放射治疗患者腿踝部定位架的设计与研究*

艾 念 戈 伟* 李 俊 李向荣

放射治疗患者腿踝部定位架的设计与研究*

艾 念①戈 伟①*李 俊②李向荣②

目的：为减少放射治疗患者腿踝部体位产生不确定的移动，设计腿踝部定位架，以保证放射治疗计划与实际操作中射野的照射靶区范围保持一致，提高放射治疗的精确度。方法：基于一体化碳纤维底板，设计一套腿踝部放射治疗辅助定位架；并选取10例腿踝部肿瘤患者，采用数表法随机将其分为辅助固定组与常规固定组，每组5例，比较辅助固定与常规固定的使用方法及定位应用优势。结果：常规固定组(5例/25次)摆位误差范围：±2～±7 mm。上下、左右及前后方向上的平均值分别为5.12 mm、4.6 mm和4.8 mm，标准偏差1.236、0.866和0.913，从频数曲线显示，每个方向(上下、左右及前后)摆位误差主要集中在±4～±6 mm区间。不可接受的误差为7 mm/3次，误差率为4%。辅助固定组(5例/25次)摆位误差范围：±2～±5 mm。上下、左右及前后方向上的平均值分别为2.56 mm、2.88 mm和2.88 mm，标准偏差0.768、0.927及1.013，从频数曲线显示，每个方向(上下、左右及前后)摆位误差主要集中在±2～±3 mm区间。结论：与未使用腿踝部定位架的常规固定组相比，使用所设计的腿踝部定位架的辅助固定组摆位重复性好，精确度更高，固定更为舒适方便。

放射治疗；腿踝；定位架；精确性

随着精确放射治疗技术对体位固定要求的不断提高，选择有效舒适的体位固定技术在治疗中显得尤为重要，因此腿踝部体位固定技术是保证其精确放射治疗的关键因素[1-2]。本研究针对此问题，设计腿踝部定位架，以减小患者在接受整个放射治疗的过程中腿踝部体位产生不确定的移动，保证放射治疗计划与实际操作中射野的照射靶区范围尽可能保持一致，从而避免治疗误差，提高放射治疗的精确度。

1 材料与结构

腿踝部定位架采用碳素纤维和低密度聚酯纤维制作而成，具有密度低、硬度高以及对射线衰减系数小等特性。其结构包括：①固定底座；②垂直固定板；③左固定板；④右固定板；⑤左压膜棒；⑥右压膜棒；⑦脚跟托，如图1所示。

2 腿踝部定位架使用方法

腿踝部定位架与热塑体膜的固定底板配套使用，具体使用方法如下。

图1 腿踝部定位架示意图

(1)将固定底座固定在头体定位平板上，然后将腿踝部放射治疗定位装置固定在固定底座上，即固定底座起到腿踝部放射治疗定位装置与头体定位平板间过渡衔接固定匹配的作用。

(2)当患者取仰卧位平躺于头体定位板上，脚跟放置在脚跟托上，调整脚跟托的适当高度，将垂直定位板后面的固定螺栓拧紧，根据刻度记下读数。

(3)移动左右固定板，使其夹紧患者腿踝部，起到有效固定的作用，并将垂直定位板后面的固定螺栓拧紧，根据刻度记下读数。

(4)将热塑膜包裹前脚掌及左右定位板后，固定在头体定位板上。

(5)通过垂直定位板后面的固定螺栓，固定左右压膜棒。

3 腿踝部定位架应用分析

3.1 一般资料

选择2015年3-8月孝感市中心医院收治的10例腿踝部肿瘤患者，其中男性4例、女性6例；年龄48～75岁，平均年龄61.5岁；骨转移瘤7例，脚踝关节腱鞘瘤3例。将10例患者按照数表法随机分为辅助固定组与常规固定组，每组5例。辅助固定组中男性2例、女性3例；年龄48～64岁；其中骨转移瘤2例、脚踝关节腱鞘瘤3例。常规固定组中男性2例、女性3例；年龄53～75岁；均为骨转移瘤患者[3]。两组患者在年龄、性别及病理等方面相比无差异，具有可比性。

3.2 摆位误差测量方法

两组患者均行CT定位扫描后，将CT图像导入Pinnacle-治疗计划系统(treatment planning system，TPS)，制定计划后重建中心层面两幅数字化重建影像(digitally reconstructed radiograph，DRR)，射野大小为10 cm×10 cm，分别为一张正位像，一张侧位像，以此重建DRR为误差分析参照标准，如图2所示[4]。

图2 脚踝部正侧位图

治疗前两组患者均在模拟定位机下校位，利用X射线模拟定位机拍摄等中心位置前野和侧野的验证片后，在治疗期间，两组患者每例重复摆位5次，每次间歇重复收集2张(正位片和侧位片)，共收集100张验证片。选取同一骨性标志作为参考点，测量参考点与照射野各边界之间距离。用TPS上测量值减去模拟机验证片上测量值，差值绝对值即重复摆位误差[5]。分别测量和计算出上下、左右及前后方向摆位误差，偏上为正，偏下为负，偏左为负，偏右为正，偏前为正，偏后为负。上下方向上摆位误差取前野和侧野图像上测量值的平均值。骨性参考点的确定和距离的测量均由同一主治医师和技师共同完成。三维方向同时≤±5 mm视为与治疗中心符合，记录各个方向上的误差数值；三维方向任意一方向＞±6 mm视为不可接受误差，记录不可接受误差数值后重新摆位。不可接受摆位误差率定义为需要重新摆位次数占每组全部患者摆位次数的百分比。收集摆位误差数据进行计算，得到等中心平移摆位误差在上下、左右及前后方向的平均值和标准差[6]。

