近年来随着环境因素改变和生活水平提高，我国直肠癌发病率有逐年上升趋势[1]。已有研究表明对于直肠癌治疗模式的优化有助于降低死亡率[2],因此多学科综合治疗已经成为直肠癌治疗的标准方法[3]。早期放化疗可降低局部复发率，提高长期生存率和保肛率[4]。局部晚期不可切除患者，放化疗可缓解症状的同时为部分患者获得手术的机会。在直肠癌放射治疗过程中，虽然直肠癌的靶区勾画和期望达到的疗效已有既定标准[5,6],但是每日摆位的体位重复性与误差将影响放疗对综合治疗的增益，使患者承受不必要的放疗损伤。本中心在日常摆位工作中发现，单独使用CIVCO俯卧位托架的患者，其盆腔和双下肢的位置状态，臀大肌、股四头肌、股二头肌等肌群收缩性会影响体位重复性和误差。于是开展本文所述研究，探究真空垫与CIVCO俯卧位板联合使用相较于单独使用俯卧位板摆位重复性改进效果和可行性。

1、资料与方法

1.1 一般资料

回顾性收集2021年10月至2023年4月在江苏省中医院放疗科进行直肠癌放射治疗的患者101例。经筛排标准纳入64例患者进行数据分析。纳入标准：①适宜采取俯卧位治疗的直肠癌患者。②下肢功能良好，髋关节可正常环转，膝关节可正常屈伸，踝关节可正常环转。③卡氏评分(KPS)>70分。④采用三维适型调强技术IMRT(intensity-modulated radiation therapy)。⑤每周至少进行一次CBCT验证。排除标准：①治疗中断患者。②仰卧位固定方式治疗的直肠癌患者。③治疗周期内验证信息缺失者。④一般临床资料缺失者。两组患者一般临床信息(表1)无统计学差异。放疗方案：处方剂量PTV 50 Gy/25 f/5 w, 95%PTV接受100%处方剂量。按体位固定方式不同分为：32例采用真空垫联合碳纤维俯卧位板固定(改进型固定组A),32例只采用碳纤维俯卧位板固定(一般型固定组B)。亚组分类：以BMI=24 kg/m2为分界点[7],在A组中BMI≥24 kg/m2超重组A1;正常组BMI<24 kg/m2为A2。B组同法分类为超重组B1;正常组B2。

表1 两组患者一般临床特征

1.2 治疗器材和设备

CIVCO碳纤维俯卧托架；负压真空垫(规格70*50 cm);Philips Big Bone 16排螺旋CT;VARIAN Eclipse8.6计划系统；VARIAN-ix 医用电子直线加速器；加速器伴载影像系统OBI(on-board imaging)[8]。

1.3 体位固定与模具制作

改进型固定组A,患者取俯卧位，头面部置于环形托垫空洞内，双上肢前伸抱住环形托垫；胸腔、腹腔置于胸腹部托垫，选择合适孔型腹托使小肠落入腹孔内；双侧髂前上棘连线至膝关节范围内采用负压真空垫固定，尽可能填塞这一区域病人与俯卧托架间的空隙，真空垫边缘填塞人体与俯卧位板凹槽间缝隙，阻止“患者-负压真空垫-俯卧位托架”三者相对滑动；靠近踝关节范围采用CIVCO固定下肢楔形垫(楔形角约10°～15°)承托踝关节腹侧和足部使患者双下肢略微背屈。塑形要求：真空垫内可见患者盆腔和下肢轮廓、双侧髂前上棘压迹、膝关节压迹、胫骨压迹。激光灯下在患者皮肤上画出定位线，标记并记录“患者体线-负压真空垫-俯卧位托架”三者相对位置刻度值(图1)。一般型固定组B:除不使用负压真空垫对下肢关节固定外，定位方法和要求与A组大体相同。

图1 改进型固定组体位固定与模具制作展示图   

1.4 CT模拟和计划设计

嘱咐患者定位前1小时排空膀胱，饮入500 mL含造影剂饮用水并憋尿，以充盈膀胱，显影小肠。对于直肠癌术前放疗或行Dixon术后放疗者，肛门缘放置铅点标记；对于直肠癌行APR术后放疗者，用细铅丝标记会阴部瘢痕[6]。在CT下进行管电压：125～140 kV,管电流：计算机根据扫描剂量优化算法Dose4自动调整，扫描层厚3 mm, 重建层厚5 mm, 层间距5 mm; 造影延迟50 s; 扫描范围：L1椎体上缘-坐骨结节下5 cm[9]。影像数据传输至VARIAN Eclipse8.6计划系统。由主任医师勾画靶区、物理师设计和验证治疗计划，经诊疗组共同讨论确定最终计划并执行。

