在手术治疗的乳腺癌患者中有70%～80%需术后放疗^[1]。部分乳腺癌患者需做锁骨区放疗^[2-3]，由于缺乏固定患者头颈部会产生不同程度的旋转和移动，影响治疗精度的同时会对锁骨区剂量产生影响，乳腺与胸壁位置受双手位置影响，因此，本中心针对放疗靶区包括锁骨上下区、上肢上举和外展功能良好的乳腺癌术后患者采用颈胸膜固定。选择颈胸膜增加体位固定性，但由于腋下移动自由度大，传统体表标记线存在患者摆位难度大的问题，而放疗过程中患者的精确摆位是治疗的关键，虽然可通过增加标记点、延长标记线方式辅助摆位，而腋下汗腺丰富，标记线丢失与移位现象经常发生，同时标记线勾画粗细不均也降低放疗摆位精度，增加患者心理负担，部分患者还会产生过敏反应^[4]。因此，乳腺癌患者摆位问题是目前放疗中的痛点和难点问题。

近年来光学体表监测技术已逐步用于辅助分次间摆位评估和监测分次内患者运动幅度^[5-6]，光学体表监测系统(OSMS)在摆位中的优势为大范围6维监测、实时动态误差反馈、不依赖于标记线、无创、无辐射等^[7-9]。本文旨在针对OSMS和体表标记线在乳腺癌患者术后放疗摆位精度进行比较研究，为临床应用提供参考。

1. 临床资料与主要仪器：回顾性选取2019年3月至2019年8月于北京大学肿瘤医院行乳腺癌放疗的20例患者资料，所选患者靶区均包括锁骨上下区并且上肢上举、外展功能良好，左侧8例，右侧12例，年龄27～68岁，中位年龄46岁。所选病例分为 由OSMS引导摆位( OSMS摆位组)和传统体表标记线摆位(传统摆位组)，每组各10例，均使用颈胸膜固定。OSMS摆位组采用英国VisionRT公司光学体表监测系统5.1.1版本引导摆位，传统体表标记线摆位组采用传统体表标记线联合德国LAP公司3维激光灯定位系统摆位。所有患者脱上衣，仰卧平躺于比利时ORFIT体板上，根据患者颈肩部与体板空隙大小选择合适头枕以及头枕下是否加平板，双手上举抱头，制作颈胸膜，患者体表勾画摆位线。

待膜具完全冷却定型后，在德国西门子大孔径螺旋CT和美国Varian Eclipse放疗计划系统上进行定位CT扫描和治疗计划制定，美国瓦里安医用直线加速器VitalBeam(配有6维治疗床)治疗。定位CT扫描条件为120 kV、190 mAs、螺距0.9、层厚5 mm，扫描范围为下颌到肝下缘，CT定位与治疗过程中碳纤维床板与治疗床相对位置固定。美国瓦里安VitalBeam加速器的机载影像系统(on board imager，OBI)配备有千伏锥形束CT(cone beam computed tomography, CBCT)设备，对于胸部通常使用系统内置“Thorax”模式扫描，扫描条件为125 kVp、270 mAs，视野场为直径46.5 cm、长17.5 cm的圆柱形区域。

2． 摆位流程：OSMS引导摆位：首次治疗采用“两步法”，首先通过锥形束CT(CBCT)找到参考床值，然后通过OSMS获取6维床修正后患者光学参考图像^[10]。后续治疗中使用体表标记线做粗摆位后，将治疗床自动移至参考床值处，在OSMS引导下、以首次治疗获取的光学参考图像为标准做体位精确调整，然后扣模具固定患者体位。需特别指出，本研究中OSMS感兴趣区(region of interest，ROI)选为整个胸部，呈近似方形，上界锁骨、下界肋骨、侧面腋中线，包括了相对稳定体表，如胸骨、肋骨，具有更好的体位提示信息，不包含腹部，腋窝、手臂、肩胛骨等不稳定体表。摆位时根据OSMS提示实时调整患者体位，使OSMS提示误差尽可能低，最大容差范围线性方向和旋转方向分别为±0.5 cm和±2°。传统体表标记线摆位：首次治疗仅确定参考床值，后续治疗通过体表标记线摆位，治疗床根据参考床值自动到位后固定膜具治疗。

3．CBCT和定位CT配准流程：采集CBCT影像后与定位CT影像进行基于骨自动配准后，经过医生与技师共同确认靶区位置后对自动配准结果进行微调，获取床左右(x轴)、升降(y轴)、进出(z轴)、床旋转(Rtn)、进出倾斜(Pitch)、左右转动(Roll)配准误差。所有患者前3次放疗前每次进行CBCT验证，后续放疗期间每周进行1次CBCT验证。采用参考床值自动到位治疗的6维方向配准误差结果绝对值后进行统计分析，两组各取得60组6维误差数据。

4．CTV-PTV外扩边界计算：对OSMS摆位和传统摆位两组患者x、y、z各方向摆位误差取绝对值，根据外扩公式(1)计算出x、y、z方向上的CTV至PTV外扩距离^[11]，即：

