光學表面監(jiān)測系統(tǒng)在重度幽閉恐懼癥患者頭頸部放射治療中的應用

敖義，鄭祖安（通信作者），鐘偉偉，鄭言宏

華中科技大學同濟醫(yī)學院附屬同濟醫(yī)院腫瘤科（湖北武漢 430030）

放射治療為頭頸部腫瘤的主要治療手段，目前，臨床主要開展的精確放射治療技術為調強放射治療（intensity modulated radiation therapy，IMRT），其以精確的體位固定為基礎，采用多種固定結合方式進行體位固定，可提高固定精度[1]。對于頭頸部腫瘤，臨床通常采用發(fā)泡膠個體化頭枕聯(lián)合頭頸肩熱塑面罩固定，該固定方式有較好的密閉性，可有效減小患者頭部位移，但對于患有重度幽閉恐懼癥的特殊患者，在接受該固定方式時表現(xiàn)出強烈的抗拒和不適狀態(tài)，難以堅持行放射治療[2]。隨著放射治療技術的發(fā)展，新技術的應用有效提高了放射治療精度。光學表面監(jiān)測系統(tǒng)（optical surface monitoring system，OSMS）作為一種通過光學表面成像并可實時監(jiān)控、無輻射的新型放射治療技術，可通過攝像機投影將光學信號直接覆蓋到皮膚表面，獲得一個無創(chuàng)傷的圖像引導模式，其在患者位置和運動監(jiān)測研究方面的應用已有初步的臨床報道[3-6]。基于此，本研究擬使用OSMS 輔助監(jiān)測幫助患重度幽閉恐懼癥的頭頸部腫瘤患者解決在放射治療中體位固定的難題，現(xiàn)報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2019年6—11月于華中科技大學同濟醫(yī)學院附屬同濟醫(yī)院行放射治療的4例患重度幽閉恐懼癥的頭頸部腫瘤患者，均為男性，年齡50～59歲，其中腮腺腫瘤2例，頭部腫瘤2例。

1.2 相關設備

醫(yī)用直線加速器機載錐形束CT（cone-beam CT，CBCT）和MV影像系統(tǒng)（美國Varian，EDGE）；光學表面監(jiān)測系統(tǒng)（美國Varian，OSMS），每次使用前均會接受日檢（DAILY QA），誤差精度＜3 mm；CT模擬定位機（荷蘭Philips，Brilliance）；治療計劃系統(tǒng)（瑞典Elekta，Monaco）。

1.3 治療擺位流程

將顱腦模體作為治療目標，采用頭頸肩固定架聯(lián)合發(fā)泡膠墊固定，通過三維激光定位系統(tǒng)在模體表面標記治療中心，通過CT 模擬定位機掃描獲取定位圖像，傳入Monaco 計劃系統(tǒng)制作放射治療計劃，通過Mosaiq 治療系統(tǒng)與EDGE 加速器連接執(zhí)行治療計劃；將加速器機架角設至0°，通過激光定位裝置和顱腦模體面部標記線進行治療擺位，再使用OSMS 采集患者面部表面影像，勾畫監(jiān)測區(qū)域——感興趣區(qū)（region of interest，ROI），通過CBCT 系統(tǒng)掃描獲取擺位誤差并校正，隨后在OSMS 中重新勾畫校正擺位誤差后的ROI，并將其作為監(jiān)測患者治療擺位及治療分次內擺位中心偏移誤差新的OSMS 參考影像；通過顱腦模體驗證后，開始對4例頭頸部放射治療患者展開應用，首先通過OSMS 獲取的患者面部ROI 輔助監(jiān)測治療擺位，然后通過CBCT 驗證擺位誤差，對誤差值進行六維校正并獲取新的OSMS 監(jiān)測ROI，治療中觀察OSMS 校正后的殘余誤差值以及治療中患者的體位變化情況（圖1）。

圖1 重度幽閉恐懼癥患者在OSMS 監(jiān)測下進行頭頸部放射治療

1.4 統(tǒng)計學處理

采用SPSS 22.0統(tǒng)計軟件對數(shù)據(jù)進行分析，計量資料以表示，采用配對t檢驗或秩和檢驗，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 顱腦模體隨機擺位OSMS 與CBCT 驗證誤差比較

通過顱腦模體模擬隨機擺位7次，獲取OSMS與CBCT 對比數(shù)據(jù)7組，結果顯示，OSMS 與CBCT在X、Y 軸的旋轉誤差比較，差異均有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）；OSMS 與CBCT 在X、Y、Z 軸的平移誤差及Z 軸的旋轉誤差比較，差異均無統(tǒng)計學意義（P＞0.05），見表1。

表1 顱腦模體隨機擺位OSMS 與CBCT 驗證誤差比較（n=7）

2.2 4例患者治療前的OSMS 與CBCT 驗證擺位誤差比較

4例患者均使用OSMS 輔助擺位記錄誤差監(jiān)測與CBCT 掃描驗證誤差，共獲取對比誤差值數(shù)據(jù)20組，治療前的結果顯示，OSMS 與CBCT 在X、Y、Z 軸的平移誤差及旋轉誤差比較，差異均無統(tǒng)計學意義（P＞0.05），見表2。