3.3 统计学方法

使用SPSS 17.0及微软Excel2007软件进行数据描述性分析与计算。

4 结果

两组患者共50次模拟机体位验证。①常规固定组(5例/25次)摆位误差范围：±2～±7 mm，上下、左右及前后方向上的平均值分别为5.12、4.6及4.8，标准偏差为1.236、0.866及0.913。从频数曲线显示，每个方向(上下、左右及前后)摆位误差主要集中在±4～±6 mm区间。不可接受的误差为7 mm/3次，误差率为4%；见表1，如图3所示；②辅助固定组(5例/25次)摆位误差范围：±2～±5 mm，上下、左右及前后方向上的平均值分别为2.56、2.88及2.88，标准偏差为0.768、0.927及1.013。从频数曲线显示，每个方向(上下、左右及前后)摆位误差主要集中在±2 ～±3 mm区间，见表2，如图4所示。

表1 常规固定组测量数组

图3 常规固定组三维分布图

表2 辅助固定组测量数组

图4 辅助固定组三维分布图

5 讨论

以调强适形为主的精确放射治疗，固定摆位装置及技术是保证治疗部位精确的必要条件[7]。使用本研究设计的辅助固定架固定患者腿踝部位置(已获国家专利)，在脚掌部标记三维“十”字线，记录其与左右固定侧板的相对位置；固定基座在一体化碳纤维底板上的位置相对固定，该固定底板与卡扣式热塑膜配合使用，两侧均有位置刻度，可以方便快速地记录并摆放其与固定底板相对的位置关系。腿踝骨性结构位置相对固定，骨性结构基本不存在形变，标志清楚，可以很好的利用骨性配准来判定摆位误差，从而使肿瘤及周围组织的位置和形状得以精确的确定在照射中，使靶区的位置和形状得以纠正，进一步提高了放射治疗的疗效[8]。有文献报道，患者的体位存在3～6 mm的误差，其疗效就会存在3.3%～33.1%的影响[9]。Gilbeau等[10]发现，头颈部肿瘤调强放射治疗(intensity modulated radiation therapy，IMRT)实施过程中存在2～5 mm摆位误差。本研究结果显示，就两组从单个方向上的误差而言，3个方向上的摆位误差无明显差异。从误差数值的分布而言，左右方向的稳定性较上下和前后方向上优。从位次而言，随着位次的增加，摆位误差有增大的趋势。从腿踝部辅助固定组摆位误差范围及频数分布结果显示，在3个方向上的摆位误差整体优于常规组。由此表明，使用腿踝部辅助固定架及技术相较更优，精确度更高，摆位重复性好，治疗部位较固定，患者腿部标记线不会因为重复摆位而发生变化[11-12]。辅助固定更为舒适，更为方便添加组织补偿物，可进一步优化剂量的均匀性。

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Design and research about localization frame of ankle and crus for patient

radiotherapy/

AI Nian, GE Wei, LI Jun, et al//
China Medical Equipment,2017,14(9):17-19.

Objective: To design localization frame of ankle and crus for reducing the uncertain movement of patients received radiotherapy so as to ensure the accordance between the plan of radiotherapy and target range of radiation field in actual operation, and increase the accuracy of radiotherapy. Methods: The localization frame of ankle and crus that based on integrate carbon fiber baseplate was designed and applied in this study. 10 patients with tumor on ankle and crus were divided into assistant immobilization group (5 cases) and routine immobilization group (5 cases). The usage methods and application advantages of immobilization of the two groups were compared. Results: In routine group (5 cases/ 25 times), the error range of positioning was ±2～±7 mm. The means of updown, left-right and front-back were 5.12 mm, 4.6 mm and 4.8 mm, respectively, in this group. And the standard deviations of the three directions were 1.236, 0.866 and 0.913, respectively. The frequency curve showed the error of positioning of every direction (up-down, left-right and front-back) mainly was focused on 4～6 mm. The unacceptable error was 7 mm/3 times and the error rate was 4%. On the other hand, in assistant immobilization group (5 cases/ 25 times), the error range of positioning was ±2 ～±5 mm. The mean of up-down, left-right and front-back were 2.56 mm, 2.88 mm and 2.88 mm, respectively. And the standard deviation of the three directions were 0.768, 0.927 and 1.013, respectively. The frequency curve showed the errors of positioning of every direction (up-down, left-right and front-back) mainly were focused on 2～3 mm. Conclusion: Compared with the routine immobilization group that don't use localization frame on ankle and crus, the repeatability of positioning, accuracy, comfort and convenience in assistant immobilization group were better than that of routine group.

Radiotherapy; Ankle and crus; Positioning frame; Accuracy

Department of Oncology, Renmin Hospital of Wuhan University, Wuhan 430060, China.

1672-8270(2017)09-0017-03

R197.39

A

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2017.09.005

2017-05-26

*专利：国家实用新型专利(ZL201521075492.7)

①武汉大学人民医院肿瘤科 湖北 武汉 430060

②孝感市中心医院肿瘤科 湖北 孝感 432100

*通讯作者：gewei514@126.com

艾念,男,(1982- ),硕士研究生，工程师。武汉大学人民医院肿瘤科，从事放射治疗科医疗设备的维修与维护、放射治疗计划的制定与QA/QC等工作。