一种新的头颈部常规放疗立体定位装置及其使用方法
作者：庞学利 谭崇富 肖红 王希 钟元培
单位：第三军医大学 西南医院放射肿瘤科，重庆 400038
关键词：头颈部；放射治疗；立体定位；装置;；使用方法
中国医学物理学杂志000202 摘要：目的：介绍一种新的自行设计的用于头颈部肿瘤常规放射治疗的立体定位装置及其使用方法。方法：本装置为附加在患者体外的一个带有三维坐标系的框架结构，在CT影像上构成建立坐标系的标志呈“V”型，采用度量法确定扫描范围内任一点相对于该坐标系的空间位置。据此可求出靶中心坐标、不同Gantry角野的大小及形状等各项放疗参数。应用本装置和方法对一模拟靶的各放疗参数进行确定，并应用模拟定位机对其进行验证。结果：通过本装置和方法确定的模拟靶之中心点坐标、矩形野大小、不规则野大小及形状等，经模拟定位片验证，完全达到精确定位要求。结论：本装置及方法能够对头颈部肿瘤进行立体定位，达到了模拟系统的主要功能，具有精确度高、简便可靠、价格低廉等优点，具有推广应用价值。
, 百拇医药
中图分类号：R 811.1 文献标识码：B 文章编号：1005-202X(2000)02-00670-03
A new stereotactic simulation device for conventional radiotherapy
of head and neck cancers and its using method
PANG Xue-li, TAN Chong-fu, XIAO Hong
(Department of Radiation Oncology, Southwest Hospital, Third Military Medical University, Chongqing 400038，China)
Abstract: Purpose: Introducing a new stereotactic simulation device for conventional radiotherapy of head and neck cancers and the using method.Method: The device is a frame structure with 3D coordinate system .The marks of the coordinate is V type. The space position of any point within the device can be defined by measuring the distances of coordinate marks on the CT images .So the radiotherapy parameters such as the accurate position of target center, the field size and shape at different gantry angles can be established using the device. A manmade target is simulated with the device and method and the parameters is verified under Philips MC-P50 simulator.Result: The coordinate(x,y,z) of the target center, the sizes and shape of radiation fields at different gantry angles are established using the device and method. The simulation films verify the localization and simulation are accurate and reliable.Conclusion: The device can be used in the stereotactic localization and simulation of head and neck cancers. It has the main functions of CT simulation system. It has the following advantages of accuracy, easy use and low prise. It is valuable in accurate localization and simulation of radiotherapy.
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Key words: radiotherapy; stereo-location; device
精确定位是放射治疗的关键环节，而头颈部肿瘤特别是颅内肿瘤的放疗，采用一般方法要达到精确定位是比较困难的。因此为解决放疗中精确定位的问题，我们自行设计了一种适合常规放疗特点的立体定位装置，较好解决了这一问题，介绍如下。
1 材料与方法
1.1 原理
本装置为附加在患者体外的一个带有三维坐标系的框架结构，在CT影像上构成建立坐标系的标志呈“V”型，通过采用度量法确定扫描范围内任一点相对于该坐标系的空间位置。如某截面上某点的空间坐标之Z值即为该层面之Z值，可通过度量定位标志在该扫描截面上两点间距离得出，X、Y值可在该截面上直接度量得出。
