張揚帆，劉明，鄭多林，聶弘

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)附屬第一醫(yī)院 離子醫(yī)學(xué)中心（合肥離子醫(yī)學(xué)中心） 臨床物理技術(shù)科，安徽 合肥 230088

引言

圖像引導(dǎo)放射治療廣泛應(yīng)用于臨床，其允許在治療過程中測量腫瘤位置、大小和形狀的變化，并進(jìn)行調(diào)整，最大限度地提高放射治療的幾何精度、準(zhǔn)確性以及靶區(qū)劑量，加強腫瘤控制率，同時對減少正常組織照射劑量，降低放療后不良反應(yīng)的發(fā)生率有積極意義[1-2]。

隨著科技的進(jìn)步，近年來，表面引導(dǎo)放療技術(shù)（Surface Guided Radiation Therapy，SGRT）作為一種特殊的圖像引導(dǎo)技術(shù)引入我國，其已被應(yīng)用于多種治療部位，如顱內(nèi)腫瘤、頭頸部腫瘤、乳腺癌、四肢腫瘤等[3]。SGRT能夠減少初始擺位的不確定性，在治療期間提供持續(xù)的監(jiān)測，包括在非共面直線加速器機架角度的監(jiān)測，并提供用于門控和屏氣治療技術(shù)的動態(tài)表面信息。SGRT是一種非電離輻射、無創(chuàng)傷、持續(xù)性的圖像引導(dǎo)技術(shù)，采用特殊固定技術(shù)，可給予患者更大的舒適感，以此方式減少傳統(tǒng)錐形束CT（Cone Beam CT，CBCT）圖像引導(dǎo)帶來的額外輻射，減少成像劑量，提高臨床工作流程的速度、效率和安全性[4]。

使用SGRT技術(shù)需要暴露身體皮膚信息，AlignRT光學(xué)表面監(jiān)測系統(tǒng)才能持續(xù)監(jiān)測。傳統(tǒng)的顱腦腫瘤放療都是采用全封閉式面罩對患者頭部進(jìn)行固定，但存在旋轉(zhuǎn)方向的擺位精度不高、患者舒適度不佳、宜發(fā)生嗆咳窒息風(fēng)險等問題?；诖耍狙芯恐荚诨贏lignRT系統(tǒng)，通過對傳統(tǒng)封閉式面罩開窗改造，觀察開放式面罩在顱內(nèi)腫瘤放療中的擺位誤差，利用統(tǒng)計學(xué)方法評價擺位精度的一致性，以期評估自制開放式面罩在顱腦腫瘤放療中的可行性。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

回顧性選取中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)附屬第一醫(yī)院合肥離子醫(yī)學(xué)中心2020年6月至2022年7月收治的20例已接受顱腦放療患者，其中男性12例、女性8例，年齡30～81歲，中位年齡54歲，所有患者KPS評分＞70分，正式治療前均簽署放療知情同意書。10例使用傳統(tǒng)封閉式面罩固定（A組），10例使用自制開放式面罩（B組）。

1.2 儀器設(shè)備

AlignRT光學(xué)表面監(jiān)控系統(tǒng)（Vision RT，英國）由3個吊裝在直線加速器機房屋頂上的3個攝像頭組成，Vital Beam直線加速器（Varian，美國），Eclipse15.6計劃系統(tǒng)（Varian，美國），SOMATOM DefinitionAS 64層大孔徑模擬CT定位機（西門子，德國），R460SHT封閉式面罩、R612放療固定架、透明頭枕均購自廣州科萊瑞迪醫(yī)療器材股份有限公司，恒溫水箱SP-1600D（WHITEHALL，美國）

1.3 開放式面罩的制作

在封閉式面罩中央，畫一個5 cm×6 cm的矩形框，并沿該矩形框邊沿裁剪，制作出開放式面罩（圖1）。

圖1 開放式面罩制作過程

1.4 定位方法

1.4.1 面罩的制作

恒溫水箱預(yù)熱至70℃，放入封閉式面罩或開放式面罩，水浴軟化5 min，同時，患者仰臥于放療固定架，選擇合適的頭枕，外置激光燈歸零，使人體正中矢狀線和激光燈重合，囑患者閉眼，將軟化完成的封閉式面罩扣于患者面部，并塑形臉部特征外輪廓。開放式面罩在軟化好后，使其開孔下緣放置在鼻孔下緣，上緣放置在眉弓上緣兩橫指處，下頦和額頂部用涼毛巾冷敷，快速定型。

