固定装置及患者的临床特征对...疗头颈部肿瘤摆位误差的影响_候国政.pdf

558癌 症 2 0 2 2年 第 4 1卷 第 1 1期*通讯作者：候国政，浙江省肿瘤医院（放射物理科），中国科学院基础医学与肿瘤研究所，杭州 310022，浙江，中国固定装置及患者的临床特征对调强放射治疗头颈部肿瘤摆位误差的影响候国政*，柳根，郭栋，王振华原创论著【摘要】背景与目的 对于头颈部肿瘤调强放疗（intensity-modulated radiotherapy，IMRT）与常规放疗计划相比不仅具有剂量学优势，还有利于改善患者的生活质量，在保证靶点覆盖率的前提下保护腮腺，口干症等并发症的发生较少。在治疗过程中如何降低摆位误差将直接影响到对周围正常组织的辐射剂量。本研究旨在探究头颈部肿瘤IMRT中，固定装置和患者临床特征对摆位误差的影响。方法 本研究为一项纵向、前瞻性研究，研究对象为2018年12月2019年12月期间，于我院就诊行IMRT治疗的头颈部肿瘤患者，共296例。在断层扫描成像（computer tomography，CT）模拟之前和治疗期间收集相关数据（摆位误差），所有患者在CT模型治疗前准备好热塑面罩和定制的相关固定装置，使用线性混合模型探究可能与摆位误差相关的风险因素。结果 摆位误差不受患者焦虑和疼痛的影响。在进行CT模拟之前，临时移除热塑性面罩出现临床显著相关的临界点，摆位误差明显增加25.12%；95%置信区间（confidence interval，CI）：-0.58%54.25%。参与定制热塑面罩模型的医师人数的增加可降低摆位误差（-18.26%；95%CI：-29.20%-4.52%)；患者的身体特征也可影响摆位误差，特别是治疗体位为肩部下垂（27.85%；95%CI：2.33%-58.25%）及脊柱侧弯/后凸畸形（64.48%；95%CI：2.44%165.52%）可使摆位误差增加。使用“小尺寸标准颈部支撑装置”可使摆位误差降低52.36%（95%CI：-62.45%-12.26%）。患者体重指数增加可轻微降低摆位误差（-2.82%；95%CI：-5.36%0.74%）。结论 头颈部肿瘤患者在进行IMRT治疗中，患者的肩部下垂和脊柱侧弯/后凸畸形可使摆位误差显著增加。CT模拟时，参与热塑面罩成型的医生数量、患者自身体重指数的增加，以及使用小型定制颈部支撑装置可降低摆位误差。【关键词】头颈部肿瘤；固定装置；摆位误差；调强放疗；IMRT；风险因素调强放射疗法（intensity-modulated radiotherapy，IMRT）是目前治疗头颈部肿瘤的标准放射疗法，其可实现肿瘤位置的高剂量分布，同时降低对周围邻近组织的辐射1。IMRT可在靶区产生高梯度剂量，并可迅速下降至正常结构水平，该技术要求较高的处理精确度，很小的摆位误差可显著影响靶区域的剂量覆盖，同时增加风险器官的辐射2,3。借助于影像引导放射治疗技术（image-guided radiotherapy，IGRT）一方面可确保准确定位，另一方面则可获得可重复的剂量分配4。在IMRT过程中，患者通常需要定制的头颈肩部热塑性面罩进行上身的固定5。本文旨在探究IMRT临床诊疗过程中定制的固定装置与患者的临床特征对摆位误差的影响。559癌 症 2 0 2 2年 第 4 1 卷 第 1 1期1 资料与方法1.1 研究对象本研究为一项纵向、前瞻性研究，研究对象为2018年12月2019年12月期间于我院就诊行IMRT治疗的头颈部肿瘤患者。纳入标准为：（1）年龄1885岁；（2）明确诊断为头颈部肿瘤，并具备IMRT治疗的条件；（3）无认知功能障碍；（4）签署了书面知情同意书，同意研究相关操作和内容。排除标准为：（1）合并其他器官的肿瘤；（2）既往接受过放疗；（3）存在治疗禁忌证。采集电子计算机断层扫描（computed tomography，CT）模拟之前和整个治疗期间的数据。对纳入研究的患者均采用数字代码识别，通过盲数据分析保护患者的隐私。