2025, Vol. 45
2. 福建医科大学附属协和医院放疗科 福建省肿瘤智能影像与精准放疗重点实验室 福建省消化、血液系统与乳腺恶性肿瘤放射与治疗临床医学研究中心，福州 350001
2. Department of Radiation Oncology, Fujian Medical University Union Hospital, Fujian Key Laboratory of Intelligent Imaging and Precision Radiotherapy for Tumors, Clinical Research Center for Radiology and Radiotherapy of Fujian Province (Digestive, Hematological and Breast Malignancies), Fuzhou 350001, China
肝癌是最常见的恶性肿瘤之一，其发病率和死亡率都较高，是癌症死亡的第二大原因[1]。中国原发性肝癌的新发病例数和死亡数均居世界首位，其中肝细胞癌占原发性肝癌的80%~85%[2-3]。同时肝脏也是治直肠癌、乳腺癌常见转移部位[4]。对于中晚期患者以及不能耐受手术治疗的患者，放射治疗成为一种值得期待的治疗方式[5]。近年来，以三维适形放疗(three-dimensional conformal radiotherapy, 3DCRT)、调强放疗(intensity-modulated radiotherapy, IMRT)、立体定向体部放射治疗(stereotactic bodyradiation therapy, SBRT)为代表的现代精准放疗技术，使得病灶治疗精度显著提高，同时减少对正常组织的损伤。对不适合手术切除的肝脏寡转移病灶或原发性肝癌，SBRT是合适的替代治疗手段。SBRT治疗次数少、单次剂量高，产生的放射生物学效应远超常规分割，明显提高局控率[6-8]。基于4DCT扫描确定的内靶区(ITV)可很好地反映肿瘤的运动轨迹，进而提高肝癌靶区勾画精度，是评价呼吸运动管理效果的主要工具。由于肝脏受呼吸运动引起的肿瘤位移过达30 mm[9]，因此SBRT实现的最主要技术之一是呼吸运动管理技术。其中腹部加压技术通过在腹部施加压力，限制膈肌运动，可以有效地减少腹部脏器肿瘤的移动度[10]。从而缩小ITV的范围，提高治疗精准度。本文就腹部加压技术在肝癌SBRT中的应用研究加以综述，以期推动肝癌的立体定向放射治疗研究获得进展。
一、肝癌的立体定向放射治疗应用SBRT的出现标志着放疗进入了“三精准”时代：精确定位、精确摆位和精确治疗。SBRT疗程短(1~5次)、定位准、剂量高，靶区内的生物有效剂量(BED)≥100 Gy[11]。该技术同步实现靶区剂量递增与正常组织保护[12-13]。SBRT已成为治疗不可切除早期原发性肿瘤或肝、肺寡转移瘤的公认方案，其局部控制率与手术相当[14-15]。射波刀以影像引导、靶区追踪、自动修正技术达亚毫米级精度。Tomo靠螺旋断层连续照射和兆伏级CT(MVCT)确保SBRT精准。体部伽马刀用多钴源旋转聚焦，依靶区需求调剂量分布。虽体部伽马刀研究热度低，但作为国产设备，技术不断改进，局控率高[16]。在肝脏腹部加压技术上，射波刀受限于固定安全区，Tomo受限于物理孔径。体部伽马刀虽用专用固定装置稳定伽马射线聚焦位置，但实际应用中，该装置可能受患者体型、呼吸模式及设备治疗空间限制影响[17]。因此，合理选择或改进SBRT设备的腹压技术是一个重要研究方向。
二、肝脏呼吸运动管理以摆位误差与器官形变为主因的分次间误差，以及器官运动与呼吸运动为主因的分次内误差，是引起SBRT精度降低的最常见原因。随着图像引导放射治疗技术在SBRT中的广泛应用，分次间误差得到有效控制。然而在肝癌SBRT中由于受呼吸运动影响，靶区剂量偏差和正常组织并发症概率增加正成为阻碍肝癌SBRT疗效进一步提升的主要因素。因此，呼吸运动管理成为提高肝癌SBRT安全性和有效性的最主要措施[18]。虽然国际辐射单位和测量委员会(ICRU)引入了内边界的概念，以补偿因呼吸引起的临床靶区(CTV)变化并形成ITV，从而使患者可以在自由呼吸状态下接受立体定向放射治疗。然而，因呼吸运动增加的内靶区导致计划靶区(PTV)增大，这可能增加放射诱导性肝病和胃肠道并发症的发生风险[19]。
