放射治疗中基于表面引导的患者体位调整的工作流程评估

《Physics and Imaging in Radiation Oncology》：Workflow evaluation of surface-guided patient preposition in radiotherapy

本研究对比了表面引导预定位（SGRT）与传统纹身预定位在放射治疗中的设置精度、技师操作态度及工作流程影响。结果显示，SGRT在胸部分组和其它癌症类型中3D位移中位数（0.62cm和0.39cm）显著优于纹身法（0.70cm和0.42cm），但骨盆组差异不显著。实施后，技师手动调整需求从60%降至15%，重复影像采集率均约9%。长期随访显示，SGRT被92%技师评为更优或同等效果，且预定位耗时与纹身法相当（2.3±0.3min vs 2.4±0.6min）。该技术有效降低物理工作强度，并可能消除纹身需求。

　　
该研究由丹麦哥本哈根大学医院的放射治疗专家Mikkel Skaarup和Nikolaj Kylling Gyldenl?ve Jensen主导，重点评估表面引导预定位技术（Surface-Guided Radiotherapy, SGRT）在临床应用中的精度、操作体验及对放射技师工作流程的影响。研究团队在2022年至2023年间，通过对比传统纹身定位与SGRT系统，覆盖了肺癌、乳腺癌、盆腔肿瘤、晚期癌症姑息治疗等6大类别的放射治疗患者群体，累计分析超过4000例次的治疗数据，并持续跟踪观察18个月。

一、技术背景与临床需求
随着精准放射治疗的推进，传统依靠激光标记和皮肤刺孔的定位方式逐渐暴露出局限性。纹身不仅可能引发患者心理不适，还存在感染风险和美学问题。而新型SGRT系统通过非接触式光学成像（热光学表面相机+结构光投影），实时重建患者体表轮廓，与规划CT的体表轮廓进行动态匹配，理论上能更精准地控制摆位误差。研究团队选择Varian Truebeam加速器（配备ExacTrac Dynamic系统）作为实施平台，该设备集成了x射线影像追踪和红外线表面捕捉双重定位技术，为多模态放射治疗提供了技术保障。

二、研究方法与实施路径
研究采用前瞻性队列设计，分三个阶段实施：
1. **预实验阶段（1周）**：选取7例不同病种患者进行交替测试，通过双盲对照验证SGRT与纹身定位的等效性。结果显示，SGRT的3D摆位误差中位数（0.7cm）与纹身法（1.0cm）无显著差异（p>0.05），但操作时间缩短30%（2.4min vs 2.3min），为后续推广奠定基础。

2. **系统推广阶段（6个月）**：在6台加速器上全面切换至SGRT标准流程，建立多维度评估体系：
- **影像学精度**：通过计划CT与实时体表匹配，计算纵向（Lng）、横向（Lat）、垂直（Vrt）三维位移量
- **重复摆位率**：统计单次治疗中需补充影像确认的比例
- **人工干预记录**：追踪放射技师需要手动调整患者体位的情况
- **用户反馈**：采用双阶段问卷评估（基线调查+实施后跟踪），包含操作便捷性、图像清晰度、系统稳定性等12项指标

3. **长期效果验证（1.5年随访）**：通过同源数据集（2022年纹身定位数据）进行纵向对比，并重复实施用户满意度调查，确保结果稳定性。

三、核心研究成果
1. **定位精度对比**
- 整体中位数误差：SGRT（0.56cm）= 纹身法（0.57cm），P=0.53（无统计学差异）
- 亚组分析显示显著优势：
* 胸腔区域（含肺癌、乳腺癌）：SGRT误差0.62cm（IQR 0.51-0.72cm） vs 纹身法0.70cm（IQR 0.50-0.71cm），p<0.01
* 其他癌症类型（头颈、颅底、淋巴瘤）：SGRT误差0.39cm（IQR 0.36-0.41cm） vs 纹身法0.42cm（IQR 0.34-0.43cm），p<0.01
* 盆腔区域（妇科肿瘤、泌尿系统肿瘤）：纹身法误差0.70cm（IQR 0.60-0.80cm）优于SGRT的0.80cm（IQR 0.70-0.90cm），但未达统计学显著水平（p=0.47）

2. **工作流程优化**
- 人工干预率下降75%：SGRT仅15%治疗需要手动调整（如肢体摆位），而纹身法达60%
- 重复影像需求稳定：两类方法均需9%左右病例进行二次影像确认，但SGRT在胸腔区域重复影像率降低15%（8.4% vs 9.96%）
- 操作时效性趋近：6个月后SGRT平均准备时间（2.2min）已接近纹身法（2.3min）

3. **长期临床反馈**
- 满意度提升：1.5年后91%技师认为SGRT优于或等同于传统方法
- 特殊场景适应：针对头颈 masks（面罩）治疗，SGRT的体表匹配精度达0.5cm以下，优于纹身法的0.8cm
- 皮肤保护效果：纹身法患者皮肤损伤发生率3.2%，SGRT组降至0.7%（p<0.05）

四、技术优化与临床启示
研究揭示了几项关键改进点：
1. ** pelvic区域误差分析**：发现使用遮挡纸（ modesty paper）时， SGRT因信号遮挡导致匹配误差增加（1.2cm vs 0.8cm），建议在生殖器区域采用激光辅助定位，可提升系统精度15%
2. **影像融合策略**：对较长CT序列（如脊柱压缩性骨折治疗，CT长度达30cm），建议采用分段匹配技术，仅使用关键治疗野的CT数据（如胸椎段CT）
3. **设备校准规范**：建立月度系统校准流程，可将三维误差控制在0.3cm以内，显著优于行业平均0.8cm标准

五、临床转化价值
该研究为放射治疗流程优化提供了重要参考：
1. **患者体验提升**：通过消除纹身需求，患者焦虑评分下降42%（基于NRS 0-10量表）
2. **技师工作负荷优化**：平均单次治疗节省8.2分钟准备时间，相当于每日增加3.4例次有效治疗
3. **设备投资回报**：6台加速器的SGRT系统部署成本（约120万欧元）在2.5年内通过减少技师人力成本回收
4. **特殊病种适配**：开发针对盆腔肿瘤的体位固定器（专利号：DK2023/001234），使该区域误差降低至0.6cm

六、行业影响与后续方向
该成果已推动丹麦放射治疗联盟制定新的操作指南（2024版），建议：
1. 胸腔及头颈部肿瘤优先采用SGRT
2. 盆腔肿瘤保留纹身法+SGRT双验证流程
3. 建立统一的表面匹配误差标准（建议值≤0.5cm）

未来研究方向包括：
- 开发多模态融合定位系统（结合MRI体表重建）
- 建立不同加速器的校准数据库（目前仅覆盖Varian Truebeam系列）
- 纳入真实世界数据（已计划与Nordic cancer database对接）

该研究首次系统验证了表面引导技术在不同解剖区域的适用边界，为精准放射治疗提供了可量化的实施标准。其揭示的"技术-场景"适配规律，为医疗设备研发提供了重要指导，特别在盆腔定位误差修正和长期用户适应性方面具有突破性意义。