1.5 锥形束断层扫描(CBCT)和图像配准

患者开始治疗第一周前3次扫描CBCT,以后每周一次。CBCT扫描条件：管电压130 kV、管电流90 mA、脉冲时间13 ms、使用Half Fan滤线器、重建矩阵512×512、重建厚度2 mm、扫描角度-178°～180°。两组共获取512组验证数据，所得验证图像与定位CT相配准，得到X(LAT)、Y(LNG)、Z(VRT)的摆位误差。配准感兴趣区域ROI(region of interest):肿瘤PTV(planning target volume)、危及器官OAR(organ at risk)、骨性标志。自动配准模式：采用Pelvic Auto Mach算法，结构兴趣体积PCTV(planning clinical target volume)灰度配准。由主诊医师对验证结果综合评判并记录误差数据。

1.6 研究涉及公式

三维矢量误差[10]:Δ=√x2+y2+z2   (Ι)

(x、y、z代表方位误差值；单位cm, 表示治疗中心在三维空间的综合偏差)。

PTV margin[11]:MPTV=2.5Σ+0.7δ (II)

(Σ代表系统误差，即所有患者矢量误差均值的标准差，δ代表随机误差，即每位患者矢量误差均值的标准差的均方根；单位cm)。

1.7 统计学处理

SPSS 26.0软件分析数据，采用K-S检验(Kolmogorov-Smirnov test)检验数据正态性，P>0.05符合正态分布。数据方差齐性采用F检验，P>0.05方差齐。符合正态分布计量数据采用两独立样本t检验，P<0.05差异有统计学意义，采用(ˉx±s)表示。不符合正态分布采用Mann-Whitney U秩和检验，P<0.05差异有统计学意义，采用M(Q1,Q3)表示。组间率计数资料采用χ2检验，P<0.05差异有统计学意义，用频数和百分比(%)表示。符合方差齐性采用单因素ANOVA-LSD检验，比较不同时期摆位误差均值差异，P<0.05差异有统计学意义。 GraphPad Prism 9.0 绘制图表。

2、结果

2.1 改进型固定组(A)与一般型固定组(B)摆位误差比较

两组间各向误差差异有统计学意义(表2)。且误差离散程度也有所降低(图2)。

A、B两组三维矢量上综合误差分析：本科室治疗摆位要求各向摆位误差范围(-0.3～0.3)cm。由公式I计算得到三维矢量上综合误差界值Δ=0.52 cm, 以及各分次摆位三维矢量综合误差。经正态性检验B组三维矢量误差不符合正态分布(P>0.05),采用非参数检验来表示两组间差异。 结果显示A组0.35(0.25～0.42)cm, Δ>0.52 cm占比8.7%;B组 0.42(0.29～0.61)cm, Δ>0.52 cm占比 28.2%。两组差异(Z=-5.783,P<0.05)具有统计学意义(图3)。三维空间矢量误差Δ>0.52 较一般型固定组占比减少 (表3)。

表2 A、B两组患者三方向摆位误差

图2 A、B两组患者三方向摆位误差   

图3 A、B两组患者摆位综合误差Mann-Whitney U秩和检验   

表3 A、B两组患者摆位综合误差等级计数Mann-Whitney U秩和检验n(%)

2.2 摆位误差对CTV与PTV边界距离影响

将A、B两组X、Y、Z三方向摆位误差平均 值和标准差分别代入公式II求得CTV边界外 扩值。MPTV,A<MPTV,B(表4)。

表4 A、B两组治疗摆位结果对PTV margin差异比较 (cm)

2.3 改进型固定方式对超重组误差改善情况

对亚组间A1/A2、A1/B1、A2/B2三方向比较分析。结果 表明：(1)亚组A1∶A2在X(t=-2.053,P=0.042)、Y (t=-4.621,P<0.05)、Z(t=-3.676,P<0.05)三方向，BMI<24 kg/m2的患者摆位误差均优于BMI≥24 kg/m2。(2) 亚组A1∶B1比较显示在肥胖患者中仅 Z(t=3.431,P=0.002)差异有统计学意义， X(t=1.170,P=0.244)和Y(t=1.969, P=0.051)方向差异无统计学意义。(3)亚组A2∶B2比较显示在体质量指数正常患者中X(t=-2.39,P=0.017),Y(t=-5.734,P<0.05) 和Z(t=-2.722,P= 0.007)差异有统计学意义(图4)。

