應用六自由度床的直腸癌盆腔放療患者的不同固定方式比較分析

姜樹坤 彭冉 趙田地 李永 程程 張瑞麟 王俊杰 王皓

放射治療是降低直腸癌患者局部復發(fā)率、改善生活質量的重要手段［1-3］。多數(shù)直腸癌患者在病程中需要接受放射治療，部分直腸癌患者需要接受術前放射治療以期達到保留肛門的目的［4-5］。隨著放射治療技術的不斷發(fā)展和“三精放療”（精確定位、精確擺位及精確治療）理念的提出，放射治療醫(yī)師及治療師對放療的精度的要求也日益增高，六自由度床作為提高放射治療精度的重要輔助工具進入放療人的視野。六自由度床與傳統(tǒng)治療床相比，不僅可以在X、Y、Z軸三維方向上進行誤差調整，還能夠在六維旋轉方向上更加精細地調整擺位誤差，更好地保證治療精度［5］。六自由度床在臨床放射治療中的重要作用日益凸顯［6-7］，但是基于六自由度床的患者固定方式的比較分析則較少報道。本文主要研究在應用六自由度床時，直腸癌盆腔放療患者常用的兩種固定方式，即負壓真空墊與熱塑膜體網(wǎng)兩種固定方式擺位誤差的比較分析。

資料與方法

一、入組病例

收集北醫(yī)三院放射治療科2015年11月1日至2016年3月25日行盆腔放射治療的27例直腸癌患者的臨床資料，其中男性16例，女性11例，年齡（25～80）歲，平均年齡（56.8±17.2）歲，患者體重（50～85） kg，平均體重（68.8±10.6）kg。

二、飛利浦大孔徑16排CT（computed tomography，CT）定位與固定方式

入組患者在定位前1小時排空膀胱及腸道，飲水1 000 mL自行膀胱憋尿，1小時后患者進行CT定位，所有患者掃描條件一致。將患者按照固定方式的不同分為兩組：組1，熱塑膜體網(wǎng)固定組17例（熱塑膜體網(wǎng)：56 cm×46 cm）；組2，負壓真空墊固定組10例（負壓真空墊：160 cm×90 cm）。定位方式采用激光燈“十”字線定位，在患者體表根據(jù)激光燈位置畫定位線，用以放射治療擺位使用。定位時，患者均取仰臥位，雙手抱肘額前。患者的治療中心在CT定位時已確定，本研究不引入復位過程。

三、靶區(qū)勾畫與處方劑量

腫瘤靶區(qū)（gross target volume，GTV）包括直腸腫瘤、直腸系膜內及引流區(qū)淋巴結。臨床靶區(qū)（clinical target volume，CTV）包括腫塊上下2 cm范圍直腸、直腸系膜、骶前、閉孔、骶3上緣以上的髂外血管和部分髂總血管、全部髂內血管周圍淋巴引流區(qū)。T4期向前侵犯的腫瘤包括髂外淋巴結。計劃靶區(qū)（planning target volume，PTV）在CTV的范圍基礎上頭腳方向擴大1.0 cm，左右方向擴大5 mm～10 mm，腹背方向擴大5 mm～10 mm。處方劑量：95%PTV 50 Gy/25 f/5 w，2.0 Gy/f。

四、機載錐形束CT（cone beam CT，CBCT）圖像獲取與配準

患者在放療前1小時排空膀胱及腸道，飲水1 000 mL，條件同CT定位，患者在放射治療前，治療師對其進行擺位。兩組患者采用相同的CBCT圖像獲取與配準方式，即患者前5次放療，行每日CBCT，而后每周行1次CBCT，每例患者在治療前后（即擺位后與治療后）均行CBCT驗證；所有患者掃描條件一致，配準方式均采用機器默認的骨模式配準，且經(jīng)高年資醫(yī)師及治療師共同確認，記錄擺位誤差值。組1共獲取數(shù)據(jù)170組，組2共獲取數(shù)據(jù)100組。我們將獲取的6個方向的擺位誤差表示為X：左右方向；Y：進出方向；Z：升降方向；RX：旋轉俯仰方向；RY：滾動方向；RZ：左右旋轉方向。

五、統(tǒng)計學方法

采用SPSS 20.0軟件進行統(tǒng)計學分析。呈正態(tài)分布的計量資料比較采用t檢驗。檢驗水準α=0.05。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

結 果

一、組1在六自由度床校正前后的擺位誤差結果

組1在六自由度床校正前后（配對t檢驗）的六個方向上（X、Y、Z、RX、RY及RZ）差異均有統(tǒng)計學意義（t=0.732，1.408，-2.335，5.237，-3.154，-1.130；均P＜0.05），詳見表1，經(jīng)過六自由度床校正后的擺位誤差為殘余誤差。