目前，国内外在肝癌呼吸运动管理方面，除去靶区外扩之外，主要方式包括：①腹部加压(abdominal compression, AC)可以大幅度降低膈肌运动，进而降低自由呼吸下的肝脏靶区移动，不需要呼吸训练，适应性强且装置相对简单[20]。②主动呼吸控制(active breathing control, ABC)主要利用导管控制患者呼吸，治疗时患者佩戴鼻夹避免鼻腔呼吸，确保只能进行口部呼吸，与深吸气末屏气(DIBH)类似只有当患者的屏气体积和设定范围高度一致时加速器才实施治疗，只不过一个靠设备控制一个靠患者自控。③DIBH理论上能最大程度减少呼吸运动而减少PTV外扩，但是未经过训练或屏气能力受限的患者很难长时间保持屏气状态一致可能显著增加治疗时间，因此采取DIBH技术的前提条件是患者可控地稳定呼吸。④门控技术为仅在靶区移动到呼吸周期的预定时相进行出束照射，虽然可以减少PTV外扩，但是仅在呼吸周期的选定部分(30%~50%)内出束，治疗效率较低同时也易受到不规则呼吸的影响。⑤实时运动追踪技术是以射波刀为主要应用平台对肿瘤靶区位置实时探测，需要通过X射线摄影直接对肿瘤靶区或植入靶区内的金属标志物进行实时定位，会增加患者治疗时间和受照剂量且有创。综上所述，腹部加压技术通过压缩肝癌肿瘤靶区运动范围而减小ITV的体积，以其简便与适用性可广泛使用于肝癌SBRT呼吸运动管理中，而制约其更广泛运用的是对其靶区位移控制效果的疑虑。
三、腹部加压技术 1、腹部加压技术的原理及主要设备腹部加压技术的主要原理是通过对腹部施加物理压力，限制膈肌运动，从而减少腹部和肝脏肿瘤的呼吸运动幅度。这种方法有助于提高SBRT的精准性，确保辐射更准确地集中在肝癌，同时保护周围健康组织。通过限制肝癌的移动，改善了治疗效果并减少了副作用。目前常见的基础装置有[21-23]：①腹部加压弓形尺：常见的是三角形的腹压板，连接弓形桥架，与体板固定，一般将腹压板放在剑突下的位置，腹压板的调节杆有刻度，控制施加合适压力以此限制患者的呼吸幅度。②腹部气囊加压装置：是一种气动压缩带，包住腹部位置后，通过按压球囊加气，外接压力表以记录压力值。③压腹定位膜：热塑膜下结合气囊加压。热塑膜塑形固定后冷却，开始球囊打气，一般打到40 mm Hg压力。④弓形尺加定位膜：热塑膜结合弓形尺。在热塑膜冷却之前使用弓形尺加压，施加合适的压力，限制患者的呼吸运动，同时对热塑膜进行塑形。去除弓形尺之后依旧可以限制呼吸运动。
2、腹压技术运用(1) 技术应用参数：包括压迫程度和压迫部位。压迫程度：研究了不同程度腹部加压对减少肝癌呼吸运动的效果，显示无压迫、中等压迫和高度压迫时肝癌的平均整体运动分别为13.6、8.3、7.2 mm(有的研究 < 5 mm)，与不压迫相比，应用中高压迫对肝下叶肿瘤头脚方向(SI)和整体运动的控制有显著差异[24]，但是研究病例数都较少(10~12例)。压迫部位：研究显示对剑突至脐之间不同位置施压，除剑突至脐间的下段，其他压迫部位都在一定程度上降低呼吸性肝运动，在剑突至脐间的上段最为显著[25]。
(2) 肝脏压迫后运动幅度的研究：对健康志愿者的超声监测显示头脚(SI)前后(P)向运动幅度最大，腹部加压后可以由(14.9±5.5)和(3.4±1.8)mm显著降低至(7.3±1.5)和(1.6±0.7)mm[26]，其他同类研究大体与之相当。
(3) 患者特异性因素影响：患者特异性因素(包括BMI或腹部皮下脂肪组织水平等)可能会影响运动幅度降低的有效性。在呼吸运动幅度较小(< 5 mm)的情况下，应权衡腹部按压的益处与可能增加运动和患者不适的风险[27]。同时，有研究发现，利用4DCT评估肝内肿瘤患者接受腹部加压时呼吸诱发的肝脏运动幅度及其影响因素，结果显示肝运动幅度受性别和身体质量指数的影响，男性和超重患者腹部加压效果较差[28]。
