初治鼻咽癌容積調(diào)強(qiáng)與適形調(diào)強(qiáng)放療方案對(duì)甲狀腺的保護(hù)作用分析

崔亞云，錢立庭，薛旭東

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初治鼻咽癌容積調(diào)強(qiáng)與適形調(diào)強(qiáng)放療方案對(duì)甲狀腺的保護(hù)作用分析

崔亞云，錢立庭，薛旭東

目的 比較分析初治鼻咽癌容積調(diào)強(qiáng)放療(VMAT)和適形調(diào)強(qiáng)放療(IMRT)方案對(duì)甲狀腺的保護(hù)作用。方法 收集30例初治鼻咽癌且無(wú)甲狀腺疾病的患者。采用 TPS設(shè)計(jì)治療計(jì)劃，并勾畫甲狀腺，獲取甲狀腺體積和劑量體積數(shù)據(jù)。分別采用VMAT(15例)和 IMRT(15例)行頭頸部放療，計(jì)劃腫瘤靶區(qū)(PGTV)和計(jì)劃轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)區(qū)(PGTVnd)劑量統(tǒng)一為66.00～71.94 Gy，計(jì)劃靶區(qū)劑量高危區(qū)PTV1統(tǒng)一為60.00～66.00 Gy，低危區(qū)PTV2為54.00～58.24 Gy。垂體的限定劑量為54 Gy，甲狀腺的限定劑量為V40<80%，V50≤60%，平均照射劑量(MTD)<52 Gy。分析和評(píng)估2種放療方案腫瘤靶區(qū)及甲狀腺的受照劑量和體積，加速器的平均總機(jī)器跳數(shù)和平均治療時(shí)間。結(jié)果 VMAT和IMRT均能很好地滿足PGTV、PGTVnd區(qū)和PTV區(qū)的劑量分布的要求。但VMAT在PTV區(qū)具有更好的射線均勻性和適形性，而且在甲狀腺的劑量體積保護(hù)方面優(yōu)于IMRT。VMAT能夠明顯減少平均機(jī)器跳數(shù)和縮短平均治療時(shí)間，射線的利用率更高，提高其臨床應(yīng)用的價(jià)值。結(jié)論 對(duì)于初治鼻咽癌，選擇VMAT放療方案不但能夠達(dá)到IMRT對(duì)腫瘤治療的效果，還能夠更好地保護(hù)甲狀腺。

初治鼻咽癌；容積調(diào)強(qiáng)放療；適形調(diào)強(qiáng)放療；甲狀腺

鼻咽癌是我國(guó)南方地區(qū)高發(fā)的頭頸部惡性腫瘤，放療是其首選治療手段[1-2]。隨著鼻咽癌放射治療技術(shù)的提高，鼻咽癌患者放療后的生存期明顯延長(zhǎng)，但是腫瘤周圍正常組織器官的放療毒性嚴(yán)重制約了患者生存質(zhì)量的提高[2]。因此在保證鼻咽癌患者生存率的前提下，保護(hù)腫瘤臨近器官的功能成為鼻咽癌放療的重要課題。甲狀腺功能損害是鼻咽癌放療的主要不良反應(yīng)，嚴(yán)重影響患者的生存質(zhì)量[3]。容積調(diào)強(qiáng)放療(volumetric modulated arc therapy，VMAT)和適形調(diào)強(qiáng)放療(intensity modulated radiotherapy，IMRT)的引入與常規(guī)放療相比有明顯的優(yōu)勢(shì)，能夠顯著提高腫瘤靶區(qū)劑量并減少正常組織受量[4]，但甲狀腺受到照射不能避免，其功能損害與受照射劑量體積密切相關(guān)。雖已有研究[5]對(duì)鼻咽癌IMRT與常規(guī)放療進(jìn)行甲狀腺功能損害的比較，及其他類型腫瘤放療計(jì)劃中VMAT與IMRT的優(yōu)劣比較[4,6]，但是對(duì)于初治鼻咽癌而言，VMAT與IMRT這2種放療方案對(duì)腫瘤靶區(qū)及甲狀腺的受照劑量和體積的分布情況仍然沒有明確的臨床評(píng)價(jià)和報(bào)道。該研究比較分析VMAT和IMRT放療方式對(duì)初治鼻咽癌甲狀腺的保護(hù)作用的差異，綜合評(píng)價(jià)這2種治療方式的腫瘤靶區(qū)受照劑量和體積的分布情況及甲狀腺的受保護(hù)情況，為優(yōu)化初治鼻咽癌的放療方式和為保護(hù)初治鼻咽癌患者放療后甲狀腺的功能提供臨床實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 病例資料 選取2014年1月～2015年12月經(jīng)臨床討論決定施行放射治療的初發(fā)鼻咽癌(根據(jù)鼻咽癌2008分期標(biāo)準(zhǔn)為Ⅱ～Ⅳa期)且無(wú)遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的患者30例，放療前均無(wú)垂體及甲狀腺疾患(甲狀腺功能正常，影像學(xué)顯示甲狀腺無(wú)異常，治療前腦垂體無(wú)占位性病變，未結(jié)合其他內(nèi)分泌疾病)及無(wú)頭頸部手術(shù)史。化療前進(jìn)行常規(guī)體檢、胸部X線片、B超和口腔預(yù)處理等檢查，簽署知情同意書，并完成誘導(dǎo)化療前后鼻咽部和頸部磁共振圖像采集。