表1 組1采用六自由度床校正前后的擺位誤差（±s）

表1 組1采用六自由度床校正前后的擺位誤差（±s）

注：X：左右方向；Y：進出方向；Z：升降方向；RX：旋轉俯仰方向；RY：滾動方向；RZ：左右旋轉方向

RZ（°）-0.33±0.81-0.01±0.24-1.130 0.000校正前校正后t值P值例數(shù)17 17 X（cm）0.06±0.26 0.01±0.07 0.732 0.002 Y（cm）0.13±0.42-0.01±0.05 1.408 0.000 Z（cm）-0.24±0.31-0.03±0.06-2.335 0.000 RX（°）0.61±1.15-0.06±0.41 5.237 0.000 RY（°）-0.18±0.99 0.06±0.31-3.154 0.0001

二、組2在六自由度床校正前后的擺位誤差結果

組2六自由度床校正前后（配對t檢驗）在Z、RX及RY方向上差異有統(tǒng)計學意義（t=-13.128，9.945，-5.993；均P＜0.05），在X、Y及RZ方向上差異無統(tǒng)計學意義（t=1.706，6.508，-5.34；均P＞0.05），詳見表2。

表2 組2采用六自由度床校正前后的擺位誤差（±s）

表2 組2采用六自由度床校正前后的擺位誤差（±s）

注：X：左右方向；Y：進出方向；Z：升降方向；RX：旋轉俯仰方向；RY：滾動方向；RZ：左右旋轉方向

RZ（°）-0.07±0.84 0.03±0.28-5.34 0.261校正前校正后t值P值例數(shù)10 10 X（cm）-0.02±0.49-0.01±0.14 1.706 0.466 Y（cm）0.07±0.35 0.02±0.22 6.508 0.162 Z（cm）-0.26±0.47-0.12±0.38-13.128 0.022 RX（°）0.64±1.24-0.01±0.38 9.945 0.000 RY（°）-0.27±0.93 0.03±0.31-5.993 0.002

三、未經(jīng)六自由度床校正前的組1、組2的擺位誤差比較

組1與組2在治療師擺位后，治療前的擺位誤差比較（獨立樣本t檢驗）僅在RY（t=2.226，P=0.027）及RZ（t=-2.686，P=0.008）方向上差異有統(tǒng)計學意義，其余方向差異均無統(tǒng)計學意義（均P＞0.05），詳見表3。

表3 未經(jīng)六自由度床校正前的組1、組2的擺位誤差（±s）

表3 未經(jīng)六自由度床校正前的組1、組2的擺位誤差（±s）

注：X：左右方向；Y：進出方向；Z：升降方向；RX：旋轉俯仰方向；RY：滾動方向；RZ：左右旋轉方向

組1組2 t值P值RZ（°）-0.33±0.81-0.07±0.84-2.686 0.008數(shù)據(jù)（組）170 100 X（cm）0.06±0.26-0.02±0.49 0.983 0.327 Y（cm）0.13±0.42 0.07±0.35 1.193 0.234 Z（cm）-0.24±0.31-0.26±0.47-0.369 0.712 RX（°）0.61±1.15 0.64±1.24-0.100 0.920 RY（°）-0.18±0.99-0.27±0.93 2.226 0.027

四、經(jīng)過六自由度床校正后的組1、組2的擺位誤差比較

組1與組2患者治療后的擺位誤差比較（獨立樣本t檢驗）在Z方向上差異有統(tǒng)計學意義（t=3.267，P=0.001），其余方向差異均無統(tǒng)計學意義（均P＞0.05），詳見表4。

表4 經(jīng)過六自由度床校正后的組1、組2的擺位誤差（±s）

表4 經(jīng)過六自由度床校正后的組1、組2的擺位誤差（±s）

注：X：左右方向；Y：進出方向；Z：升降方向；RX：旋轉俯仰方向；RY：滾動方向；RZ：左右旋轉方向

組1組2 t值P值RZ（°）-0.01±0.25 0.03±0.28-1.258 0.209數(shù)據(jù)（組）170 100 X（cm）0.01±0.07-0.01±0.14 1.329 0.185 Y（cm）-0.01±0.05 0.02±0.22-1.942 0.053 Z（cm）-0.03±0.06-0.12±0.38 3.267 0.001 RX（°）-0.06±0.40-0.01±0.38-3.277 0.056 RY（°）-0.06±0.31 0.03±0.31 8.623 0.065

