調強放射治療與快速拉弧照射技術在鼻咽癌放射治療中的劑量學研究

楊靜 白雪 蘇鋒 趙凱

調強放射治療與快速拉弧照射技術在鼻咽癌放射治療中的劑量學研究

楊靜 白雪 蘇鋒 趙凱

目的鉬比較鼻咽癌患者在接受放射治療時，調強放射治療（IMRT）與快速拉弧照射(RapidArc)技術之間的劑量學差異，為臨床放射治療技術選擇提供參考。方法鉬選取8例鼻咽癌患者，對每例患者均采取IMRT與RapidArc技術設計放射治療計劃，采取統一劑量歸一方法（PTVV=95%）比較靶區及危及器官的受量。 結果 RapidArc技術相比IMRT技術有部分更高的靶區照射劑量（均P＜0.05）。對于危及器官，RapidArc技術將會使腦干和脊髓受到更高劑量的照射（均P＜0.05），其它正常組織照射劑量均無統計學差異。 結論 RapidArc技術在劑量學上相比IMRT技術沒有明顯優勢。

RapidArc IMRT 鼻咽癌 放射治療 劑量學

【 Abstract】 Objective To compare the dosimetric difference of intensity modulation radiated therapy(IMRT)with RapidArc technique in treatment of early nasopharyngeal carcinoma(NPC). Methods Eight early NPC patients were planned in both IMRT and RapidArc technique with the unified dose and normalization method(PTVV=95%).The received dose of radiation in both targets and organs were compared between two techniques. Results The high dose region for targets in RapidArc was much more than that in IMRT（P＜0.05）.For endanger organs,as brain stem and spinal cord received higher radition by RapidArc（P＜0.05）.There was no statistical difference in other normal tissues between two techniques. Conclusion Compared with IMRT plan RapidArc does not posse any significant advantage.

隨著放射治療（簡稱放療）技術的發展，鼻咽癌的放療已逐步從傳統的常規、二維適形放療過渡到三維適形放療等新技術[1]。由于頭頸部放療危及器官較多，三維適形技術已難以滿足臨床放射劑量學要求,調強放療（intensity modulated radiation therapy，IMRT）技術能明顯改善腫瘤靶體積的劑量覆蓋，提高靶體積劑量，縮短治療時間，增加療效，減少敏感器官的損傷[2]。而考慮到擺位誤差可能對放療效果帶來的影響以及低劑量散射線可能對患者帶來的傷害，減少單次放療的時間成了鼻咽癌放療的新要求。快速拉弧照射（RapidArc）技術能大大縮短單次放療所需時間，減少呼吸動度對劑量帶來的影響，也降低患者受到的低劑量散射線造成的輻射。本研究從劑量學角度比較IMRT與RapidArc技術在鼻咽癌放療中的劑量學差異，以期為臨床放療技術選擇提供參考。

1 對象和方法

1.1 對象 選取2015年3至4月在我院就診的病理分期為T1～T3的鼻咽癌患者8例，其中男5例，女3例，年齡38～66（中位數49）歲。

1.2 方法

1.2.1 模擬定位 采用GE high－speed 80 CT模擬機，患者取仰臥位枕于頭頸肩固定裝置上，保持水平位，利用頭頸部面罩固定。模擬CT掃描層距0.5cm，掃描結束后，將患者CT圖像與模擬中心點位置傳入PHILIPS Pinnacle3 V9.2治療計劃系統。

1.2.2 處方劑量 臨床處方劑量以及危及器官限量均以“2010鼻咽癌IMRT靶區及劑量設計指引專家共識”[3]作為標準，并在此基礎之上盡可能地再降低危及器官和正常組織的受量。

1.2.3 放療計劃設計 選用6MV X射線，每例患者分別設計IMRT與RapidArc技術的計劃，選用美國瓦里安直線加速器。IMRT技術采取7野均分布野方式，照射野角度分別為0°、52°、104°、156°、208°、260°、312°。最大子野數限制為80個。RapidArc技術采用雙弧，旋轉角度從181°至179°，179°至181°。獨立準直器角度10°。兩組計劃目標函數相似，建模物理數據相同。兩組計劃最終計算均采用有限大小筆束法。計算結束后，兩組計劃均采取計劃靶區95%的體積獲得6 900Gy劑量進行歸一。

1.2.4 評估計劃參數 通過劑量分布及劑量體積直方圖對兩組計劃進行比較。包括靶區的最小劑量（Dmin）、最大劑量（Dmax）、平均劑量（Dmean）、近似最大劑量（D5）和近似最小劑量（D95）。危及器官評價采用腦干、脊髓、晶狀體、眼球、視神經、視交叉和顳葉的Dmax。