表2 4例患者治療前的OSMS 與CBCT 驗證擺位誤差比較（n=20）

2.3 4例患者經(jīng)CBCT 校正擺位誤差后OSMS 殘余監(jiān)測值（A 組）與治療前OSMS 實際監(jiān)測值（B 組）比較

記錄4例患者經(jīng)CBCT 校正擺位誤差后OSMS殘余監(jiān)測值（A組）與治療前OSMS實際監(jiān)測值（B組），共獲取誤差值數(shù)據(jù)20組，結果顯示，A 組與B 組在X、Y、Z 軸的平移誤差及旋轉誤差比較，差異均無統(tǒng)計學意義（P＞0.05），見表3。

表3 4例患者經(jīng)CBCT 校正擺位誤差后OSMS殘余監(jiān)測值（A 組）與治療前OSMS實際監(jiān)測值（B 組）比較（n=20）

3 討論

由于頭頸部重要器官較多，對放射劑量的耐受性較低，因此，在行頭頸部放射治療時對靶區(qū)精度的要求更高，在選擇體位固定裝置時多偏向于剛性的密閉結構。但是，部分患幽閉恐懼癥的患者在狹小及密閉空間下容易出現(xiàn)焦躁、不適、恐懼等心理癥狀，在對此類患者進行放射治療模擬定位時，定位治療師先會進行一系列的心理干預幫助患者更快地放松并適應現(xiàn)有環(huán)境，但一般成人患者的主觀意識較強，導致心理干預難度增大，最終決定放棄標準的固定方式。有研究利用新型圖像引導技術OSMS 輔助定位，結果發(fā)現(xiàn)OSMS 具有可靠性，不會增加患者放射治療過程中的輻射劑量，可用于監(jiān)測頭頸部腫瘤分次內的靶區(qū)位置的變化[7]。

OSMS主要通過采集表面輪廓變化監(jiān)測位移誤差，但對環(huán)境光學的要求較高，會出現(xiàn)一定的計算偏差，當機架角旋轉至±（30～90）°時，由于其中一臺攝像機被遮擋，會造成0.1～0.5 mm的位移誤差[8]。在使用顱腦模體模擬患者使用OSMS輔助擺位時，發(fā)現(xiàn)CBCT與OSMS在X、Y、Z軸的平移誤差一致性很高，如靳懷志等[9]和張白霖等[10]使用模體監(jiān)測OSMS與CBCT誤差值，在位移小于10 mm/1°時，兩者的最大平移誤差為0.6 mm，最大旋轉誤差為0.3°。本研究在行顱腦模體測試中，發(fā)現(xiàn)CBCT與OSMS在X、Y、Z軸的平移誤差的平均差異低于3 mm，旋轉誤差的平均差異在0.2°～0.3°，與上述研究結果相似；但統(tǒng)計學結果顯示，CBCT與OSMS在X、Y軸的旋轉誤差比較均有顯著性差異，表明在出現(xiàn)角度旋轉時，會對表面光學影像信息的監(jiān)測和采集造成一定的干擾。付秀根等[11]的研究以1°為閾值，發(fā)現(xiàn)OSMS高估了X、Y軸的旋轉誤差，因此，在使用OSMS監(jiān)測治療時每周應利用CBCT校正患者的OSMS精度，通常在利用CBCT驗證擺位誤差后，若誤差值與OSMS監(jiān)測值出現(xiàn)反向偏差或同向差異值過大，在校正完擺位誤差后會重新采集機架角為0°時的患者面部表面ROI作為新的監(jiān)測參考影像。

本研究通過對比患者治療前OSMS 監(jiān)測誤差與CBCT 驗證擺位誤差，發(fā)現(xiàn)兩者無顯著性差異，證實了OSMS 監(jiān)控患者面部表面位移誤差的可靠性。有研究報道，在頭頸部放射治療中，應將靶區(qū)邊緣線性誤差控制在3 mm 以內，而旋轉誤差控制在2°以內[12]。本研究通過對患者使用OSMS 監(jiān)測輔助擺位后通過CBCT 影像系統(tǒng)驗證擺位誤差，發(fā)現(xiàn)兩者在X、Y、Z 軸的線性誤差平均值小于1 mm，旋轉誤差平均值小于1°，誤差結果控制在頭頸部腫瘤靶區(qū)邊緣誤差控制范圍內，表明OSMS 可有效監(jiān)測重度幽閉恐懼癥患者頭頸部放射治療的擺位精度。但由于患者在治療中對比顱腦模體存在更多的靈活性，通常會擔心其在無束縛固定的情況下容易出現(xiàn)不自主的運動，進而增加分次間誤差，然而本研究通過觀察患者OSMS 殘余監(jiān)測值和OSMS 實際監(jiān)測值，發(fā)現(xiàn)利用CBCT 校正過系統(tǒng)誤差后，治療中使用OSMS 監(jiān)測在三維平移和旋轉方向上均未出現(xiàn)明顯偏移誤差，并且平移誤差監(jiān)測值均未超過1 mm，旋轉誤差未超過1°，原因可能在于發(fā)泡膠個體化頭枕仍有一定的支撐和固定性，如有研究報道，發(fā)泡膠個體化頭枕對患者的頭頸部包裹性好，可有效減小Y 軸方向上的平移誤差和旋轉誤差[13-14]；同時，OSMS 的使用增加了對頭頸部的約束性，可幫助提高和穩(wěn)固重度幽閉恐懼癥患者的頭頸部放射治療精度。

綜上所述，OSMS 可解決重癥幽閉恐懼癥患者頭頸部放射治療時的體位固定難題，同時結合CBCT 影像驗證系統(tǒng)可確保患者放射治療精度。