应用数字化方法提高乳腺癌放疗摆位精度的临床实践

陈新佳 高梦圆 林勤

在临床放疗摆位过程中，当激光线与患者的体表标记线重合时，治疗床三维方向的数值与首次摆位校准后保留的数值经常不一致。因此，摆位时应该以体表标记线为准还是以首次摆位校准后保留的数值为准？哪种方法更精确？针对该问题，笔者查阅相关文献，2011 年，高丽娟等[1]研究指出，在鼻咽癌调强治疗摆位时，治疗床高读数有助于提高摆位的精确性；2020 年，王海云等[2]研究表明，固定床值摆位技术在腹部肿瘤的容积旋转调强应用效果显著，具有良好的稳定性和重复性；2018 年，Sueyoshi 等[3]在对300 名患儿使用绝对床值的治疗方法中观察到，通过使用绝对床值参数的方法，可以避免在治疗过程中出现主动移位，这是治疗中的常见错误原因，并且此方法消除了对皮肤标记或纹身的需求。以上研究表明，在头颈部、腹部的放疗中，利用床值的摆位方法可行且较为精确，但该摆位方法能否在乳腺癌的放疗中加以使用仍需探究。本研究利用锥形束CT（cone beam CT，CBCT）记录乳腺癌放疗的两种不同摆位方法在三维方向上的摆位误差，并对比其差异。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选择2020 年3—6 月我科治疗的所有运用乳腺托架加头部记忆热塑网膜进行固定的乳腺癌患者，共53 例，年龄27～68 岁，平均（42.42±9.33）岁，均为女性。其中根治术后33 例，保乳术后20 例。本研究为回顾性分析，未侵犯患者的权益和隐私。

1.2 仪器

Varian 图像引导直线加速器（美国瓦里安医用器材公司，型号：Clinac 23EX 3760）、Varian Eclipse 治疗计划系统（美国瓦里安医用器材公司，型号：11 版本）、Varian OBI 图像采集处理平台（美国瓦里安医用器材公司）。Discovery CT590 RT 放疗定位大孔径CT（美国GE 公司）。CBCT 扫描时图像层厚设置为2.5 mm，分辨率为512 mm×512 mm。MT-350 乳腺托架（美国MED-TEC 公司）。

1.3 方法

1.3.1 定位及首次摆位 患者定位时仰卧于乳腺托架，头部用记忆热塑网膜固定，双臂上举置于托架上，利用头模固定身体在治疗床上的位置，利用激光线在体表标记出定位线，并将定位线的体中线延长至头模以进一步固定身体X 轴（左右）方向的位置，同时标记出身体相对于乳腺托架位置的标记线（移动定位床使横轴激光线位于乳腺托架下缘，标记出激光线在皮肤的投影，以下简称板线），以进一步固定身体Y 轴（头脚）方向的位置。首次摆位时利用激光线和体表标记线（板线和定位线）重复患者体位，根据治疗计划的移床要求初步确定治疗位置，然后行CBCT 扫描，微调后确定实际治疗中心，在患者身上做出标记线（以下简称治疗中心线），并保存治疗床各坐标轴上的数值（以下简称初始数值）。各标记线见图1。

图1 体表标记示意图

1.3.2 CBCT 扫描时的摆位过程 患者仰卧于乳腺托架上，用头部记忆热塑网膜进行固定，重复定位体位。利用身体上的定位线中线和头模上的延长线确定患者身体与治疗床在X 轴（左右）的相对位置，移动治疗床使纵向激光线与乳腺托架底板下缘对齐，调整患者身体使身上的板线，与激光线重合，确定患者身体与乳腺托架和治疗床在Y 轴（头脚）的相对位置；然后移动治疗床并调整床高，微调患者身体，使激光线与患者体表左右两边的定位线重合，确定患者身体与治疗床在Z 轴（腹背）的相对位置；最后移动治疗床，必要时微调身体，使激光线与治疗中心线重合或者使X、Y、Z 三维方向的床值与初始数值一致。

1.3.3 数据采集 本研究共对53 位女性乳腺癌患者进行治疗和CBCT 扫描验证，每位患者的治疗次数为28 次，除首次摆位以外，后续每隔5 d 进行1 次CBCT 扫描，共4 次。其中第1、3 次CBCT 扫描前，摆位时使激光线与治疗中心线重合（以下简称为对线组），第2、4 次CBCT 扫描前，摆位时使X、Y、Z 三维方向的床值与初始数值一致（以下简称为对数值组）。每次获得的CBCT图像与定位时的CT图像进行配准，记录X轴、Y 轴、Z 轴三维方向上的误差数据。数据采集的时间点如图2所示。