式中, Σ为各个患者系统误差的标准差；δ为各个患者随机误差的均方根，M_PTV为CTV到PTV外扩距离。其中，系统误差定义为患者每次摆位误差的均值，随机误差定义为患者每次摆位误差的标准差。

5．统计学处理：采用SPSS 25.0对配准误差绝对值进行统计分析，以 ±s表示，数据经正态性检验符合正态分布，两组病例对应摆位误差数据行独立样本t检验。此外，据文献报道，患者任意方向0.5 cm线性误差或2°旋转误差会导致靶区剂量变化5%^[12]。为更好分析放疗误差分布，本研究设定线性方向、旋转方向分别以0.3 cm和1.5°为标准，误差在标准内的分布率越大越符合精确放疗要求，对误差分布率进行χ²检验。P<0.05为差异具有统计学意义。

1．摆位误差统计分析：OSMS摆位组和传统体表标记线摆位组6维度配准误差取绝对值后平均值±标准差，除x方向外OSMS摆位组均值均小于传统体表标记线摆位组，两组在z和Pitch方向的摆位误差比较差异具有统计学意义(t=3.53、2.98，P<0.05)见表 1。

表 1(Table 1)

表 1 乳腺癌放疗患者两种摆位方式不同方向和旋转角度摆位误差比较($\bar x$±s) Table 1 Comparison of setup errors in different directions and rotation angles of two positioning methods for breast cancer radiotherapy($\bar x$±s) 摆位方式 例数 x(cm) y(cm) z(cm) Rtn(°) Pitch(°) Roll(°) OSMS摆位 10 0.18±0.13 0.12±0.09 0.13±0.11 0.55±0.37 0.63±0.53 0.67±0.42 传统摆位 10 0.18±0.12 0.13±0.09 0.23±0.16 0.74±0.55 0.99±0.65 0.68±0.55 t值 -0.20 0.39 3.53 1.95 2.98 0.10 P值 0.84 0.70 0.00 0.06 0.00 0.92 注：x.左右;y.升降; z.进出; Rtn.床旋转; Pitch.进出倾斜;Roll.左右转动

表 1 乳腺癌放疗患者两种摆位方式不同方向和旋转角度摆位误差比较($\bar x$±s) Table 1 Comparison of setup errors in different directions and rotation angles of two positioning methods for breast cancer radiotherapy($\bar x$±s)

2．误差分布统计分析：OSMS摆位组和传统体表标记线摆位组配准误差线性方向0.3 cm和旋转方向1.5°以内的累积分布比例，两组误差分布率在z方向差异具有统计学意义(χ²=11.090，P<0.05), 见表 2。

表 2(Table 2)

表 2 乳腺癌放疗患者两种摆位方式不同方向和旋转角度的摆位误差分布(%) Table 2 Distribution of setup error in different directions and rotation angles of two positioning modes for breast cancer radiotherapy(%) 摆位方式 误差≤0.3 cm 误差≤1.5° x y z Rtn Pitch Roll OSMS摆位 87.50 95.83 93.75 97.92 93.75 97.92 传统摆位 89.58 97.92 66.67 93.75 83.33 87.50 χ2值 0.103 - 11.090 - 2.567 - P值 0.749 1 0.001 0.617 0.109 0.111 注：“-”为Fisher确切概率法。x.左右;y.升降; z.进出; Rtn.床旋转; Pitch.进出倾斜;Roll.左右转动

表 2 乳腺癌放疗患者两种摆位方式不同方向和旋转角度的摆位误差分布(%) Table 2 Distribution of setup error in different directions and rotation angles of two positioning modes for breast cancer radiotherapy(%)

3． CTV-PTV外放边界计算：OSMS摆位组和传统体表标记线摆位组x、y、z轴向Σ值分别为0.08和0.07 cm、0.07和0.05 cm、0.07和0.10 cm；δ值分别为0.11和0.12 cm、0.07和0.10 cm、0.10和0.13 cm；M_PTV值分别为0.28和0.26 cm、0.21和0.20 cm、0.24和0.35 cm。z方向OSMS摆位组外扩边界明显小于传统体表标记线摆位组。

乳腺形态特殊，器官活动度大，在分次放疗期间易发生较明显的摆位误差，影响放疗精确性^[17]。轻微的摆位误差将可能导致靶区及其周围危及器官(organ at risk, OAR)的明显剂量变动^[18]，靶区剂量不足增加复发风险，OAR剂量加大增加并发症风险, 尽可能降低摆位误差对于提高肿瘤局部控制率和降低正常组织并发症至关重要。颈胸膜固定患者头颈部与胸部，头颈部固定减轻由于颈部旋转、下颌角度的不确定性对锁骨上下区剂量分布的影响^[14]。由于乳腺质软、易动，颈胸膜紧贴身体固定胸部减少乳腺活动度，同时限制患者呼吸幅度。

