李俊禹，周 舜，杨敬贤，卢子红，于松茂，陈吉祥，王振飞，丁大庆，杜 乙
（北京大学肿瘤医院暨北京市肿瘤防治研究所/恶性肿瘤发病机制及转化研究教育部重点实验室，北京 100142）
宫颈癌是影响全球女性健康的第4 位高发癌症，也是我国女性第6 位常见癌症[1-2]。放疗是宫颈癌辅助治疗的主要手段，有80%的宫颈癌患者需要进行放疗。随着放疗硬件设备和计算机技术的应用和发展，容积旋转调强放疗（volumetric modulated arc therapy，VMAT）广泛应用于宫颈癌治疗中。VMAT 相比固定野调强放疗（intensity modulated radiation therapy，IMRT）的优势在于：治疗时间显著缩短[3-4]，减少了患者不自主运动的发生，提高了患者舒适度；
靶区均匀性、适形性和外周剂量跌落速度更优[5-6]，在剂量分布满足靶区处方剂量和危及器官限量的同时，能明显降低周围正常器官受量，减轻患者的放射性损伤[7-9]。VMAT对摆位的准确性和重复性要求较高，微小的摆位误差即可产生靶区剂量的显著变化[10]，有研究指出宫颈癌放疗中患者体位、体位固定装置、身体质量指数（body mass index，BMI）、膀胱与肠道的充盈程度和年龄等因素均会对摆位误差产生影响[11-15]。体位固定辅助装置与体位固定装置配合使用，用于提高患者舒适度、保证患者体位重复性和稳定性。目前，针对诸如头枕、膝垫等体位固定辅助装置对摆位误差的影响研究较少，本文旨在通过对比宫颈癌放疗中采用3 种不同体位固定辅助装置时的摆位误差、误差分布和异常摆位次数，探究不同体位固定辅助装置对宫颈癌放疗摆位精度的影响，提出优选方案，为临床实践提供证据支持与推荐建议。
1.1 临床资料
回顾性选取北京大学肿瘤医院放疗科2019 年3—11 月行宫颈癌放疗的患者。纳入标准：国际妇产科联盟分期标准为Ⅰ～Ⅳ期的宫颈癌患者。排除标准：患者意识不清，依从性差，无法自主运动。符合标准的患者共57 例，年龄35～80 岁，中位年龄55 岁，均采用仰卧位，并使用盆膜固定体位。根据患者体位固定辅助装置的不同分为A、B、C 3 组：A 组为头枕未固定加膝垫组（20 例），B 组为头枕固定加膝垫组（16 例），C 组为头枕固定无膝垫组（21 例）。
1.2 膜具制作与CT 定位
制作膜具与CT 定位前1 h 均嘱患者排空膀胱与肠道并饮水500 mL，待膀胱充盈后行膜具制作和定位扫描。在膜具制作阶段，所有患者均仰卧平躺于比利时Orfit 碳纤维体板上，且体板与加速器治疗床、定位CT 扫描床的相对位置固定。患者头下垫C 型聚乙烯头枕，使头枕凸起处置于患者颈椎下，双手交叉抱肩右手在上置于胸前。比利时Orfit 分腿器与体板固定位于患者会阴部，且分腿器与患者会阴部留有一定空隙，使患者双腿开合程度对称、双脚尖自然外展。B、C 组患者采用3D 打印固定器，使头枕与体板之间相对位置固定，A 组头枕未固定；
A、B 组患者膝下加比利时Orfit 半圆形硬质海绵膝垫，C 组膝下无膝垫。头枕与膝垫分别摆放完毕后患者平躺于体板上，制作盆部热塑膜，待膜具完全冷却后由西门子大孔径CT 进行定位CT 扫描，扫描范围为胸10 椎体上缘至会阴部，扫描条件：管电压120 kV、管电流190mAs、层厚0.5 cm。