本研究得到了本院伦理委员会的批准，所有患者均签署了书面知情同意书。1.2 研究设置采用TomoTherapyHi-ArtSystem 2.0（Accuray，USA）进行放射治疗，使用3.5 MV光子进行螺旋扇形光束扫描，弧形高压充氙气探测器阵列安装于兆伏扇形束计算机断层扫描环形架对面。所有头颈部肿瘤患者均采用9点式面罩进行固定，8处固定于颈部和肩部，1处则固定于头部（Acquaplast RT Fibreplast Thermoplastics，Avondale，PA，USA）。用碳纤维制成的刚性底座来维持患者的位置，该底座专用于IMRT治疗期间对患者头部与颈部的固定，始终固定于CT扫描和治疗床上。为了维持患者的位置，标准的颈部支撑采用不同型号（大号：20 cm 25 cm；小号：15 cm 20 cm）的MOLDCARE垫，其内含有涂湿固化树脂的膨胀聚苯乙烯，并与底部进行连接，部分患者为改善舒适度，额外使用了定制的颈部支撑部件（ALCARE，Japan）。对所有患者使用相同的参数（120 kV，250 mA，采集厚度3 mm，螺距3，重建厚度3 mm，重建间隔3 mm）进行模拟计算机断层扫描（GE Medical System，USA）。每次治疗前，将激光与患者面罩上的4处参考点进行对准，以获得患者的位置。IGRT-IMRT治疗中，每天、每次治疗前获得兆伏扇形束计算机断层扫描图像，并与CT模拟定位过程中获得的图像相匹配。图像的对齐通过软件自动进行，必要时可进行手动调整。本研究主要分析内外方向（medial-lateral，ML）、头尾方向（cranial caudal，CC）和前后方向（anterior-posterior，AP）上的偏移。3.8 mm的前后校正适用于由于发生治疗床下移而导致的系统性AP摆位误差。1.3 数据采集依据相同的操作流程，所有患者在CT模型治疗前准备好热塑面罩和定制的相关固定装置。在进行基线CT模拟前，记录患者的焦虑和疼痛情况，患者的临床特征包括：体重、身高、影响患者位置的变量（例如多种因素造成的两侧肩部不等高，目测或患者自述存在一侧肩下垂、脊柱侧弯或后凸畸形）、是否存在活动性假牙、既往是否有气管切开术史、CT室内温度、热塑面罩成型水温、颈部支撑的类型、参与热塑面罩的成型与制作过程的医师人数，具体的选择依据患者自身的情况（摆位难度、颈部特征等）和检查的必要性。1.4 评价内容在每周治疗的首日测量患者的体重，在每个治疗日记录ML、CC和AP上的偏移。使用状态特质焦虑问卷（state-trait anxiety inventory，STAI）Y版本评估患者的焦虑程度，该方法已被多项研究6证实具备良好的敏感性和可靠性，其包括两个量表：焦虑易感性量表和STATE-A量表（用于评估焦虑状态，即情绪状态）。本研究仅采用STATE-A量表进行评价，总计20项内容，由患者本人在候诊室中在57 min内完成，得分介于2080分之间，得分越高表示患者的焦虑症状越严重。采用模拟数字量表（visual analogue scale，VAS）评估疼痛情况，亦是由患者客观完成的，分值为010，0表示无任何疼痛，10表示难以忍受的剧痛。1.5 数据统计与分析临床和人口统计学分类变量用频率及百分比表示，定量资料用平均值标准差表示。为探究相关变量与治疗摆位误差的相关性，本研究采用欧几里得距离测量，在3个方向上摆位误差可取正值或负值，与0的偏差越大，表示误差越大。总误差的计算公式为3个方向上误差平方和的方根，对总误差（以mm表示）进行对数转换，然后使用线性混合效应模型进行分析。通过固定效应（可重复的因素，例如参与治疗的医生人数、面罩的摘除等）和随机效应（非严格可重复因素，例如患者个体）对摆位误差进行解释。为了简化结果，系数及其置信区间使用560癌 症 2 0 2 2年 第 4 1卷 第 1 1期exp （coefficient）1 100 100进行变换，并使用柱形图表示，通过百分比的形式估计每个因素的影响，通过bootstrap法估计可信区间。