本中心OSMS由设立在患者前方、左右两侧3个方向上投影仪和摄像机组成的摄像单元构成，3个摄像单元能全面获得患者前部及左右两侧体表轮廓信息。综合3个方向摄像头影像，经过计算机运用近距离数字光斑成像法重建形成体表轮廓三维影像，该影像与参考影像(本研究为第一次治疗后采集的体表影像)进行对比获得6维方向上实时位置误差信息以辅助患者摆位。

本研究z方向OSMS引导摆位与传统体表标记线摆位误差及误差分布率差异显著，主要原因在于：①患者从放疗开始到结束标记线经过若干次描画，随着描画次数增加标记线精确性下降，OSMS定期质控、测量精度高(误差＜1 mm)。②患者手臂上举抱头位置差异，易造成肩胛骨位置差异从而牵拉皮肤造成z方向体表标记线整体移位，而OSMS引导摆位ROI监测区域较大，可给出有效提示信息。③患者背部皮肤褶皱、肌肉重叠影响z方向进出摆位线，但对OSMS胸部ROI影响较小。使用OSMS引导下患者乳腺区域的z方向位置误差相较传统摆位法显著降低，提示OSMS在诸如深吸气屏气技术(DIBH)等对z方向位置敏感的治疗技术中更具优势。

Pitch方向两种摆位方式误差差异显著，主要原因在于患者头枕固定后z方向体位变化会引起颈椎与固定头枕相对位置变化，从而引起颈椎、胸椎曲度变化。由于乳腺及其周围体表松弛，行传统标记线摆位时，往往遭遇旋转方向误差难以判断的困扰。本研究中，基于OSMS摆位流程的3个旋转误差均值均小于传统标记线摆位，尤其在Pitch方向存在显著差异，充分体现了该摆位流程在乳腺患者摆位中的临床应用优势。

x和y方向两种摆位方式的摆位误差差异不显著的原因在于，x方向上手臂位置变化、背部皮肤褶皱对位于体中线的摆位线影响小，摆位线能够很好限制x方向误差；y方向上两种摆位方式均是基于参考床值自动到位治疗，床值固定消除了由于治疗床位置不同以及患者呼吸运动产生的误差，限制两者y方向摆位误差。

CTV-PTV外扩边界OSMS摆位组和传统体表标记线摆位组x、y、z轴3个方向中由于OSMS引导摆位z方向摆位误差显著小于体表标记线摆位，特别是在z方向CTV-PTV外放边界亦明显减小，这提示使用OSMS进行辅助摆位，具有降低乳腺患者z方向正常组织(如心脏、肺部)受量、减轻放疗不良反应发生风险的潜在临床获益。

本研究所使用OSMS引导摆位流程，摆位时体表标记线仅用作粗摆位，而以OSMS6维实时提示误差为参考。该流程可有效克服标记线偏移、模糊等放疗临床常见问题，当患者出现标记线丢失现象时，既可遵循首日治疗流程找回标记线，亦可根据OSMS参考图像完成正常摆位而不干扰正常治疗。该流程降低了患者二次复位的难度，有效规避了由于患者体表标记线丢失而可能出现的当日治疗中断问题。目前本组正在积极开展完全OSMS引导下的摆位流程研究，以进一步降低对患者体表标记线的依赖。

本研究不足主要集中在ROI选取与采集上。本研究中仅勾画胸部一个ROI，不包含手臂、头颈部等自由度高部位，后续研究将勾画胸部以及针对手臂、头颈部、患侧乳腺的多个ROI进行联合摆位。研究中发现，部分乳腺下垂患者的全胸ROI存在摆位误差较大现象，后续将围绕该类型患者的ROI勾画与摆位问题做重点研究。本研究获取光学体表参考图像时未使用Gated Capture功能，获取的参考图像存在呼吸运动偏差，但该偏差影响有限，不对研究结果造成显著干扰。

CBCT始终为检验体位重复性金标准，但会增加患者额外辐射剂量。OSMS无辐射，通过减少初始摆位误差来减少CBCT扫描频次，减少患者发生二次肿瘤风险。总之，OSMS引导摆位颈胸膜固定可有效地提高患者治疗精度，有效克服反复描画体表标记线的繁琐以及体表标记线丢失给临床带来的问题，相关PTV外放边界结果，可为放疗医生和物理师制作计划和计划评估时提供参考。本中心将进一步研究OSMS感兴趣区勾画范围、参考体表获取频次等对摆位精度的影响，以及该系统在其他体位固定方式、其他部位肿瘤和监测分次内运动方面的应用。

志谢 本研究受北京市医管局培育计划(PX2019042)，北京市卫生和计划生育委员会首都卫生发展科研专项青年优才项目(2018-4-1027)

利益冲突  无

作者贡献声明  李俊禹负责结果分析、论文撰写；于松茂、周舜负责具体操作和资料收集；吴昊、弓健指导实验设计和论文写作；杨敬贤指导实验进行；岳海振、李廷廷负责数据整理；杜乙负责研究设计和论文修改