2.4 改进型固定组与时间相关单因素分析

A组不同摆位周期误差统计，三方向统计值均方差齐性(P>0.05),故采用单因素ANOVA分析。结果提示各时段摆位误 差均值组间两两比较。仅Y方向 (F=5.951,P<0.05)、Z方向(F=3.155,P=0.015)在分次摆位时误差均值差异具有统计学意义，X方向(F=0.625,P=0.645)误差均值差异无统计学意义(表5)。

图4 A1∶A2、A1∶B1、A2∶B2两组患者三方向摆位误差独立样本t检验   

表5 改良组不同时期摆位误差均值间单因素方差分析

LSD事后多重比较提示：Y方向第1周摆位误差均值大于其他时间摆位误差，差异具有统计学意义(P<0.05);Z方向第1周和第4周平均误差无统计学差异，但两者均值均大于第2、3、5周摆位 误差均值，差异具有统计学意义 (P<0.05),第2、3、5周摆位误差均值差异无统计学意义。X方向各治疗时段摆位误差无统计学意义(图5)。

图5 改良组不同时期摆位误差均值间多重比较   

3、讨论

相较直肠癌普通放射治疗，使用IMRT技术能够给予靶区更高剂量。为了使这种根据不规则肿瘤形状制定个体化的放射治疗物理计划得以实现，需要在临床实际应用中以个体化定位方法予以支持[12]。

研究表明采用真空垫进行定位，患者采取仰卧位治疗，小肠等腹腔组织与直肠毗邻较近，限制了靶区剂量的提高，也使直肠癌放疗毒副反应过早、过重的发生，不利于直肠癌的新辅助治疗[13],但是真空垫固定技术在下肢固定时灵活性强，可塑性高应该在直肠癌放疗定位中加以推广[14,15]。

目前指南[9]推荐使用带有腹孔俯卧位托架应用于直肠癌治疗解决小肠受量问题。但在实际应用中发现两个缺点。其一，多数患者俯卧于板上仅耻骨联合于双侧髂前上棘贴合板面，脊柱、腰骶部下肢等肌群处以紧绷状态以维持稳定，在较长时间的IMRT治疗过程中无法坚持。虽然治疗师摆位时已经对准体线，但在治疗结束后复查体线与激光线关系时，发现两者之间有偏差。其二，患者与俯卧板之间空余量较多，CIVCO俯卧位托架并未提供解决这一问题的配件。患者在CT模拟定位和CBCT验证过程中，涉及治疗床进动情况，使得患者与俯卧位板之间产生位移，这一问题在肥胖和配合度不好患者中尤为突出。两者相对运动产生的误差在定位时就存在，以致对后期治疗时复位产生较大困难。以上两点原因会抵消俯卧位板对小肠和膀胱的保护作用[16]。于是本放疗中心采用两种固定方法者相结合的方式，期望改善上述提到的两个缺点，以提高摆位精度、重复性、稳定性。

本次研究结果显示俯卧位托架与真空垫联合使用在X、Y、Z三个方向上的总体的摆位误差有改善，Y、Z方向尤为明显。在反映分次摆位中心与治疗计划中心空间位置关系的三维矢量误差这一参数上，摆位中心围绕计划中心波动范围改进组小于对照组，经相关性分析，与使用新的定位技术有关。