1.2 立体定位装置结构
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该装置主体由一块有机玻璃底板、两块侧板构成，三块板上均有三根构成一特殊等腰三角形(该三角形底边上的高与底边等长)之两腰及底边上之高的金属丝，两侧板上分别有读取Y和Z坐标的标尺，底板上有表示X方向的标尺。见图1。
1.3 使用方法
1.3.1 患者头颈部固定与CT扫描定位
先将一泡沫头枕固定于底板中央，患者仰卧其上，用热塑性面罩制作固定面膜。如无条件制作固定面膜，可在患者面部相对于侧板特定位置作标记，CT扫描和摆位时只要其位置重复出来即能达到要求。
将定位框架置于CT床上，调整定位框架使其纵轴与扫描断面垂直，并保持框架水平。患者平卧于CT床，头部枕于定位框架之头枕，戴上固定面罩后进行CT连续扫描。
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图1 立体定位装置结构图
1.3.2 放射治疗参数确定
1.3.2.1 肿瘤中心坐标确定
阅读CT图像，找出肿瘤中心层面，该层面之Z值即为肿瘤中心坐标之Z值，如肿瘤层面数为偶数，则选取肿瘤中间两层任意一层均可。然后在该中心层面上找出肿瘤之几何中心，度量其坐标(X,Y)值，即可得出肿瘤中心相对于该立体坐标系的空间坐标。
1.3.2.2 照射野的设置
根据肿瘤放射剂量学原则和剂量分布规律，结合肿瘤与周围重要器官结构的关系，确定采用若干照射野及照射角度，有条件的最好根据TPS确定。
1.3.2.3 矩形野大小的确定
, 百拇医药 (1)垂直野大小确定
野长＝肿瘤层数×层厚+纵向外放长度
野宽＝肿瘤所有层面之｜Xmax｜+｜-Xmax｜+横向外放宽度
(2)水平野大小确定
野长同垂直野
野宽=肿瘤所有层面之｜Ymax｜+｜-Ymax｜+肿瘤外放宽度
(3)斜野大小确定
野长同垂直野和水平野
野宽=该野方向上任一肿瘤层面相对于肿瘤中心坐标X、Y的最大偏差值+外放宽度
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(4)不规则野(适形野)的确定
以垂直野为例，记录所有肿瘤层面的Z值及相应层面X 方向的肿瘤边界坐标值(X和-X)，并在坐标纸上标出(以坐标纸上的Y轴为立体定向坐标系的Z轴)，将以上各点连接起来即为肿瘤在该野方向等中心处的投影，即Beam′s eye view，周边加上外放范围即为该不规则野(适形野)，同理可求出水平方向及斜野的适形野大小及形状。
1.3.3 摆位
患者平卧于治疗床，佩戴定位框架和面罩按肿瘤中心之空间坐标通过治疗室内两侧激光和顶激光指示，将其精确置于治疗机等中心，将两侧激光与顶激光指示线在面罩上的投影清晰描记下来，即可进行等中心治疗，以后治疗时只要将上述三点分别与顶激光和两侧激光指示线重合即可实现精确重复摆位。
1.3.4 模拟靶点验证
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在一蜡块模拟头模中央埋入一直径6.5 cm的类球形玻璃球作为模拟靶，按上述方法进行固定、CT扫描定位、确定放疗各项参数，并在蜡块顶及两侧激光线指示处做好标记，然后在Philips MC-P50型模拟机上将上述三点与各激光指示线重合后，分别于Gantry角0、45和90度拍摄定位片验证。适形野的验证方法为将在坐标纸上绘出之不规则野与同Gantry角定位片上靶的投影进行比较。
2 结果
应用本装置和方法确定的模拟靶中心点坐标为12.6 mm(x)、-42.2 mm(y)、81.5 mm(z)。各野未加外放范围之大小分别为：垂直野6.5 cm×6.3 cm、水平野6.5 cm×5.9 cm、斜野6.5 cm×5.9 cm，适形野的大小和形状见图2。以上各参数在模拟定位片上均得到验证，定位片上各野均为7.0 cm×7.0 cm，见图3照片(1)、(2)、(3)。
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图2 Gantry角0度时模拟靶在等中心这投影，即该不规则野
图3 照片图
3 讨论
模拟定位机是常规放射治疗的主要定位设备，头颈部肿瘤特别是颅内肿瘤与周围软组织在模拟定位机下几乎无法分辨，而骨性标志与颅内大多数肿瘤的位置关系较为间接，故模拟定位机对颅内肿瘤很难精确定位。CT虽能清晰显示肿瘤位置及其与周围结构的关系，但CT图像上的定位与放射治疗在患者身体上的定位之间无直接联系，主要依靠医生的解剖知识和经验，也无法达到真正的精确定位。目前国外已研制了CT模拟机或CT模拟定位系统[1]，可将CT影像与体表定位对应联系起来，实现肿瘤放射治疗精确定位，但由于其价格昂贵设备复杂，绝大多数医院无条件购置应用。
, http://www.100md.com 通过模拟靶验证，本装置能够实现肿瘤的精确定位和放射治疗有关参数确定，达到了CT模拟机或CT模拟系统的主要功能，而且具有使用方便、可靠、耗时短、价格低廉等优势，应用于临床提高头颈部肿瘤放疗的定位精确、改善疗效，减少并发症具有重要作用，在我国目前条件下具有推广应用价值。
作者简介：庞学利(1963年生)，男，山西省介休市人，副主任医师，副教授，硕士，从事肿瘤放射治疗.
参考文献:
[1] Conway J,Robinson MH. CT virtual simulation[J]. Br J Radiology 1997,70:s106.