定位CT 扫描前利用LAP 激光灯系统在患者体表上方和左右两侧勾画十字摆位线，移动定位CT 扫描床使激光灯与体板中线对齐，进出方向摆位线勾画在患者股骨头附近的皮肤表面上，升降与左右方向摆位线分别勾画在腋中线和体中线水平并由腿部大转子平面延长至剑突平面；
固定膜具后于盆膜两侧和上方勾画十字线并粘贴铅点作为CT 定位中心。定位CT 扫描结束后拍摄患者体位姿势照片并保存。CT 定位结束后由医生进行靶区勾画，宫颈癌根治性放疗临床靶区（clinical tumor volume，CTV）主要包括宫颈、宫体、宫旁、阴道及淋巴结引流区，术后辅助放疗CTV 主要包括阴道残端及部分阴道、淋巴结引流区。为确保CTV得到足够剂量的照射而设定计划靶区（planning target volume，PTV），PTV 需要包括由肿瘤退缩、器官的移动和形变、摆位误差等因素造成的位置移动范围[16]。完成靶区勾画后在美国Varian Eclipse 治疗计划系统（treatment planning system，TPS）进行治疗计划设计，所有患者均使用VMAT 技术，处方剂量为：1.8 Gy/f，25f，共计45 Gy。治疗计划设计完成后在配置有六维治疗床的美国Varian VitalBeam医用直线加速器上进行治疗。
1.3 摆位流程和误差获取
首次治疗时根据A、B、C 3 组患者使用体位固定辅助装置的不同将头枕和膝垫分别摆放到位后，嘱患者仰卧平躺于体板上，并根据CT 照片摆位患者的头部、手臂、腿部以及双脚体位姿势，调整患者体位使摆位线与激光灯重合后固定盆膜。将治疗床移至CT 定位中心处。根据Delta Couch 值进行加速器复位后行锥形束CT（cone beam CT，CBCT）扫描，分别进行两步配准。首先对体板凹槽、孔洞等异形结构进行配准，从而获取参考床值，然后进行靶区附近脊柱自动骨性配准后，由医生和治疗师对配准结果根据靶区进行微调，获取左右（x 轴向）、升降（y 轴向）、进出（z 轴向）、旋转（Rtn）、进出倾斜（Pitch）和左右转动（Roll）6 个维度的CBCT 配准误差，根据六维CBCT配准误差移床治疗。后续治疗根据CT 图像摆位患者体位姿势后使用体表标记线摆位并固定膜具，治疗床根据参考床值自动走位后行CBCT 配准扫描，获取六维CBCT 误差后移床治疗。所有患者治疗前均使膀胱、肠道充盈度与CT 定位时相近。患者前3次进行CBCT 扫描，随后每周进行一次CBCT 扫描，A、B、C 3 组分别获得138 分次、111 分次、147 分次，合计396 分次CBCT 六维误差数据。
1.4 统计学方法
采用SPSS 25.0 对A、B、C 3 组CBCT 配准误差数据进行统计分析，使用Graph Prism 8.0 绘制统计图。CBCT 配准误差绝对化后用于量化摆位误差，对A、B、C 3 组摆位误差数据进行正态性检验后，行多个独立样本的Kruskal-Wallis H 检验，摆位误差数据以中位数（下四分位数，上四分位数）表示。为分析六维方向误差分布差异，本研究设定线性方向、旋转方向分别以0.30 cm、1.5°为标准对误差分布率进行χ2检验。结合本院放疗科临床经验，将宫颈癌放疗摆位误差线性方向、旋转方向超过0.50 cm、2.0°记为异常摆位，实际治疗中针对异常摆位分次进行二次摆位并重新进行CBCT 扫描，对异常摆位次数进行χ2检验。P<0.05 表示差异有统计学意义。
2.1 摆位误差统计分析
