一种前臂肿瘤放射治疗的体位固定方法

林海涛，孙航标，贺旭伟，张新磊，黄文峥，李凤，胡群超

上海市同仁医院·上海交通大学医学院附属同仁医院 放疗科，上海 200050

引言

放射治疗在手臂肿瘤的适应证包括软组织肉瘤、原发性恶性骨肿瘤、恶性肿瘤的骨转移及部分皮肤恶性肿瘤[1-4]。软组织肉瘤及原发性恶性骨肿瘤的发病率随年龄增长而增高，但总体发病率较低，在国内患者所有恶性肿瘤中的占比不到1%，以四肢较为多见[5-6]。放射治疗在软组织肉瘤和原发性恶性骨肿瘤的应用中有利于肢体的功能保留，降低局部复发率和远处转移率[1-2]；在恶性肿瘤骨转移的治疗中则具有有效的止痛效果[3]，从而改善患者的生存质量。除皮肤恶性肿瘤为浅表肿瘤，所用射线类型为高能电子束外[4]，其他瘤种皆使用高能光子束等作为射线源，放射治疗前需要相应的体位固定并勾画体表标记用于指示靶区中心。但由于四肢关节复杂、活动性大等特殊性，不同放疗中心尚未有统一共识，存在采用真空袋、发泡胶、个体化热塑膜及各种自制或改造的辅助定位装置等多种固定方式[7-9]。因此，四肢肿瘤体位固定的稳定性和重复性成为亟待解决的问题。本中心借助常见的体位固定装置结合低成本的补充材料，以患者俯卧位、患侧手臂前伸抓饮料罐、使用体板结合头颈间热塑膜覆盖患侧前臂的方式进行体位固定，提出一种新型的前臂肿瘤患者体位固定方式。

1 材料与方法

1.1 体位固定

如图1所示，以1 例左手前臂桡骨中段骨转移患者（患者1）体位固定方式为例，患者俯卧于治疗床偏健侧，头下垫软枕，健侧手臂置于体侧，患侧手臂前伸抓握体板原头枕处已放置好的饮料罐，使尺侧手掌平贴于体板，患臂略屈，保证患者俯卧的舒适度及患侧手掌抓握时的自然放松。固定时所用体板型号为科莱瑞迪R612 体位固定系统，头颈间热塑膜型号为R460-2436S5T，患者手掌抓取物为330 mL 长条形饮料罐。

图1 患者1体位示意图

因前臂组织结构较明确，主管医师可按照定位前患者的相关影像资料先确定靶区范围，使定位中心尽量贴近靶区中心，避免治疗前的再次复位。患者体位确定后，移动定位CT 扫描床的Y 轴与Z 轴至定位中心，因CT床的X 轴为固定不可移动，此时需移动X 轴激光与患者手臂中线相重合，此处皮肤曲度低较平坦。按照激光线指示在患侧手臂勾画3 组体表标记，体表标记线可适当延长。记录此时患者头脚（Superior-Inferior，SI）方向相对体板的刻度值为y1，患者左右（Left-Right，LR）方向此时激光灯的位置读数为x1，因体板中线与LR 方向0 位激光灯重合，因此x1的绝对值即为患者中线与体板中线的距离。如图2所示，患者1 的y1为7.0 cm，x1为-12.0 cm，体板已由lockbar 固定，y1与x1的值可用于标示患者手臂相对于治疗床的位置。

图2 患者1手臂标记线勾画时的体板X轴、Y轴激光投影的示意图

取事先准备好已水浴软化的头颈间热塑膜覆盖于患者手臂并塑形（图1b），待充分冷却后，于激光灯在热塑膜的投影交点处粘贴铅点用于计划时的定位中心指示。热塑膜主要用于限制患者在定位和治疗时的不自主运动，不起摆位指示作用，无须在热塑膜上进行体位标记线勾画，而后进行CT 定位扫描。

1.2 CT扫描和计划设计

扫描范围为指尖至肘关节上方，确保靶区上下5 cm范围都获取到CT 影像，CT 扫描完成后将图像传输至计划系统。CT 扫描条件为：电压120 kV，电流436 mA，层厚5 mm。