图2 数据采集时间点示意图

1.4 观察指标

通过采集的数据观察患者在X 轴、Y 轴、Z 轴三维方向上的位移误差，其中，X 轴朝右方向的位移为正数，朝左方向的位移为负数；Y 轴朝头方向的位移为正数，朝脚方向的位移为负数；Z 轴朝腹部方向的位移为负数，朝背部方向的位移为正数。

1.5 统计学方法

采集的数据采用SPSS 19.0 统计学软件进行统计处理，计量资料采用[M（P25，P75）]表示，采用Mann-WhitneyU检验，计数资料采用n（%）表示，以P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 CBCT 数据

53例患者治疗期间共拍摄212次CBCT，其中对线组106次，对数值组106 次。

2.2 X 轴方向摆位误差

全组患者摆位误差在X 轴方向为：对线组-1（-4，2）mm，线性摆位误差≤3 mm 的次数为57 次，通过率为53.8%；对数值组0（-1，1）mm，线性摆位误差≤3 mm 的次数为85 次，通过率为80.2%。对数值组X 轴方向的摆位误差小于对线组，差异有统计学意义（Z=-2.083，P=0.037）。见图3。

图3 X 轴摆位误差分布图

2.3 Y 轴方向摆位误差

全组患者摆位误差在Y 轴方向为：对线组-1（-3，1）mm，线性摆位误差≤3 mm 的次数为64 次，通过率为60.4%；对数值组-1（-3，1）mm，线性摆位误差≤3 mm 的次数为62 次，通过率为58.5%。两组数据比较，差异无统计学意义（Z=-0.438，P=0.661）。见图4。

图4 Y 轴摆位误差分布图

2.4 Z 轴方向摆位误差

全组患者摆位误差在Z 轴方向为：对线组-3（-4，0）mm，线性摆位误差≤3 mm 的次数为60 次，通过率为56.6%；对数值组0（-1，1）mm，线性摆位误差≤3 mm 的次数为102 次，通过率为96.2%。对数值组Z 轴方向的摆位误差小于对线组，差异有统计学意义（Z=-4.945，P=0.000）。见图5。

图5 Z 轴摆位误差分布图

3 讨论

一个精确的放疗计划需要严格地执行才能达到临床效果，而摆位是放疗中至关重要的一步。从二维放疗时代到三维放疗时代，临床使用的摆位方法都是利用标记线、激光灯和源皮距标尺灯来确定治疗位置。随着治疗设备的更新换代，治疗过程中的床值可被记录下来，数字化摆位方法应运而生。参考以往对头颈部、腹部，盆腔肿瘤摆位方法的研究，本研究对乳腺癌患者的两种摆位方法进行研究分析，研究结果显示，对线组在X 轴、Y 轴、Z 轴方向的摆位误差分别为-1（-4，2）、-1（-3，1）、-3（-4，0）mm；对数值组在X 轴、Y 轴、Z 轴方向的摆位误差分别为0（-1，1）、-1（-3，1）、0（-1，1）mm。对数值组X 轴和Z 轴方向的摆位误差小于对线组，差异有统计学意义（P＜0.05）。可见在X 轴和Z 轴方向上对数值组的摆位误差波动范围更小，重复性更好。对线组在X 轴、Y 轴、Z 轴线性摆位误差≤3 mm 的通过率分别为53.8%、60.4%、56.6%；对数值组在X 轴、Y 轴、Z 轴线性摆位误差≤3 mm的通过率分别为80.2%、58.5%、96.2%，提示对数值组的精确度明显优于对线组。

传统摆位方法存在以下5 个影响因素：（1）传统的摆位方法不可避免地受到体表标记线和激光线宽度的影响，每次摆位时二者的重合度差别可引起摆位误差。（2）在画体表标记线和摆位时，患者呼吸运动导致的胸腹部起伏会影响标记线的位置，特别是标记线在胸部的患者。Chopra 等[4]测得5 位患者在平静呼吸时，乳腺在左右、腹背和头脚的移动平均值分别是1.07、1.94、1.86 mm。（3）患者的肌肉紧张或者放松都会引起体表标记线位置的变化，降低摆位的准确性。（4）轻微的皮肤牵拉即可使体表标记产生变化，乳腺癌患者因双臂上举，治疗中心的标记线通常在腋下附近，受皮肤牵拉的影响更为明显。（5）不同技术员或同一技术员分次摆位时，对激光线与体表标记重合的主观判断不同也会引起误差。应用本研究中数字化摆位的方法，确定治疗中心时基本上不受以上5 种因素的影响，且放疗机的床值精度可以精确到1 mm，甚至0.1 mm，大大提高了摆位精确度[5]。