收稿日期：1999-09-30, 百拇医药
单位：第三军医大学 西南医院放射肿瘤科，重庆 400038
关键词：头颈部；放射治疗；立体定位；装置;；使用方法
中国医学物理学杂志000202 摘要：目的：介绍一种新的自行设计的用于头颈部肿瘤常规放射治疗的立体定位装置及其使用方法。方法：本装置为附加在患者体外的一个带有三维坐标系的框架结构，在CT影像上构成建立坐标系的标志呈“V”型，采用度量法确定扫描范围内任一点相对于该坐标系的空间位置。据此可求出靶中心坐标、不同Gantry角野的大小及形状等各项放疗参数。应用本装置和方法对一模拟靶的各放疗参数进行确定，并应用模拟定位机对其进行验证。结果：通过本装置和方法确定的模拟靶之中心点坐标、矩形野大小、不规则野大小及形状等，经模拟定位片验证，完全达到精确定位要求。结论：本装置及方法能够对头颈部肿瘤进行立体定位，达到了模拟系统的主要功能，具有精确度高、简便可靠、价格低廉等优点，具有推广应用价值。
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中图分类号：R 811.1 文献标识码：B 文章编号：1005-202X(2000)02-00670-03
A new stereotactic simulation device for conventional radiotherapy
of head and neck cancers and its using method
PANG Xue-li, TAN Chong-fu, XIAO Hong
(Department of Radiation Oncology, Southwest Hospital, Third Military Medical University, Chongqing 400038，China)
Abstract: Purpose: Introducing a new stereotactic simulation device for conventional radiotherapy of head and neck cancers and the using method.Method: The device is a frame structure with 3D coordinate system .The marks of the coordinate is V type. The space position of any point within the device can be defined by measuring the distances of coordinate marks on the CT images .So the radiotherapy parameters such as the accurate position of target center, the field size and shape at different gantry angles can be established using the device. A manmade target is simulated with the device and method and the parameters is verified under Philips MC-P50 simulator.Result: The coordinate(x,y,z) of the target center, the sizes and shape of radiation fields at different gantry angles are established using the device and method. The simulation films verify the localization and simulation are accurate and reliable.Conclusion: The device can be used in the stereotactic localization and simulation of head and neck cancers. It has the main functions of CT simulation system. It has the following advantages of accuracy, easy use and low prise. It is valuable in accurate localization and simulation of radiotherapy.
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Key words: radiotherapy; stereo-location; device
精确定位是放射治疗的关键环节，而头颈部肿瘤特别是颅内肿瘤的放疗，采用一般方法要达到精确定位是比较困难的。因此为解决放疗中精确定位的问题，我们自行设计了一种适合常规放疗特点的立体定位装置，较好解决了这一问题，介绍如下。
1 材料与方法
1.1 原理
本装置为附加在患者体外的一个带有三维坐标系的框架结构，在CT影像上构成建立坐标系的标志呈“V”型，通过采用度量法确定扫描范围内任一点相对于该坐标系的空间位置。如某截面上某点的空间坐标之Z值即为该层面之Z值，可通过度量定位标志在该扫描截面上两点间距离得出，X、Y值可在该截面上直接度量得出。