主管医师完成靶区勾画后，由物理师进行计划设计，计划设计时取定位中心为计划中心，计划经主管医师与上级物理师评估通过后进行计划验证，验证后用于患者上机治疗。

1.3 体位验证和治疗

治疗前准备好体板等固定材料，用lockbar 将体板固定于治疗床上。患者参考模拟定位时的体位俯卧于治疗床，此时移动治疗床Y 轴至刻度y1处，移动治疗床X 轴至刻度-x1处，保持治疗床不动，调整患侧手臂使体表标记线与治疗室内激光灯相吻合。需要注意的是，除体表标记线的交点处与激光灯交点处吻合外，应尽量使体表标记线与激光线相吻合，如标记线与激光线在走向上有所不同，则提示患侧手臂有空间六维方向[俯仰（Pitch）、偏摆（Yaw）、翻滚（Roll）]的误差。核对体表标记完成后覆盖热塑膜，之后通过锥形束CT（Cone Beam CT，CBCT）进行体位验证和治疗，CBCT 配准图像如图3所示。

图3 患者1治疗前的CBCT配准结果

使用X 射线容积成像（X-ray Volume Image，XVI）进行CBCT 图像获取，软件版本为XVI 5.0，具体扫描参数为：机架转速360°/min，采集时机架顺时针或逆时针旋转200°，电压120 kV、球管电流20 mA、准直器为S20、滤线器为F1、采集帧率为5.5 帧/s。

1.4 摆位误差数据获取和判断标准

本中心自2022年10月运营至今接诊两例手臂肿瘤患者，共3 个疗程，每个疗程分别进行了体位固定，处方依次为50 Gy/25 Fx、40 Gy/20 Fx、10 Gy/5 Fx，均采用常规分割方式进行治疗。患者于每个疗程的前3 次、之后每周1 次的频率进行影像验证[10]。所有患者在疗程开始前均已签署放疗知情同意书。

多项研究表明[11-13]，患者等中心在任何方向产生较大的平移（5 mm）或旋转（2°～3°）误差都会对患者产生较大的剂量学影响。结合主管医师对肿瘤临床靶区的外扩范围，人为规定当三维方向的平移误差均＜5 mm且六维方向的旋转误差均＜3°时为摆位通过。因患者病变在骨及骨周围，配准采用骨配准算法结合人工微调的方式进行[14]。

如患者摆位误差超过预设标准，首先判断误差出现的原因，如为患者在摆位完成后的再次移动或技术员摆位不规范造成的随机误差[15]，则重新摆位。本研究只获取当日第1 次CBCT 和计划CT 的配准数据并记录。

2 结果

本研究获取的两例患者3 个疗程共18 组的CBCT配准结果如表1所示，其摆位误差结果如表2所示。两例患者的总摆位通过率为83.3%，平移方向上的总摆位误差在患者LR、SI、腹背（Anterior-Posterior，AP）方向分别是（2.33±0.14）、（2.39±0.12）、（1.49±0.12）mm，旋转方向上的总摆位误差在患者Pitch、Yaw、Roll 方向分别是0.76°±0.42°、1.05°±0.72°、2.43°±0.88°，符合常规分次放射治疗对治疗摆位的要求。

表1 两例患者18次CBCT获得摆位误差结果

表2 两例患者的摆位误差及摆位通过率（±s）

表2 两例患者的摆位误差及摆位通过率（±s）

注：LR：左右方向；SI：头脚方向；AP：腹背方向；Pitch：俯仰方向；Yaw：偏摆方向；Roll：翻滚方向；CBCT：锥形束CT。-表示患者2疗程2样本量过少，不单独进行各方向的摆位误差具体数值统计。

患者平移/mm旋转/°CBCT次数/次摆位合格率/%LRSIAPPitchYawRoll患者12.35±1.452.49±1.281.35±1.240.72±0.411.26±0.79 2.21±1.04887.5患者2疗程12.54±1.242.43±0.992.19±0.920.51±0.110.79±0.77 2.54±0.67785.7疗程2------3-总计2.33±0.142.39±0.121.49±0.120.76±0.421.05±0.72 2.43±0.881883.3