1.3 統計學處理 采用SPSS19.0統計軟件，計量資料以表示，組間比較采用配對t檢驗。

2 結果

2.1 IMRT與RapidArc技術靶區照射劑量比較 見圖1-2、表1。

圖1 IMRT（左）與RapidArc（右）技術在靶區矢狀面上的劑量分布比較

圖2 IMRT（左）與RapidArcl（右）技術在靶區橫斷面上的劑量分布比較

表1 IMRT與RapidArc技術靶區照射劑量比較（Gy）

圖1-2分別顯示了同一患者采用不同放療技術時矢狀面和橫斷面的劑量分布差異。由表1可見，RapidArc技術中PGTVnx的Dmean、D5，PTV1的Dmax、D5、D95，PTV2的D95均大于IMRT技術（均P＜0.05），即RapidArc技術使得腫瘤組織受到更多高劑量的照射。

2.2 IMRT與 RapidArc技術危及器官照射劑量比較 見表2。

由表2可見，在RapidArc技術中，腦干與脊髓的照射劑量大于IMRT技術結果（均P＜0.05），其它指標均無統計學差異，即從危及器官的保護角度而言，IMRT技術更具有優勢。

3 討論

放射治療中的IMAT技術在1995年被證實具有可行性[3]。隨著醫學物理的發展，容積弧形調強放療（VMAT）技術誕生，相對于IMAT更為簡單、高效，并被證明完全適合放射治療的臨床應用，而RapidArc技術即是一種全新的VMAT方式[4]。

表2 IMRT與RapidArc技術危及器官照射劑量比較（Gy）

在PHILIPS Pinnacle3 V9.2治療計劃系統提供的RapidArc優化技術中，采用逆向算法計算多葉光柵的運動狀態，結合可變劑量率、旋轉機架角等因素實現臨床可行的旋轉治療。由于受到機械性能限制，RapidArc技術必須使機架角的旋轉速度和劑量率的變化維持在一定的范圍之內，這就使得RapidArc技術相比IMRT技術失去了照射野角度選擇的優勢。為了配合加速器的限制，RapidArc技術必須在一些并不適合的角度出束，并且不能在比較適合的角度給予足夠的跳數。同樣的,多葉光柵的運動也受到機械性能的限制，這使得子野形狀的變化相比靜態的IMRT子野有更多的局限，吳昊等[5]的研究正好說明了這一點。

治療計劃系統在調強的逆向優化過程中，為了減少計算時間，適應臨床計劃設計的需求，往往會采取某些近似的方法來提高效率。當優化結束之后，再采用較精確的計算方法正向計算劑量分布。原則上當射野數目增加時，可以得到更好的劑量分布。但是如果在逆向優化的劑量矩陣中采取了近似的方法，當用更精確的計算方法重新計算劑量時，會發現劑量分布的質量大大降低，射野數目的增加并沒有改善劑量分布[6]。

基于上述原因，本研究結果顯示RapidArc技術相比于IMRT技術會在靶區中產生更多的熱點，并使危及器官受到更高劑量的照射。因此筆者認為，RapidArc技術在劑量學上相比IMRT技術沒有明顯優勢。當患者靶區與危及器官比較靠近，危及器官的保護在RapidArc技術中難以滿足臨床要求時，采用IMRT技術能給予正常組織更好的保護。

[1] 莊名贊,張拓丹,彭遜,等.晚期鼻咽癌RapidArc與固定野調強放療的比較研究[J].中國腫瘤臨床,2013,40(3):140-143.

[2] 蘇婷,陳海輝.鼻咽癌調強適形放射治療的進展[J].重慶醫學,2011,40 (34):3516-3517.

[3] 中國鼻咽癌臨床分期工作委員會.2010鼻咽癌調強放療靶區及計量設計指引專家共識[J].中華放療腫瘤學雜志,2011,20(4):267-269.

[4] Otto K.Volumetric modulated arc therapy:IMRT in a single gantry arc[J].Med Phys,2008,35(1):310-317.

[5] 吳昊,韓樹奎,孫艷,等.局部進展期鼻咽癌快速旋轉調強與固定野動態調強放療的劑量學比較[J].中華放射腫瘤學雜志,2010,19(5):410-413.

[6] 李敏,勾成俊,吳章文,等.弧形調強放射治療對劑量計算方法的要求[J].原子核物理評論,2010,27(2):218-222.

（本文編輯：李媚）

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本刊編輯部

Radiation dosimetric study of IMRT and RapidArc technology in radiotherapy of nasopharyngeal carcinoma

YANG Jing,BAI Xue,SU Feng,et al.Unit of Radiophysics,Zhejiang Cancer Hospital,Hangzhou 310022,China

RapidArc IMRT Nasopharyngeal carcinoma Radiotherapy Dosimetry

2015-05-04）

310022 杭州，浙江省腫瘤醫院物理室