1.4.2 CT模擬定位

待面罩冷卻定型后，確定CT定位等中心點：正中點位于矢狀激光線與眉弓上緣兩橫指處軸位激光燈交叉點，兩側(cè)面位于耳廓前緣冠狀面激光燈與軸位激光燈的交叉點，在3個十字交叉點上貼鉛珠。行CT定位掃描，選擇Head RT模式，管電壓120 kV，設(shè)置自動毫安秒，3 mm層厚，視野500 mm，顱頂起始掃描，下頦皮膚結(jié)構(gòu)包全，掃描結(jié)束。

1.5 數(shù)據(jù)采集

將患者的CT定位圖像經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)絍arian Eclipse15.1 計劃系統(tǒng)，由臨床醫(yī)生勾畫臨床靶體積（Clinical Target Volume，CTV）、計劃靶體積（Planning Target Volume，PTV）和危及器官（Organs at Risk，OAR）。經(jīng)物理師計劃設(shè)計和優(yōu)化后，治療計劃最終傳至Varian Vital Beam直線加速器治療。每天治療前行CBCT圖像引導(dǎo)掃描，掃描條件選擇Head-Full Fan模式，管電壓100 kV，管電流150 mAs，CBCT掃描結(jié)束后選擇整個頭顱斷層為感興趣區(qū)（Region of Interest，ROI），使用六維骨配準(zhǔn)協(xié)議，進(jìn)行CBCT圖像與CT定位圖像的融合匹配，所得到的六維移床數(shù)值即在線擺位誤差，平移方向擺位誤差用腹背（Vrt）、頭腳（Lng）、左右（Lat）表示，旋轉(zhuǎn)方向擺位誤差用俯仰角（Pitch）、翻滾角（Roll）、偏轉(zhuǎn)角（Rtn）表示，結(jié)合我中心臨床經(jīng)驗，擺位容差為平移方向誤差≤3 mm，旋轉(zhuǎn)誤差≤3°，若大于該數(shù)值則需要治療師重新擺位[5]。所有擺位誤差數(shù)據(jù)會自動記錄在計劃系統(tǒng)中，再通過計劃系統(tǒng)的離線回顧功能導(dǎo)出數(shù)據(jù)，具體流程如圖2所示。

圖2 數(shù)據(jù)采集流程

1.6 統(tǒng)計學(xué)分析

數(shù)據(jù)導(dǎo)入GraphPad Prism 8.0.2統(tǒng)計繪圖軟件，所有計量資料采用±s表示，符合正態(tài)分布的數(shù)據(jù)采用組間配對t檢驗分析，否則采用非參數(shù)檢驗，檢驗水準(zhǔn)為α=0.05；一致性檢驗使用Bland-Altman法進(jìn)行評價。

2 結(jié)果

2.1 擺位誤差結(jié)果

20例患者共進(jìn)行了392次CBCT掃描，A組得到197次六維擺位數(shù)據(jù)，B組得到195組六維擺位誤差數(shù)據(jù)，兩組擺位誤差在平移方向均≤3 mm，旋轉(zhuǎn)方向均≤3°。B組在平移方向腹背（Vrt）、頭腳（Lng）、左右（Lat）的擺位誤差均顯著低于A組（P＜0.05）；B組旋轉(zhuǎn)方向俯仰角（Pitch）、翻滾角（Roll）、偏轉(zhuǎn)角（Rtn）的擺位誤差均低于A組，兩組除Pitch方向差異不顯著（P＞0.05），其余各方向均差異顯著（P＜0.05），見表1。

表1 2種面罩六維方向擺位誤差比較

2.2 一致性檢驗結(jié)果

圖3為2種面罩的擺位誤差在各個方向上的Bland-Altman一致性評價散點圖，95%的置信區(qū)間內(nèi) 在 Vrt、Lng、Lat、Pitch、Roll、Rtn方向上的數(shù)值分別為-0.2811～0.1755 mm、-0.3858～0.1822 mm、0.3745～0.1423 mm、-1.255°～1.523°、-2.576°～1.486°、-3.020°～1.957°，2種面罩?jǐn)[位誤差差異的均值在Vrt、Lng、Lat方向均小于0.5 cm，在Pitch、Roll、Rtn方向上均小于1°，且絕大多數(shù)的散點落在了2條藍(lán)色線以內(nèi)，即95%可信區(qū)間內(nèi)，說明2種面罩固定的擺位誤差具有高度一致性，且臨床應(yīng)用中可接受該差異。