1.2 立体定位装置结构
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该装置主体由一块有机玻璃底板、两块侧板构成，三块板上均有三根构成一特殊等腰三角形(该三角形底边上的高与底边等长)之两腰及底边上之高的金属丝，两侧板上分别有读取Y和Z坐标的标尺，底板上有表示X方向的标尺。见图1。
1.3 使用方法
1.3.1 患者头颈部固定与CT扫描定位
先将一泡沫头枕固定于底板中央，患者仰卧其上，用热塑性面罩制作固定面膜。如无条件制作固定面膜，可在患者面部相对于侧板特定位置作标记，CT扫描和摆位时只要其位置重复出来即能达到要求。
将定位框架置于CT床上，调整定位框架使其纵轴与扫描断面垂直，并保持框架水平。患者平卧于CT床，头部枕于定位框架之头枕，戴上固定面罩后进行CT连续扫描。
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图1 立体定位装置结构图
1.3.2 放射治疗参数确定
1.3.2.1 肿瘤中心坐标确定
阅读CT图像，找出肿瘤中心层面，该层面之Z值即为肿瘤中心坐标之Z值，如肿瘤层面数为偶数，则选取肿瘤中间两层任意一层均可。然后在该中心层面上找出肿瘤之几何中心，度量其坐标(X,Y)值，即可得出肿瘤中心相对于该立体坐标系的空间坐标。
1.3.2.2 照射野的设置
根据肿瘤放射剂量学原则和剂量分布规律，结合肿瘤与周围重要器官结构的关系，确定采用若干照射野及照射角度，有条件的最好根据TPS确定。
1.3.2.3 矩形野大小的确定
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野长＝肿瘤层数×层厚+纵向外放长度
野宽＝肿瘤所有层面之｜Xmax｜+｜-Xmax｜+横向外放宽度
(2)水平野大小确定
野长同垂直野
野宽=肿瘤所有层面之｜Ymax｜+｜-Ymax｜+肿瘤外放宽度
(3)斜野大小确定
野长同垂直野和水平野
野宽=该野方向上任一肿瘤层面相对于肿瘤中心坐标X、Y的最大偏差值+外放宽度
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(4)不规则野(适形野)的确定
以垂直野为例，记录所有肿瘤层面的Z值及相应层面X 方向的肿瘤边界坐标值(X和-X)，并在坐标纸上标出(以坐标纸上的Y轴为立体定向坐标系的Z轴)，将以上各点连接起来即为肿瘤在该野方向等中心处的投影，即Beam′s eye view，周边加上外放范围即为该不规则野(适形野)，同理可求出水平方向及斜野的适形野大小及形状。
1.3.3 摆位
患者平卧于治疗床，佩戴定位框架和面罩按肿瘤中心之空间坐标通过治疗室内两侧激光和顶激光指示，将其精确置于治疗机等中心，将两侧激光与顶激光指示线在面罩上的投影清晰描记下来，即可进行等中心治疗，以后治疗时只要将上述三点分别与顶激光和两侧激光指示线重合即可实现精确重复摆位。
1.3.4 模拟靶点验证
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在一蜡块模拟头模中央埋入一直径6.5 cm的类球形玻璃球作为模拟靶，按上述方法进行固定、CT扫描定位、确定放疗各项参数，并在蜡块顶及两侧激光线指示处做好标记，然后在Philips MC-P50型模拟机上将上述三点与各激光指示线重合后，分别于Gantry角0、45和90度拍摄定位片验证。适形野的验证方法为将在坐标纸上绘出之不规则野与同Gantry角定位片上靶的投影进行比较。
2 结果
应用本装置和方法确定的模拟靶中心点坐标为12.6 mm(x)、-42.2 mm(y)、81.5 mm(z)。各野未加外放范围之大小分别为：垂直野6.5 cm×6.3 cm、水平野6.5 cm×5.9 cm、斜野6.5 cm×5.9 cm，适形野的大小和形状见图2。以上各参数在模拟定位片上均得到验证，定位片上各野均为7.0 cm×7.0 cm，见图3照片(1)、(2)、(3)。
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图2 Gantry角0度时模拟靶在等中心这投影，即该不规则野
图3 照片图
3 讨论
模拟定位机是常规放射治疗的主要定位设备，头颈部肿瘤特别是颅内肿瘤与周围软组织在模拟定位机下几乎无法分辨，而骨性标志与颅内大多数肿瘤的位置关系较为间接，故模拟定位机对颅内肿瘤很难精确定位。CT虽能清晰显示肿瘤位置及其与周围结构的关系，但CT图像上的定位与放射治疗在患者身体上的定位之间无直接联系，主要依靠医生的解剖知识和经验，也无法达到真正的精确定位。目前国外已研制了CT模拟机或CT模拟定位系统[1]，可将CT影像与体表定位对应联系起来，实现肿瘤放射治疗精确定位，但由于其价格昂贵设备复杂，绝大多数医院无条件购置应用。
, http://www.100md.com 通过模拟靶验证，本装置能够实现肿瘤的精确定位和放射治疗有关参数确定，达到了CT模拟机或CT模拟系统的主要功能，而且具有使用方便、可靠、耗时短、价格低廉等优势，应用于临床提高头颈部肿瘤放疗的定位精确、改善疗效，减少并发症具有重要作用，在我国目前条件下具有推广应用价值。
作者简介：庞学利(1963年生)，男，山西省介休市人，副主任医师，副教授，硕士，从事肿瘤放射治疗.
参考文献:
[1] Conway J,Robinson MH. CT virtual simulation[J]. Br J Radiology 1997,70:s106.
收稿日期：1999-09-30, 百拇医药