3 讨论

合适的体位固定方式可以减小摆位误差，有效控制治疗过程中患者由于不自主运动产生的位移，进而达到精确摆位、精确治疗的要求[16]。患者治疗前摆位是对模拟定位环节时体位的重复，由于四肢肿瘤的体位固定缺乏有效和统一的固定装置及一致认可的固定体位，因此更需要确保定位和治疗过程中患者体位信息的准确传达[17]。

本研究通过记录患者定位时体表标记相对体板X、Y 方向的值，可有效辅助摆位时患者体位的精确重复；延长体表标记线的长度，则可减少患者治疗时的旋转误差。Kim 等[18]研究发现使用真空袋结合热塑膜固定手臂患者时Roll 方向的旋转误差出现异常值（＞5°）的概率大于Pitch 和Yaw 方向，因该研究中不同固定方式使用在手臂不同部位的体位固定中，故认为这种现象是真空袋结合热塑膜固定多采用在手臂靠远端处导致的抽样偏倚。由表1～2 可知，本研究中出现了类似的情况，推断可能是样本量较小导致的统计偏倚，也可能是在初步核对体表标记线摆位完成后，扣下热塑膜时患者手臂被热塑膜触压后发生了不自主轻微旋转。

在四肢肿瘤体位固定过程中，靠近肩关节和髋关节部位的肿瘤标记线勾画存在一定困难。这是因为健侧肢体的阻挡导致在体位标记线勾画时，靠内侧的标记线勾画在对侧肢体，使得激光灯指示摆位时对患者肢体的旋转误差及AP 方向的平移误差失去控制。本研究方法在固定时借助了前臂肢体的灵活性，无须使用真空垫垫高患侧肢体，因此可以避免这一问题。但本研究方法在实践过程中也存在一些不足：① 在使用该型号头颈间热塑膜固定小直径物体时，完全冷却后会有轻微回弹，热塑膜边缘与体板间会产生可见缝隙，期望通过改用新型热塑材料[19]或手臂靶区较靠近腕侧时借助重物固定热塑膜边缘处解决此问题；② 仅可固定靶区位于前臂处的肿瘤，不适用于上臂或掌部靶区。

C 型臂加速器在治疗患者时，机头在旋转过程中存在与治疗床、患者碰撞的风险[20]。对于四肢肿瘤而言，体位固定时多偏向一侧，在计划设计和治疗实施过程中应预估碰撞风险，并制定对应措施。在本研究中患侧固定较为独立，布置射野时无须在患者健侧下方设置治疗野，CBCT 采集路径也可规避患者健侧下方，有效避免了碰撞风险。此外，放射治疗有可能导致患者在治疗周期中出现淋巴水肿[21]或肿瘤退缩明显等导致的患者组织结构变化[22]，从而导致体位重复性不佳。在治疗过程中要注意观察患者的肢体状态，对于四肢放射治疗患者，除去目测法、周期性记录患处臂围、在每次影像验证时观察CBCT 与CT 图像的区别等常规方法外，还可以在患者第1 次影像验证并通过后记录床值，在每次治疗前摆位后观察治疗床值，尤其是Z 轴床值的变化。在发现患者肢体形态出现明显变化时及时与主管医师沟通，确定是否增加影像引导的频次或者重新定位[23]。本研究中的患者2 即为疗程1 治疗结束后主管医生对患者的临床资料进行了再评估后重新定位进行疗程2 的治疗。

4 结论

本研究提出了一种前臂肿瘤新型固定方式并初步验证了其可行性，该固定方式具有易勾画体位标记线、易摆位、成本低、固定性佳、易于布野等优势，在两例患者的临床应用中也取得了较好的实践效果，符合常规分次放射治疗中对治疗摆位的要求。但尚存在单中心及样本量小的不足，后续将扩大样本量进一步验证其普适性。