中华放射医学与防护杂志  2017, Vol. 37 Issue (9): 686-689   PDF    
水固化头枕对提高乳腺托架固定下乳腺癌放疗锁骨上野摆位准确性的研究
吴传锋 , 吴锦昌 , 顾科 , 王东燕 , 褚耀华 , 李成 , 沈丹青 , 胡睿     
215001 苏州, 南京医科大学附属苏州医院 苏州市立医院东区放疗科
[摘要] 目的 利用水固化头枕对乳腺托架固定下乳腺癌患者下颈部固定进行改良,观察其对锁骨上野(supraclavicular field,SCF)摆位误差及临床靶区(CTV)外放边界的影响。方法 选取13例乳腺癌改良根治术后放疗患者,在原有乳腺托架定位的基础上增加使用水固化垫,将其固定于圆形头枕上并保证填充颈部与托架间的间隙,同时支撑头部偏转。再利用锥形束CT(cone-beam CT,CBCT)于第1、10和20次治疗前采集CT图像,记录SCF靶区的摆位误差并与前期研究对比分析,计算其CTV外放值及其外放体积的变化。结果 全组患者摆位误差在左右(x)、上下(y)、前后(z)方向分别为(2.16±1.25)、(1.50±1.28)和(1.94±1.12)mm,俯仰(θ)、滚转(Ф)、偏转(ψ)角度分别为(1.76±1.87)°、(1.82±1.12)°和(0.99±0.58)°。与前期研究数据进行非参数秩和检验(Mann-Whitney U test),在yz方向及θ角度上摆位误差差异具有统计学意义(Z=4.152、3.415、2.053,P < 0.05)。CTV在xyz方向分别需外放4.07、4.03和3.73 mm,较前期研究xyz方向外放8、8和6 mm的体积平均减少32.73%。结论 个性化头枕配合乳腺托架的定位方法降低了单一圆枕定位下颈部SCF靶区的摆位误差,并将其CTV的外放缩减至在xyz方向上不少于4.07、4.03和3.73 mm。
[关键词] 水固化垫     乳腺托架固定     摆位误差     CTV    
Study on improving accuracy of setup errors of supraclavicular field in radiotherapy for breast cancer by breast bracket and moisture-cured resin cushion
Wu Chuanfeng, Wu Jinchang, Gu Ke, Wang Dongyan, Chu Yaohua, Li Cheng, Shen Danqing, Hu Rui     
Department of Radiation Oncology, Affiliated Suzhou Hospital of Nanjing Medical University, Suzhou 215001, China
Corresponding author: Hu Rui, E-mail:huuno@sohu.com
[Abstract] Objective To explore the effects of improvements on setup error(SE) and clinical target (CTV) margin of supraclavicular field (SCF) by using moisture-cured resin cushion and breast bracket for lower neck fixation in breast cancer patients who underwent post-mastectomy radiotherapy. Methods Totally 13 patients with breast cancer who underwent post-mastectomy radiotherapy were enrolled. All patients were immobilized by breast bracket and moisture-cured resin cushion. Firstly, each patient's lower neck and head was fixed well by moisture-cured resin cushion, filling the gap between the neck and breast bracket. Secondly, each patient underwent the cone-beam CT (CBCT) at the first, tenth and twentieth treatment after positioning. Then these CBCT images were registered to the planning CT to determine setup errors in translational and rotational directions, and SCF CTV margins by the systematic and random errors were evaluated. Results The setup errors in x (left-right), y (superior-inferior), z (anterior-posterior) translational directions were (2.16±1.25), (1.50±1.28), (1.94±1.12) mm and (1.76±1.87)°, (1.82±1.12)°, (0.99±0.58)°, respectively in θ (pitch degree), Ф (roll degree), ψ (yaw degree) rotational directions. Non-parametric rank test (Mann-Whitney U test)was performed with previous data, the differences of the setup error in y, z, θ directions were statistically significant (Z=4.152, 3.415, 2.053, P < 0.05).The margins from CTV were 4.07, 4.03 and 3.73 mm in x, y and z directions, respectively. Compared with the previous study on SCF, CTV margin required 8, 8 and 6 mm in x, y and z axis directions, the volume of CTV to PTV were decreased by 32.73%on average. Conclusions Compared with plastic circular pillow alone, moisture-cured resin cushion with breast bracket locating method could reduce setup errors in SCF target region. The margins from CTV to PTV were decreased to 4.07, 4.03 and 3.73 mm in x, y and z axis directions at least.
[Key words] Moisture cured resin cushion     Breast bracket immobilized     Setup error     CTV    