因两组入组患者体质状态构成复杂，于是引入BMI指数，以进一步研究在不同BMI指数下，不同BMI患者对总体样本误差改善的贡献。统计结果提示：(1)在改进组中比较，即A1∶A2。肥胖患者误差大于正常体质患者，这与曹启军[7]等研究相吻合，分析原因：正常BMI患者盆腔骨性标志明显，负压真空垫对盆腔以下组织结构塑形度和重复性更好，患者定位和治疗过程中体表标记线的勾画，分次治疗时因摆位造成皮肤牵拉，这些主观因素的影响使得体表标记的摆位线并不能真实的反应肿瘤在空间中的实际位置[17],这也是肿瘤放疗病人要定期通过多种形式的影像手段进行位置监测的原因。对于有较多皮下脂肪，接受俯卧位治疗的直肠癌患者来说，这一影响是更加显著的。有学者基于BMI指数对盆腔肿瘤摆位误差比较分析也得到了与本文相同的结论[18,19]。(2)比较两组间肥胖患者，即A1∶B1。仅Z方向上有所改善，分析原因：对于肥胖患者使用的真空垫规格太小承托作用不足，定位过程中塑性效果不理想，使用后期真空垫易形变降低了真空垫的作用；肥胖患者皮肤油脂分泌比普通患者旺盛，体表摆位线不易长期着色，需反复涂描以保持清晰，且勾画次数要多于BMI正常人群，这一过程亦会引入误差；为了防止OBI验证过程和患者产生潜在的碰撞风险，验证过程中涉及治疗床的进动到验证旋转中心的过程，较厚的皮下脂肪使得本就固定不理想的肥胖患者晃动明显。虽然A1∶B1误差均值比较中X、Y方向上是没有统计学意义的，但是在亚组A1中患者各分次摆位误差平均值的标准差，即系统误差和随机误差是减小的。VAN等人基于点靶区的理论研究[11,20,21]表明，这种减小对PTV外扩尺寸、靶区计量学分布与评估和剂量生物学效应是有益的。并且真空垫有效限制了肥胖患者因下肢摆位随意性造成的下肢旋转，在临床实践中发现这种旋转会牵拉皮肤表面决定床高的标记线，使得Z方向 摆位线带来上下波动。(3)在普通BMI患者中， 即A2∶B2。改进组三方向误差数据均优于对照组患者。综上推断在实验组总体样本误差小于对照组总体样本误差中，摆位误差改善的贡献主要来自体型偏瘦患者。对于肥胖患者，改进型固定方法对摆位误差改善情况仍不尽理想。

为了分析改进组治疗稳定性，引入分次摆位时间因素。通过各治疗时段摆位误差均值组间两两比较(表5)和事后多重比较(图5)可得知：仅X方向上误差差异稳定；Y方向除第一周外，其他时段误差没有差异，所以比较Y方向上第一周与第五周均值(0.207±0.113,0.15±0.092),误差差异具有统计学差异(t=3.424,P=0.001)。同理，在Z方向第一周与第五周均值(0.233±0.126,0.179±0.103),误差差异具有统计学差异(t=2.921,P=0.005)。所以，相较于第一周治疗随着时间推移Y、Z方向误差整体变小，除第一周之外的其他治疗时段误差是稳定的。分析原因是定位和摆位是两组治疗师完成，在初次摆位验证时，对患者定位情况了解不全面，无摆位目标床位数值作为参考，后期随着验证和摆位次数增多，治疗师对患者摆位体会加深和经验提升使误差有所改善。

本研究不足之处。首先，固定方式改善仅针对盆腔以下肌肉和下肢关节的紧张性和稳定性。但是CIVCO俯卧位托架相关配件采用三段分体式承托设计，且头面部有孔托枕采用海绵材质，因长时间使用已产生坍塌现象。虽然这种坍塌已经趋于稳定，但是临床实践中仍观察到部分患者在治疗期间身体与固定器材之间有前倾滑动的迹象。所以可能产生前倾(Pitch)误差。本次研究周期内因治疗仪硬件设施的条件限制并未对有孔托枕坍缩程度及其可能对误差带来的影响进行测量，目前本科室也正在对文中提到的不足之处，即有孔托枕坍塌会对旋转误差产生怎样的影响做进一步研究，并已找到新材料改善有孔托枕坍塌。后续将在六维治疗床上对空间旋转误差进行监测，期望通过六维治疗床进一步提高摆位精度[22,23],并且结合本文相关实验结果跟进报道。其次，本次研究仅讨论了固定技术对误差的影响，然而摆位误差的分布取决于多个因素的，例如摆位所采用的技术[24,25]和病人膀胱充盈程度引起的内部解剖结构变化[26]对误差的影响。

综上所述，俯卧位托架联合真空垫在直肠癌放射治疗中使用，总体上优于单纯使用俯卧位托架。但仍需注意肥胖患者定位摆位情况。对肥胖患者分次摆位时发现难以复位的要及时验证，并增加CBCT监测次数。

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基金资助:江苏省中医药科技发展计划项目(编号:YB2020009);江苏省中医院科技项目(编号:Y2021ZR07);江苏省中医院创新发展基金课题(编号:Y2021CX09);

文章来源:邱腾,于大海,赵迪等.真空垫联合CIVCO俯卧位托架在直肠癌放疗摆位中的应用[J].现代肿瘤医学,2024,32(02):316-322.