采用SPSS 22.0软件（IBM，USA）进行所有数据的统计与分析，认为P 0.05差异具有统计学意义。2 结果2.1 研究对象本研究共分析了306例患者，7例患者中途退出，3例患者由于疼痛和配合度较差而被排除，因此，最终纳入296例（每日图像共5,260张），患者的基线特征情况见表1。总体而言，患者存在轻微的疼痛和中等水平的焦虑情绪。2.2 摆位误差统计所有患者及不同病变位置的患者在ML、CC和AP方向上的平均误差（M）、系统误差（）和随机误差（）详见表2。对于所有患者，ML、CC和AP方向上的平均偏移分别为（-0.5 0.1）mm、（2.1 0.5）mm、（0.7 0.2）mm；系统误差分别为（3.2 0.5）mm、（1.5 0.3）mm、（1.4 0.2）mm；随机误差分别为（2.2 0.4）mm、（1.6 0.1）mm、（1.7 0.1）mm。2.3 摆位误差的相关影响因素的分析表3为线性混合效应模型中固定效应系数的分析，图1为相应的柱状图。横线下方（负百分比）表示与摆位误差减小相关的因子，上方的因子则与摆位误差增加相关。肩部下垂与脊柱侧凸/后凸畸形可使摆位误差分别增加27.85%（95%CI：2.33%58.25%）和64.48%（95%CI：2.44%165.52%），面罩的摘除与摆位误差（边界）增加相关（25.12%；95%CI：-0.58%54.25%），小型号颈部支撑设备的使用可使摆位误差降低52.36%（95%CI：-62.45%-12.26%），BMI增加亦具有轻微的保护作用（-2.82%；95%CI：-5.36%0.74%）。患者的焦虑与疼痛水平与摆位误差不相关。3 讨论本研究为一项单中心的前瞻性研究，旨在探究表 1 患者基线临床特征BMI；体重指数。561癌 症 2 0 2 2年 第 4 1 卷 第 1 1期表 2 所有患者及不同病变位置的患者在ML、CC和AP方向上的摆位误差分析 ML：内外方向；CC：头尾方向；AP：前后方向；M：平均误差；：系统误差；：随机误差。表 3 线性混合效应模型中固定效应系数的分析BMI；体重指数；CI：置信区间。图 1 图1 摆位误差相关影响因素分析的柱状图BMI；体重指数。头颈部肿瘤患者接受IMRT治疗中摆位误差相关的风险因素。由于是以探索式的研究，因此未对样本量进行计算和正式限制，是本研究的局限之一。本研究结果显示，患者肩部下降和脊柱侧弯/后凸畸形与摆位误差的增加显著相关，这与部分研究710结果相一致，可能是因为患者存在以上状况时通常舒适度较差，因此在治疗过程中，因患者自身的移动使位置的可重复性较差11。通过小型颈部支撑装置能够显著减少摆位误差，可能是因为在这种固定装置辅助下，能够更好地固定患者的头部和颈部，562癌 症 2 0 2 2年 第 4 1卷 第 1 1期对于亚洲人群小型固定装置的舒适度可能更高。有研究12显示，基线时放射治疗师人数的增加与整体摆位误差的降低相关，这与临床经验是相符合的，参与热塑面罩的成型与制作过程的医师人数增加可以提高患者固定系统准备的准确性。本研究还显示，CT模拟之前临时摘除面罩与临床摆位误差的增加相关，但差异不具有统计学意义，主要见于存在幽闭恐惧症的患者群体中，因此，临床具体操作中对此类人群的固定应予以重视，这在多项研究1315也有所报道。CT模拟阶段测得的患者疼痛和焦虑水平与临床摆位误差的增加无显著相关性，但一些研究1618指出患者的心理情绪是摆位误差的显著影响因素。本研究所有的研究人员均在初期进行了规范的技术培训，在治疗过程中注意加强与患者的沟通和交流，这可能是患者焦虑感较低的主要原因。虽然在放疗周期中患者的疼痛主诉通常逐渐增加，但通过适当的药物干预，一般可达到理想的镇痛效果19，因此，对放疗中摆位误差的影响无显著。一般情况下，治疗师人数与摆位误差之间无显著的相关性，因为当今治疗程序的高度标准化可以保证患者位置的可重复性，这一点与操作者无关20；其他诸如治疗