乳腺托架是目前乳腺癌改良根治术后胸壁及区域淋巴结放疗较多采用的体位固定装置。托架一般标配臂托、抓手、圆枕、臀垫以及膝垫协助固定患者手臂、头颈及上下肢。临床上常以锁骨下1 cm为界将预防照射区域分为锁骨上野(supraclavicular field,SCF)和胸壁野,必要时增加内乳野[1-2]。对于SCF多采取单前野的单一能量光子束或混合能量光子及电子束照射,为尽可能减少气管、甲状腺及脊髓等正常器官的受量,除机架角度外,头颈也需向健侧偏转一定角度[3-4]

吴传锋等[5]利用锥形束CT (cone-beam CT,CBCT)对乳腺托架固定下的下颈部的摆位误差进行研究,发现单一树脂头枕的固定方式并没有为头颈部偏转提供有效固定,SCF临床靶区(CTV)外放在左右(x)、上下(y)、前后(z)方向外放至少8.08、8.13和6.30 mm。外放值的增加导致照射体积的增加,给计划设计和正常器官防护带来困难。因此,本研究在定位方法上进行改良,利用水固化垫配合乳腺托架固定患者头颈,并利用CBCT分析其对摆位误差及CTV外放的影响。

资料与方法

1.临床资料:选取2016年7月至12月在苏州市立医院东区放疗科行改良根治术后需行胸壁及锁骨上淋巴结放疗女性患者共13例,左侧7例,右侧6例,中位年龄51.3岁。卡氏评分KPS≥70,患侧上肢上举和外展运动功能良好,腋窝无积液。体位固定方式均采用美国Civco公司生产的Med-Tec550型单臂乳腺托架固定体位,头颈部固定采用个性化设计。本研究经过本院伦理委员会认证,所有患者均已签署知情同意书。

2.个性化头枕的制作:患侧手臂上举,健侧上臂紧靠身体,下臂搭于腹前且大拇指置于脐上,臀垫膝垫用于防止下肢下滑。在圆型树脂头枕的基础上采用20 cm×30 cm水固化垫,垫内填充水活性高分子聚苯乙烯颗粒,喷水活化后,固定在圆形头枕上并保证填充颈部与托架间的间隙,同时支撑头部偏转。下颌微抬偏向健侧包绕头及下颈并固定成型,保持6~8 min定型。本研究中所使用的水固化垫为上海思沃科学仪器有限公司生产,型号为GY-SD2030(沪闸械备20 150 018号),并通过本院的技术委员和采购中心认证。

3.摆位误差采集:所有患者均在美国瓦里安公司生产的Truebeam型直线加速器机载的CBCT上对下颈部进行图像采集。分治疗前(首次放疗)、中(第10次放疗)、后(第20次放疗)对每位患者进行CT图像的采集和对比。采用与前期研究相同的配准比较方法,先由技师依据靶区所在层面的椎体为感兴趣区与计划图像自动配准,再由医生离线比对,调整后并确定[5],其误差包括:左右(x)、上下(y)、前后(z)的误差,以及偏转方向,包括:俯仰(θ)、滚转(Φ)、偏转(ψ)的误差。记录全组患者在各个方向上摆位误差的变化。

4.CTV外扩边界计算和计划靶区(PTV)体积的比较:对全组患者左右(x)、上下(y)、前后(z)的各方向摆位误差的绝对值,根据外放公式MPTV=2.5Σ+ 0.7σ[6-7],计算xyz方向上的CTV外放距离,其中MPTV为CTV到PTV的外放距离,Σ为系统误差的标准差,σ为系统随机误差的均方根。对比不同外放所生成的PTV体积的变化情况(所有外放在近皮肤侧均内收2 mm)。

5.统计学处理:数据以x±s表示。应用SPSS 19.0软件,将本实验所得到的xyz方向以及θФψ角度的摆位误差数据,与前期实验中对应方向的摆位误差数据进行非参数秩和Mann-Whitney U检验,P<0.05为差异有统计学意义。计算xyz方向上位移的平均值、Σ值及σ值,计算CTV外放距离和相应PTV的外放体积。

结果

1.摆位误差:整体摆位误差在xyz方向上的位移量分别为(2.16±1.25)、(1.50±1.28)、(1.94± 1.12) mm,在θФΨ方向上的旋转度分别为(1.76±1.87)°、(1.82±1.12)°、(0.99±0.58)°。xyz方向上个体系统误差的标准差分别为1.25、1.28、1.12 mm,个体随机误差的均方根分别为1.34、1.19、1.33 mm,根据文献[6-7]公式计算其外放分别为4.07、4.03和3.73 mm。