五、組1與組2在經(jīng)六自由度床校正前后的PTV外放邊界計算結果

由于目前尚無旋轉誤差對PTV邊界外放的計算公式，因此利用van Herk［8］提出的公式MPTV=2.5Σ+0.7σ（其中Σ為系統(tǒng)誤差、σ為隨機誤差）對不同組別的PTV外放邊界進行計算，在未經(jīng)六自由度床校正時組1的PTV外放邊界：X為0.33 cm、Y為0.61 cm及Z為0.90 cm；組2的PTV外放邊界：X為0.39 cm、Y為0.42 cm及Z為0.99 cm。在經(jīng)過六自由度床校正后組1的PTV外放邊界：X為0.09 cm、Y為0.06 cm及Z為0.08 cm；組2的PTV外放邊界：X為0.12 cm、Y為0.2 cm及Z為0.57 cm。

討 論

2018年在世界范圍內結直腸癌的發(fā)病率位居惡性腫瘤發(fā)病人數(shù)的第四位［9］，而同年我國直腸癌在全部惡性腫瘤的發(fā)病率位居第三位，且直腸癌發(fā)病率呈逐年上升趨勢，對人類健康造成了嚴重的威脅［1］，絕大多數(shù)的直腸癌患者需接受放射治療，多篇文獻［10-12］也報道了放射治療可以改善患者預后，提高患者生活質量。在放射治療中，劑量的精確傳輸至關重要，ICRU24號報告［13］指出，原發(fā)灶在劑量偏離5%的情況下可能失控，并且會增加并發(fā)癥。患者治療的重復性好壞則決定著劑量的精確傳輸，擺位誤差的大小直接影響放療療效。臨床上影響擺位誤差的因素多種多樣，而患者的固定方式對擺位誤差的影響是其中一項較為重要的因素。隨著三精放療的提出與實施、六自由度床使用的普及，放射治療精確度的不斷提高［14］，有文獻［15］報道接受盆腔放療患者的最大旋轉誤差可達14°，因此我們更加應該重視在使用六自由度床時的患者固定方式，但是在此情況下，對直腸癌患者的固定裝置的選擇與改進卻很少報道。

本文主要研究直腸癌盆腔放療患者的兩種固定方式，哪種更適合與六自由度床聯(lián)合使用。本研究中，經(jīng)過六自由度床的調整后，組2的殘余誤差除去RX及RY外，其余方向均大于組1的殘余誤差；組2在校正后的PTV外放邊界X、Y及Z方向上同樣要大于組1的外放邊界，說明在治療期間，組2的穩(wěn)定性較組1要稍差，這可能是經(jīng)過六自由度床的旋轉角度調整后，真空墊與治療床之間并未緊密固定導致其產(chǎn)生些許位移，且隨著治療時間延長，負壓真空墊也可能由于漏氣及長期的使用導致形變，從而產(chǎn)生更大的擺位誤差，這與彭慶國［16］等的研究結果相似。也可能由于負壓真空墊患者腹向未加限制，導致患者在治療期間的不自主運動增加，因此在經(jīng)過六自由度床校正后仍有較大的殘余誤差。但是我們發(fā)現(xiàn)在六自由度床校正前，組2在Y及RZ方向上的誤差值是小于組1的，并且在RZ方向上有統(tǒng)計學意義，這說明組2在患者身體長軸方向上有較好的固定效果，這與負壓真空墊的隨身貼合性較好有關，由于負壓真空墊的尺寸較大可以將患者的主要軀干包裹進去，與陸小玲［17］結果較為一致。在經(jīng)過六自由度床的校正后，組2除在RX方向的殘余誤差值小于組1外（無統(tǒng)計學差異），其余方向上的殘余誤差值均大于組1，且在Z方向上差異有統(tǒng)計學意義，這與負壓真空墊在患者腹向未加限制有一定的關系，而且在Z方向上我們發(fā)現(xiàn)組1與組2均有較大的誤差，與Apicella等［18］的研究結果類似，考慮是六自由度床自然下沉的原因造成的，因此在本研究中兩種固定方式的比較，熱塑膜體網(wǎng)固定總體要優(yōu)于負壓真空墊固定。

本研究存在一定的局限性，僅對兩種固定方式進行了討論分析，并未加入其他的固定方式，例如負壓真空袋聯(lián)合熱塑膜體網(wǎng)，也有人報道了熱塑膜體網(wǎng)聯(lián)合下肢固定裝置有較好的固定效果［19］。且影響擺位誤差的因素多種多樣，本文僅討論了固定方式不同對擺位誤差的影響。

總而言之，在本研究中，六自由度床輔助的直腸癌盆腔放射治療時推薦使用熱塑膜體網(wǎng)作為其固定方式，可以實現(xiàn)更好的體位固定，保證接受盆腔放療的直腸癌患者更好的體位重復性，減小擺位誤差，保證放療療效。當然，我們同時也期待更好的固定方式及更多的入組病例。