C 组摆位误差除Roll 方向外均优于A、B 2 组，且Pitch 方向差异有统计学意义（P<0.001），见表1。对Pitch 方向摆位误差进行成对比较，A 组和C 组、B 组和C 组之间差异均有统计学意义（A 组vs C 组，P=0.002；
B 组vs C 组，P＜0.001），A 组和B 组间差异无统计学意义（P=0.627），如图1 所示。
图1 A、B、C 3 组六维方向摆位误差比较箱图
表1 3 组的摆位误差比较[中位数（下四分位数，上四分位数）]
2.2 误差分布统计分析
A、B、C 3 组摆位误差线性方向、旋转方向在0.50 cm、2.0°内的占比分别为98.43%、98.50%、99.66%。在线性方向、旋转方向分别以0.30 cm、1.5°为标准对3 组的误差分布率进行分析，C 组误差分布除Roll方向外均优于A、B 2 组，且Pitch 方向差异有统计学意义（χ2=17.603，P<0.001），见表2。
表2 3 组的摆位误差分布比较 单位：%
2.3 异常摆位次数统计分析
A、B 和C 3 组异常摆位次数占比分别为7.97%、7.21%和1.36%。C 组摆位异常次数相较A、B 2 组均有大幅度降低，且差异具有统计学意义（χ2=7.307，P=0.026），见表3。
表3 3 组的异常摆位次数比较
目前CBCT 可有效评估宫颈癌放疗中的摆位误差[17-18]。摆位误差会引起靶区和危及器官实际剂量分布与计划设计预期结果产生差异，造成靶区剂量不足或危及器官剂量超量的结果[19-20]。宫颈癌放疗中影响摆位误差的因素有很多，如：膀胱和肠道作为宫颈癌放疗的危及器官，邻近靶区，其充盈程度的变化在影响靶区位置和形状的同时会改变患者腹部外轮廓，进而使腹部体表标记线移位、患者受膜具挤压程度发生变化，从而影响摆位误差；
宫颈癌放疗时不同体位的摆位误差以及危及器官受量不同，王延花等[12]研究发现仰卧位在x、z 方向的摆位误差显著小于俯卧位，赵永亮等[21]研究发现俯卧位对危及器官的保护优于仰卧位；
宫颈癌放疗时BMI 不同的患者的摆位误差不同，李晨楠等[22]研究发现BMI≥25 kg/m2的肥胖患者x、y、z 方向的摆位误差均显著大于BMI<25 kg/m2的非肥胖患者；
宫颈癌放疗时采用不同体位固定装置摆位误差不同，高丽娟等[23]研究发现放疗时采用负压真空气垫体位重复性整体优于Orfit 架，刘巍巍等[24]研究发现盆部热塑膜联合发泡胶固定技术在y、z 方向的稳定性优于单纯盆部热塑膜固定技术；
年龄较大患者皮肤普遍更加松弛易牵拉，导致膀胱、肠道充盈重复性较难保证[25]，并且依从性欠佳造成摆位误差增大。本研究对膀胱、肠道充盈重复性、体位、BMI、体位固定装置和年龄等作为宫颈癌放疗摆位误差的诸多影响因素进行补充，重点探讨体位固定辅助装置对摆位精度的影响，研究结果可作为体位固定辅助装置优选方案的参考。
本研究中A、B、C 3 组在线性方向、旋转方向的摆位误差在0.50 cm、2.0°内的占比分别为98.43%、98.50%和99.66%，均满足临床要求。A 组和B 组患者膝下均加膝垫，2 组之间体位固定辅助装置的主要区别在于：B 组头枕与体板相对位置固定，A 组头枕未固定。A、B 组之间在六维方向的摆位误差与误差分布差异均无统计学意义，说明头枕是否固定对摆位误差及误差分布的影响并不显著。