性别的影响：与男性腹压效果差的结论不同，有研究发现女性和肥胖患者的腹压效果欠佳，归因于女性主要采用胸腔呼吸方式，因此腹部加压对其呼吸的影响相对较小[28]。此外，腹部脂肪较多的情况可能为施加的压力提供了一种缓冲效果，从而进一步减轻了腹部加压对呼吸的影响[29-30]。因此性别因素还需要进一步研究。
不同部位的肝癌受腹压的影响：有研究应用4DCT分析肝各节段的呼吸诱导运动，以期建立肝内不同肝节段肿瘤的靶区ITV界定，结果显示肝7段偏移最大，其次是侧段偏移[31]，但是研究没有使用腹压而是自然呼吸。另有研究在腹压下将肝脏分为3个部分：肝门静脉主干2 cm内、肝门静脉主干2~5 cm、肝门静脉主干5 cm外肝脏，评价不同部位病灶的移动度范围。结果显示所有位置病灶均以头脚方向上的移动最为显著，且随着病灶与门静脉的距离增加，其在头脚方向的外扩范围也相应增大。特别是位于门静脉周围5 cm以外的病灶，在腹背方向的外扩范围也超过了5 cm范围内的病灶。据此，可以推断在制定放射治疗计划时需要根据肿瘤位置个体化考虑其内靶体积(ITV)的外扩边界，以确保治疗的精准性[32]。在腹部按压的研究中肝癌的PTV切缘为颅尾7 mm，轴向5 mm[33]。Daly等[34]通过在MR-Linac上量化腹部加压时肝脏和患者形状的变化，认为AC在肝上部病变中具有更高的可重复性。
(4) 技术实施中腹压材料的影响：腹压材料对剂量的影响是治疗中需考虑的重要因素，因为射束可能穿过加压装置的任一部分。因此，了解这种框架在临床治疗时对射束路径的影响是必要的。需要对设备各部分的传输进行测量评估，包括低密度框架、接触患者皮肤的加压板，以及高密度支撑、螺钉和治疗床的固定点。Vaithianathan和Harris[22]评估一种临床可用的加压板装置(Elekta BodyFIX Diaphragm Control)显示，加压板和框架的剂量衰减为3%~4%，而治疗床固定点中的高密度材料导致更高的衰减，达到14%~20%。由于加压板在皮肤表面起着堆积作用，通过加压板的皮肤剂量将增加到最大射束入射剂量。由于SBRT的治疗时间很长，何种腹部加压的材料将会影响患者治疗过程中的舒适度。对于其他材料还需要进一步研究。
综上所述，腹压技术的研究和应用是当前的研究热点，但创新性较强的研究病例数都较少，缺乏更多的理论与实践支撑。同时，应该认识到呼吸运动具有个体差异，因此需要个性化的管理策略。尽管腹部加压是一种有效的肝脏运动控制方法，但并不一定适用于所有患者。患者因素应该被充分考虑，如BMI或腹部皮下脂肪厚度大，呼吸运动幅度较小(< 5 mm)等情况下，应综合评估腹部按压的益处与可能增加的运动及患者不适的风险[27]。此外，呼吸运动在头脚方向最为显著，这对肝脏SBRT构成了重大挑战，因为靶点可能移出射束范围，当呼吸运动超过1.0 cm时，会显著影响剂量分布[35]。
3、腹压装置改进目前腹压装置的改进多集中在腹部加压弓形尺，其可以单独使用，也可以采用改进的腹压一体板联合真空负压垫固定，研究显示在3个平移方向的误差均 < 5 mm[36]。李雅宁等[37]通过Body FIX联合腹压板这一固定装置与普通真空袋的对照研究也得到类似结论。有研究改进腹部加压技术，重新设计弓形尺的加压板，增加压力传感器或使用气动压缩带，可以将平均整体呼吸运动减小到5 mm。有研究采用简易腹部加压技术(simpleabdominal pressure, SAP)配合红外定位系统(optical positioning system, OPS)，SAP是由真空垫、体板、腹带、血压气囊和压力表组成。OPS技术是热塑腹膜外加6个红外定位小球，可实时监控位置信息。作为一种被动呼吸技术，通过CBCT扫描配准证实SAP配合OPS技术能有效减小3个平移方向的位移[38]。也有研究采用热塑膜加上气囊系统进行联合固定，该气囊系统由六面多边形充气气囊、同形板、刚性供气管、供气泵和数字压力传感器监控器组成，研究者在MRI监测下，证明这种新型的气囊腹部加压系统在实验过程是安全的，并且成功地减少了肝脏的运动[23]。这些技术的共性在于整合实时监测(如压力传感、红外定位)与多模态影像验证(如CBCT、MRI)，实现了硬件优化与动态反馈的双重突破，不仅提升了固定精度，也为个体化治疗提供了更可靠的技术保障。