2.统计结果:与文献[5]比较,传统圆型头枕固定下各方向及角度的摆位误差进行非参数秩和检验,在上下(y)、前后(z),以及俯仰(θ)角度上的误差差异有统计学意义(Z=4.152、3.415、2.053, P<0.05,表 1)。

表 1 本研究与前期研究摆位误差比较(x±s) Table 1 Comparison of the setup errors between the moisture-cured resin cushion and the previous research(x±s)

3.PTV体积变化:13例患者按照左右、上下、前后方向8、8和6 mm外放PTV(8,8,6)体积在129.05~228.88 cm3,平均为180.79 cm3。按照左右、上下、前后方向4、4和4 mm外放PTV(4,4,4)体积在82.89~164.02 cm3,平均为122.53 cm3。如图 1所示,PTV(4,4,4)较PTV(8,8,6)减少了最少27.01%,最多36.22%,平均32.73%。

图 1 13例患者不同外放生成的PTV体积值比较直方图 Figure 1 Comparison of PTV volume values of 13 patients with different external margin

讨论

回顾性研究表明,乳腺癌术后区域淋巴结的预防性照射能够给患者的远期生存率带来改善,同时也发现乳腺癌术后常见转移及复发的部位多见于胸壁,其次就是锁骨上区淋巴结[1-2]。由于术后原有解剖结构的改变、患者手臂上举牵引影响、定位体位的不同,锁骨上靶区深度变化的个体化差异明显,而基于传统单前野的照射方法很难给予SCF有效的剂量包绕,需要更加精确放疗技术改善靶区的剂量分布[8-10]。这不仅需要精确的靶区勾画,还需要精确的定位和定位外放。

目前基于CBCT扫描的在线影像配准已成为乳腺癌保乳术后放疗分次间位移测定及摆位误差测量与校正的主要途径[11]。吴传锋等[5]利用CBCT技术系统分析了单臂乳腺托架固定下单一树脂圆枕对下颈部摆位误差的影响,发现CTV外放在左右、上下、前后方向不少于8.08、8.13和6.30 mm。合理的外放降低了摆位误差对CTV剂量的影响,但过多的外放值会导致照射体积的增加给计划设计和危及器官防护带来困难。

本研究在保证原有乳腺托架对其他部位固定的优势下,对头枕进行了改良设计,在原有头枕的基础上,设计水活化垫为患者颈部提供个性化支撑,不仅保证了与体架的有效固定,而且填充了下颈与托架间的间隙并限制了颈部的旋转。石慧烽等[13]在研究头颈部肿瘤定位中发现使用合适的头枕,棘突连线最远端最大误差<2 mm;使用不合适的头枕,后脑与头枕存在很大间隙,颈椎活动度增加,最远端连线最大差距接近5 mm。有研究也指出头颈部的位移主要来自于颈椎的空间移动和旋转,个体化设计的头枕有效的提升了颈部固定,降低随机误差的发生[13-14]。本研究中,整体摆位误差也得到明显改善,在xyz 3个方面较之前的研究[5]减少了近一半,同时头部偏转也得到了有效地改善,降低了滚转角和偏转角的随机误差。由于摆位误差的减少,CTV外放值减少近一半,外放体积平均减少了32.73%。为进步研究乳腺癌区域淋巴结精确放疗,特别是锁骨上区提供了定位保证。

不同于以往个体化设计中采用的发泡技术,本研究中采用了水固化垫,为更好地与乳腺托架连用,对头枕的尺寸、水活化后的温度控制、传导及成型时间、外面料柔韧度的选择提出了具体的设计要求。经过反复改良后,降低了成型时间,而且提高了患者的舒适感。使用过程中依从性较高,这也可能是导致摆位误差明显改善的因素之一。同时,摆位经验、操作流程的规范化及质量管理也是降低摆位误差不可忽视的因素,如何将操作流程规范化与有效的定位装置结合起来进一步减少摆位误差将是未来的研究重点。

综上所述,个性化头枕配合乳腺托架的定位方法降低了单一树脂圆枕定位下颈部锁骨上野的摆位误差,减小xyz方向上的位移量并缩减了CTV至PTV的外放值。

利益冲突 本研究由苏州市肿瘤临床医学中心(Szzx201506) 课题,苏州市医学物理与技术重点实验室(SZS201721) 课题资助,该研究未接受任何不当的职务或财务利益,在此对研究的独立性和科学性予以保证
作者贡献声明 吴传锋负责本文的实验数据采集,结果分析,论文撰写;吴锦昌及顾科负责病例筛选;王东燕、褚耀华协助实验数据采集;李成及沈丹青负责计划制作,数据汇总;胡睿负责论文选题,研究总体指导及论文修改和审查
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