性分析CBCT误差数据时，将配准框上界调至环甲膜，下界至CBCT扫描的下界，前界胸壁皮肤外，后界包括整个椎体（图3）。采用Grey value（T+R）配准方式即自动灰度配准，计算机比对配准前后的锥形束CT图像，自动计算出摆位误差，即为整体摆位误差，包括左右（X）方向、头脚（Y）方向、腹背（Z）方向的平移摆位误差和矢状面（Rx）、横断面（Ry）、冠状面（Rz）的旋转摆位误差。然后调整配准框以锁骨上下区为感兴趣区进行配准，配准框上界至环状软骨，下界至胸骨柄上缘，前界至胸壁，后界包括椎体，左右两侧包含肩锁关节（图4）。配准方式同前，同样得到6个自由度方向上的摆位误差。

图3 CBCT 图像和计划CT 图像整体靶区配准框

图4 CBCT 图像和计划CT 图像锁骨上下区配准框

1.5 统计学分析

使用SPSS 22.0统计软件分析数据。计量资料经Kolmogorov-Smirnov检验，正态分布的计量资料以±s表示，组间比较采用独立样本t检验。计数资料以率表示，采用χ2检验。P＜0.05为差异有统计学意义。由于考虑摆位误差具有方向性，因此采用正负值代表其矢量方向。研究证明［6］绝对摆位误差反映偏离治疗中心的绝对值，可真实反映实际误差的大小，而相对摆位误差为偏离治疗中心的数值，反映的是误差的大小及方向，但正负值会影响到平均误差的大小，因此本研究对绝对摆位误差进行统计分析，绝对误差更具有临床意义。

2 结 果

2.1 整体靶区摆位误差大小比较

改良组与对照组在Y、Z、Rx、Ry方向上的整体摆位误差比较差异均无统计学意义（P＞0.05）；改良组［（0.15±0.11）cm］X（左右）方向的整体摆位误差小于对照组［（0.2 0±0.18）cm］，差异有统计学意义（P＜0.05）。改良组Rz（冠状面）方向整体摆位误差［（0.53±0.51）°］小于对照组［（0.77±0.67）°］，差异有统计学意义（P＜0.05）。见表1。

表1 改良组与对照组整体靶区摆位误差比较 （±s）

2.2 锁骨上下区摆位误差大小

2 组患者锁骨上下区摆位误差见表2，改良组X（左右）方向的锁骨上下区摆位误差［（0.18±0.12）cm］小于对照组［（0.24±0.14）cm］，差异有统计学意义（P＜0.05）。改良组Rx（矢状面）方向锁骨上下区摆位误差［（0.71±0.62）］小于对照组［（0.91±0.60）］，差异有统计学意义（P＜0.05）。改良组与对照组在Y、Ry、Rz方向上的误差相近。见表2。

表2 改良组与对照组锁骨上下区摆位误差比较 （±s）

2.3 靶区外放边界

采用van Herk［7］的PTV外放值计算公式（2.5Σ+0.7σ），计算临床靶体积（clinical target volume，CTV）至计划靶体积（planning target volume，PTV）外扩边界值。患者三维方向上总摆位误差分别计算靶区及锁骨上下区三维方向上的理论PTV。改良组的整体靶区外放范围在X、Y方向上均小于对照组，外放范围较对照组分别减少了0.17、0.13 cm；改良组和对照组的整体靶区外放范围在Z方向上相近，差异为0.02 cm。改良组在锁骨上下区的X方向靶区外放范围更小，外放范围较颈肩体组减少了0.15 cm；改良组和对照组的锁骨上下区外放范围在Y方向上相同，在Z方向上相近，差异为0.06 cm。见表3。

表3 2组患者PTV靶区外放边界比较

3 讨 论

局部复发是食管癌放疗后的主要失败原因，在提高肿瘤局部剂量和治疗准确性后，局部控制率将改善，从而增加疗效［8］。决定预后的因素，除肿瘤对放疗的敏感性、临床分期等因素以外，放疗的精准实施也十分关键［9］。所以，体位固定装置对放疗摆位的精确实施至关重要。本研究对自主改良的颈肩体膜组与传统颈肩体膜组图像引导的数据进行回顾性分析，两种固定装置的摆位误差具有一定差异。在整体摆位误差上，改良组的左右方向平移误差和冠状面的旋转误差小于对照组；对于锁骨上下区的摆位误差，改良组的左右方向平移误差和矢状面的旋转误差小于对照组，Y、Ry、Rz方向上的误差相近。通过分析CBCT数据分别计算出两种固定方式下PTV靶区外放，改良组由于靶区整体摆位误差所导致左右（X）方向、 头脚（Y）方向、腹背（Z）方向的CTV-PTV外扩为0.45、0.51、0.43 cm，对照组为0.62、0.64、0.41 cm，改良组的靶区外放更小。有研究［10］分析了胸中段食管癌PTV外放在 X、Y和Z 3个方向分别是0.46、0.62和0.49 cm，与本研究结果基本一致。

颈段及胸段食管癌解剖结构变化较大，且病变容易转移到锁骨上、颈部、纵膈等淋巴引流区［11］。颈段及锁骨上下区活动度较大，可能影响锁骨上下区照射的精准性。但既往文献报道锁骨上下区摆位误差问题的很少。相关研究表明［12］，在局部晚期的食管癌患者放疗中应用颈胸一体架固定装置使得肩锁关节动度以及三维空间位移减少，证实了颈胸一体板能更好地固定肩锁关节，锁骨上区摆位误差更小。在临床上对于颈段及胸上段食管癌伴锁骨淋巴结转移的患者放疗经常采用头颈肩（S形）膜固定，但是易忽略胸部左右移动，从而导致X方向误差较大，且局限于胸部靶区不太长的患者［13-14］。我中心对于颈段或胸段食管癌患者经常采用Orfit光板颈肩体热塑膜进行体位固定。传统光板颈肩体热塑膜是六角凸形，从烤箱或水箱拿取制作时十分不便，在制作前就容易发生膜具变形、粘连的情况，且制作时对患者双侧肩部包裹不全，颈肩部容易发生空洞现象［15］。虽然将胸腹热塑体膜自主改良成颈肩体热塑膜前期需临时制作，但是在体位固定时相比于传统颈肩体六角热塑膜改良颈肩体热塑膜两侧长卡条支撑性好，从烤箱中易拿取且制作时不易造成膜具粘连，制作出的模具较为平滑规整与患者贴合度较好。改良颈肩体膜从患者眶下缘覆盖至腹部，不仅能够固定患者头面部，同时改善了传统颈肩体膜完全包住眼睛、鼻梁所引起的不适。因改良颈肩体热塑膜一体成型，紧密贴合下颌、颈部及锁骨，尤其是双侧肩部膜具能贴着体架，将胸锁关节、肩锁关节及双臂完全包裹，减少因肩部动度引起的锁骨上下区的误差。

本研究存在以下不足之处：（1）研究纳入的病例数较少，改良颈肩体热塑膜在实际治疗中的摆位误差需要更多的数据进行分析；（2）以锁骨为中心的配准框进行灰度值自动配准并不能完全代表锁骨上下区的摆位误差；（3）采用容积旋转调强技术围绕躯干进行弧形布野，双手体侧对于肢体额外照射、摆位误差引起的计量学效应、不良反应差异不明。此外，治疗师反映治疗过程中偶尔遇到头部固定卡条上的卡扣难扣，甚至出现卡条脱落现象，需进一步研究并改进。放射治疗技术的发展对放疗精确度提出了更高的要求，改进放射治疗体位固定装置是减少摆位误差的重要研究方向。