四、腹部加压技术与光学体表监测系统结合的合理性光学体表监测系统(optical surface monitoring system, OSMS)以其无创、无辐射的特点，成为立体定向放射治疗前体位验证和治疗中位置监测的合适选择。作为基于表面信息实时追踪肿瘤的前沿研究，OSMS在肝癌治疗中的应用已取得一定成果。目前的研究证实了肝癌内部运动信息与体表标记物关联性的存在，大部分的肝癌患者的内外部运动在SI(头脚)方向上有很强的关联性，通过金标植入作为内部标记并运用4DCT研究显示SI方向上外部标记与内部标记物的关联性最好，AP(前后)方向的关联性也令人满意[39]。然而，目前鲜有关于腹部加压状态下的肝癌SBRT使用光学体表监测系统用于体表监测的文献报道，可能有以下原因：虽然患者在腹部加压下会有不自主呼吸运动但是其运动多不规律且器官可能发生形变，体表光学外部标记难以反映真实的内部器官运动。其次，腹压装置，特别是弓形尺会遮挡光学体表监测系统投射光(红外光或结构光)，造成成像困难。如将体表标记改至胸部或者下腹部是否能准确反应内部靶区的运动将成为新问题。虽然，光学体表监测系统用于腹部加压下的内外运动关联性验证从而监测肝癌SBRT分次内靶区运动尚无充分的理论和实践支持，同时4DCT在建立呼吸曲线时也应考虑投射光遮挡以及体表标记部位选择问题，但是由于其具有辐射防护优势，从而值得进一步研究。
五、腹部加压效果评价方法利用锥形射束CT(cone beam computed tomography, CBCT)对肝癌SBRT进行软组织在线配准，主要侧重的是以摆位误差与器官形变为主因的分次间误差测量。而分次内的肝运动可以通过透视、MRI电影成像(cinematic magnetic resonance imaging, Cine-MRI)、4DCT等影像引导技术，甚至通过植入金属标记物和电磁体协同下精准量化[40-42]。Cine-MRI可获得具有高时间分辨率的连续图像，具有实时监测放疗中靶区与危及器官位置变化的功能，在量化评估放疗靶区运动方面有重要价值[43]。近年来研究最多的是4DCT，其依托模拟定位CT涵盖整个呼吸周期的器官运动信息，直接运用于ITV的精准勾画，以其便利、精准特点广泛运用于肺癌、肝癌等恶性肿瘤放射治疗中。基于4DCT的器官运动测量方法对于获取优化的ITV以及对评价肝癌腹部加压技术效果都至关重要。量化靶区运动方法主要包括：测量靶区质心、测量靶区边界、测量植入靶区的基准标记物的方式。由于质心测量的便捷性，治疗计划系统便可自动生成，因此目前对于非管腔的实质靶区，多以GTV质心运动代表靶区运动。测量靶区边界的研究较少，通常利用治疗计划系统测量并记录两个极端时相GTV边界在各方向的最大位移距离，可能会造成评价位移数据的偏倚。测量植入靶区标记物的方式研究较少，其缺点是植入标记物使患者受创且标记物易发生移位，而优点是标记物高密度带来的高分辨率[43]。
六、小结与展望呼吸运动管理相关技术作为肝癌立体定向放射治疗(SBRT)的核心技术之一，受到越来越多的关注。本文系统性总结了肝脏呼吸运动管理、腹压技术的应用、腹压装置的改进以及腹部加压效果评价方法等研究领域，进一步揭示了腹部加压技术在肝癌SBRT中的应用前景。结合4D-CBCT和呼吸门控技术，可以更精确地评估腹部加压效果。研究表明，SBRT结合腹部压迫技术可以提高患者的局部控制率(LC)和总生存期(OS)，同时降低肝毒性风险。腹部加压技术因其操作简便和广泛适用性，可在肝癌SBRT的呼吸运动管理中得到广泛应用，为后续的临床研究应用提供借鉴。
腹部压迫方式对于所有患者都不同程度地减少了肿瘤运动幅度，肿瘤位置的变化呈现个体的趋势。因此，未来研究应重视呼吸运动的个体差异，选择个体化的腹压技术策略。可能包括多因素分层研究、改进腹部加压装置，以及结合非辐射实时动态靶区追踪技术。通过大样本临床研究，有望进一步验证腹压技术的有效性和适用性，为临床实践提供更有力的理论支持和实践指导。
利益冲突 无
作者贡献声明 吴冰、刘冰妮负责文献收集和论文撰写；李小波、徐本华指导论文修改；吴一旻指导论文撰写和修改
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