从摆位误差和误差分布数值大小分析，B 组在z 方向摆位误差与误差分布均略优于A 组，与贺茂然[26]在胸部肿瘤放疗中的研究结果相近，原因可能在于：在分腿器与体板之间相对固定的基础上，进一步固定头枕与体板后，使患者骨盆和头部位置相对固定，限制了患者在z 方向的体位移动，从而减小了z 方向摆位误差。A 组在y、Pitch 方向的摆位误差和误差分布略优于B 组，原因可能在于：头枕与分腿器均固定后，z 方向摆位误差使头枕与患者颈部的接触位置发生改变，进而引起颈椎曲度的变化，由于颈椎、胸椎和腰椎借韧带、关节和椎间盘相互连接成为统一的整体，所以颈椎曲度的改变会引起腰椎曲度发生变化，从而产生y、Pitch 方向的误差。
C 组与A、B 组体位固定辅助装置的主要区别在于C 组膝下无膝垫，A、B 2 组膝下加膝垫。C 组在六维方向的摆位误差和误差分布除Roll 方向外均优于A、B 组，Pitch 方向差异有统计学意义，分析原因可能为：（1）本研究膝垫与体板相对位置未固定，分次治疗间膝垫位置可能产生差异，并且膝垫质地为硬质海绵，多次使用后可发生形变，从而影响患者腿部体位姿势的重复性。患者腿部姿势变化使勾画在股骨头附近的体表标记线与体内相应解剖结构的空间位置关系发生位移，按移位后标记线摆位更容易产生摆位误差，而摆位误差产生后又进一步加重了膝垫与患者腿部间相对位置的差异。（2）膝垫去除后，患者腿部伸直，膝关节相对固定，脚尖朝向间接反映股骨头位置，依据CT 图像摆位腿部、双脚体位姿势能够有效增加体表标记线稳定性，进而提高标记线对体内靶区位置的指示作用；
添加膝垫后患者腿部弯曲，灵活性增加，并且曲腿后脚尖朝向无法反应股骨头位置，股骨头位置较难重复，导致体表标记线稳定性下降。（3）膝垫将患者腿部垫高易产生Pitch方向误差。B 组在Roll 方向的摆位误差和误差分布均优于C 组，原因在于：膝下加膝垫有利于限制患者骨盆Roll 方向转动，有助于减小Roll 方向的摆位误差。而且异常摆位次数C 组显著少于A、B 组，减少异常摆位次数有助于降低二次摆位和CBCT 扫描频次，有利于提高治疗效率、减少辐射剂量和二次肿瘤的发生[27]。
本研究对患者进行调查后发现膝下有无膝垫对舒适度影响不大，患者在治疗时间段内均可正常平躺；
而头下不加头枕使患者头部直接接触质地较硬的体板，患者舒适度较差，保持体位稳定性困难。因此，本研究通过对头枕未固定加膝垫、头枕固定加膝垫和头枕固定无膝垫3 种体位固定辅助装置进行摆位精度比较，确定体位固定辅助装置优选原则为：去除非必要的体位固定辅助装置（膝垫），固定必要的体位固定辅助装置（头枕）。即使采用优选后的体位固定辅助装置摆位，仍存在异常摆位情况（见表3），可能与患者腹部充盈程度改变有关。本研究的局限性主要有两点：（1）受临床资源限制，仅做了单一品牌产品的比较。（2）本研究发现，使用合适的体位固定辅助装置有助于减小摆位误差，增加患者体位的稳定性和重复性，但并不能影响靶区相对于脊柱的位置变化。本院放疗科后续将针对宫颈癌患者饮食管理对摆位精度的影响、靶区位置变化的影响因素以及其他部位肿瘤的体位固定辅助装置优选进行进一步研究。
本研究结果表明，宫颈癌患者采用3 种不同体位固定辅助装置放疗时的摆位误差均满足临床要求；
相较兰枕未固定加膝垫和头枕固定加膝垫2 种体位固定辅助装置，头枕固定无膝垫方式的摆位误差、误差分布和异常摆位次数均优于前两者。综上所述，宫颈癌放疗时将头枕与体板之间相对位置固定并去除患者膝下的硬质海绵膝垫，有助于提高摆位精度、降低重复摆位次数、提高治疗效率。