圖3 各個方向的Bland-Altman一致性評價散點圖

3 討論

CBCT作為臨床放射治療圖像引導(dǎo)的金標(biāo)準(zhǔn)[6]，是目前應(yīng)用最廣泛的圖像引導(dǎo)技術(shù)，其可以提供患者的三維解剖結(jié)構(gòu)信息，使放療精度大大提高，提高臨床療效[7]。然而，CBCT掃描引起的輻射劑量需引起關(guān)注，大量的CBCT掃描次數(shù)可能導(dǎo)致患者繼發(fā)性癌癥的發(fā)生率顯著增加[8]，尤其在兒童患者中，應(yīng)盡可能地減少圖像引導(dǎo)的輻射劑量[9]。目前SGRT越來越多地用在頭部腫瘤的治療中，可減少CBCT掃描次數(shù)，降低額外輻射帶來的傷害[10]。

本研究結(jié)果表明，開放式面罩在各個維度上的擺位誤差均小于傳統(tǒng)的封閉式面罩，僅有Pitch方向差異不顯著，其他方向差異均顯著，分析原因為2種面罩在下頦處都做了塑形固定，限制了頭部的俯仰角度的運動。Moreira等[11]基于SGRT技術(shù)對開放式面罩?jǐn)[位誤差的評估，在各個方向上均小于2 mm，與本研究結(jié)果一致，而且可以滿足顱腦立體定向放射外科（Stereotactic Radiosurgery，SRS）的治療精度要求[12-14]；對于需要非共面的特殊角度治療時[15-16]，光學(xué)表面監(jiān)測系統(tǒng)可持續(xù)監(jiān)測分次內(nèi)的運動[17-18]，在精度方面，開放式面罩優(yōu)于封閉式面罩[19]?；赟GRT技術(shù)下使用開放式面罩可以降低頭頸旋轉(zhuǎn)角度，減少系統(tǒng)誤差，指導(dǎo)臨床靶區(qū)外擴(kuò)[20]，提高治療準(zhǔn)確性[21]。Bland-Altman一致性評價散點圖可以直觀觀察在各個方向上絕大多數(shù)散點落在95%置信區(qū)間之內(nèi)。由此可見，自制開放式面罩與傳統(tǒng)封閉式面罩的擺位誤差一致性良好，與Li等[22]研究顱內(nèi)轉(zhuǎn)移瘤運用開放式面罩，采用光學(xué)表面引導(dǎo)的誤差和采用CBCT引導(dǎo)的誤差具有良好的相關(guān)性和一致性的結(jié)果相符，即開放式面罩是可以取代封閉式面罩作為顱腦放療的固定裝置[23]。

此外，SGRT作為輔助擺位方式，與傳統(tǒng)在身體上畫標(biāo)記線的擺位方式相比，體位一致[24]，且更舒適[25]，患者擺位更快、更準(zhǔn)確[26]。研究表明，患有輕度或中度幽閉恐懼且不能忍受傳統(tǒng)的全封閉面罩帶來的束縛感和恐懼感，但大多可以接受開放式面罩固定[27-28]。另外，在定位前需要提前告知患者面部表情管理相關(guān)事宜，做好宣教工作，如睜眼和閉眼的選擇等，原因為不同的面部表情會帶來不同的擺位誤差[29]。利用SGRT技術(shù)評價各種類型的開放式面罩與光學(xué)表面監(jiān)測系統(tǒng)的兼容性，無論皮膚表面的大小如何，都具有較高的精度[30]，同時SGRT性能可靠且無輻射，不會增加頭部腫瘤放療患者的輻射劑量，且有助于監(jiān)測頭部腫瘤放療分次內(nèi)的靶區(qū)位置變化[31-32]。

4 結(jié)論

本研究自制開放式面罩從擺位精度和一致性方面給出量化分析數(shù)據(jù)，結(jié)果表明，開放式面罩在各個方向上的擺位誤差都優(yōu)于傳統(tǒng)全封閉式面罩，滿足AlignRT光學(xué)表面監(jiān)測系統(tǒng)使用要求，對擬將運用SGRT技術(shù)開展顱腦腫瘤放療有一定借鑒價值。