研究结果显示，两种方法在X 轴和Z 轴的差异有统计学意义（P＜0.05），Y 轴的差异无统计学意义（P＞0.05）。分析其原因，三个方向中X 轴是身体相对于治疗床左右的位置，临床在摆位时先利用热塑网膜固定头部，再通过模上和身上体中线的标记线调整和确定患者的左右位置，基本能确保患者身体左右方向上每次摆位的重复性，且X 轴上的标记线在身体正面，受肌肉牵拉和紧张程度的影响较小；Z 轴是身体相对于治疗床的高度，基本不受身体与治疗床相对位置的影响，但治疗中心的Z 轴标记线在腋下附近，受肌肉牵拉和紧张程度的影响较大；Y 轴是身体头脚方向相对于治疗床的位置，在摆位时是利用头部热塑网膜固定，并将身体上的标记线（板线）和乳腺托架的边缘对齐来确定，Y 轴标记线也在腋下附近，其活动度受肌肉的牵拉和紧张程度的影响最大，同时患者头部用热塑网膜固定时也有一定的活动度，因此身体在头脚方向上相对于治疗床的位置比较难以每次重复相同的位置。综合来看，X 轴和Z 轴相对于治疗床的位置比较容易重复，精确度会受到标记线的影响，利用治疗床的数值摆位能减少误差；Y 轴相对于治疗床的位置不容易重复，即使利用治疗床的数值也不能明显提高其精确度。

结果显示，在对线组的106 次摆位中，有75 次CBCT 校准后需要升高治疗床。另外，在对数值组的106 次摆位中，大部分患者的体表标记线是在激光线的上方，即使CBCT 配准后治疗床的高度变化很小或没有变化，在治疗结束以后，激光线与体表标记线也会明显靠近甚至重合。分析这两个现象的原因，主要是摆位时患者肌肉紧张，使体表标记线随着肌肉的紧绷而升高引起的，由此导致对线组摆位时实际治疗中心是在体表标记线的下方，因此经CBCT 校准后需要升床；也导致对数值组摆位时，体表标记线在实际治疗中心即激光线的上方，从摆位结束到治疗结束这段时间，患者肌肉慢慢放松，体表标记线也逐步下移到激光线的位置。

通过研究和分析，总结出三个摆位技巧：（1）定位时在患者手臂与乳腺托架交界处做一标记线，减少因手臂上抬高度不同引起的体表标记线的移动；（2）在摆位过程中，先使患者身体左右两侧激光线与患者身上的体表标记线重合，使患者身体保持左右对称，如果此时治疗床高度数值与初始数值不相同且误差在5 mm 以内，应使治疗床高度数值与初始数值保持一致。如误差大于5 mm，则重新摆位；（3）技术员多次调整患者体位更容易引起患者肌肉紧张，导致体表标记线位置发生变化，因此，在摆位过程中，应尽量使患者自主调整体位。技术员调整患者体位时动作应尽量轻柔，同时调整后应稍等2～3 s 让患者肌肉放松后再对体表标记线。

本研究结果显示对数值组的精确度明显优于对线组，但仍存在不足，如无不同体位固定方式的对比，如在使用乳腺托架的同时，胸部加热塑网膜固定的方式。该方式标记线是在网膜上，活动度较小，摆位时对标记线和床值的误差也较小，可能分析不出两者的差异，该方法的摆位难点在于身体和网膜之间的相对位置的重复性。

综上所述，在乳腺癌患者的摆位过程中，运用数字化摆位方法可提高放疗摆位精确度。随着当今社会人工智能的不断进步，放疗的摆位技术也应逐步向数字化和智能化的方向发展，对各个部位肿瘤应用数字化摆位的可行性和精确度应该加以比较和验证，有助于推进智能化摆位，减少人为因素的误差，提高放疗精度。本研究结果可为制订新的放疗技术操作规范或者推广智能化放疗摆位提供借鉴。