1.2 儀器設(shè)備 直線加速器(醫(yī)科達(dá)，Synergy VMAT)；三維治療計(jì)劃系統(tǒng)(菲利浦，Pinnacal 9.6)；CT模擬機(jī)系統(tǒng)(美國(guó)GE，lightspeed 16排)；影像引導(dǎo)系統(tǒng)(醫(yī)科達(dá)，XVI)。

1.3 定位方法 采用CT模擬定位，患者取仰臥位頭后伸，頭頸肩熱塑膜固定，確實(shí)固定肩部以保證擺位重復(fù)性，雙手自然放于體側(cè)。CT機(jī)進(jìn)行頭頸部平掃+增強(qiáng)掃描，掃描范圍為顱頂至胸骨切跡下2 cm，層厚和層間距均為5 mm，CT 圖像經(jīng)數(shù)字影像存儲(chǔ)與傳輸系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)傳輸至三維治療計(jì)劃系統(tǒng)工作站。

1.4 靶區(qū)及危及器官勾畫 參考國(guó)際輻射單位與度量委員會(huì)50、62號(hào)文件及2010版《鼻咽癌調(diào)強(qiáng)放療靶區(qū)及劑量設(shè)計(jì)指引專家共識(shí)》[7]，物理師對(duì)入組患者完成誘導(dǎo)化療后的磁共振圖像和CT定位掃描圖像進(jìn)行融合后，由放療科醫(yī)師通過三維治療計(jì)劃系統(tǒng)，逐層勾畫計(jì)劃腫瘤靶區(qū)(planning gross tumor volume，PGTV)、計(jì)劃轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)區(qū)(PGTVnd)、臨床靶區(qū)(clinical target volume，CTV，包括高危區(qū)CTV1和低危區(qū)CTV2)、危及器官及甲狀腺(包括甲狀腺兩葉和峽部)。CTV1為腫瘤周圍可能侵及的區(qū)域和已有轉(zhuǎn)移的淋巴結(jié)區(qū)域，是GTV外放5～10 mm,包括整個(gè)鼻咽腔區(qū)，咽后淋巴結(jié)區(qū)、咽旁間隙、顱底、斜坡、蝶竇、上頜竇等，根據(jù)病灶具體侵犯范圍進(jìn)行靶區(qū)調(diào)整。CTV2為CTV1向前、上下、兩側(cè)各外擴(kuò)0.5～1.0 cm，及GTVnd和所在淋巴引流區(qū)及需要預(yù)防照射的陰性淋巴結(jié)引流區(qū)。計(jì)劃靶區(qū)(planning target volume， PTV)為在GTV和CTV基礎(chǔ)上外擴(kuò)3～5 mm，PTV依據(jù)毗鄰解剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)修正，保證與皮膚表面的距離為2～3 mm。

1.5 計(jì)劃設(shè)計(jì)及劑量限制 采用6MV X線實(shí)施放射治療，在TPS治療計(jì)劃系統(tǒng)上明確計(jì)劃腫瘤靶區(qū)和危及器官的照射劑量，以及周圍正常組織的限定劑量。劑量限制根據(jù)RTOG 0225和RTOG 0615的標(biāo)準(zhǔn)[8-9]。為更好比較2種放療方式的劑量學(xué)差異，對(duì)30例患者采用相同劑量限制條件分別進(jìn)行VMAT和IMRT劑量計(jì)算，采用同步加量調(diào)強(qiáng)照射技術(shù)，PGTV和PGTVnd給予2.12～2.20 Gy/次；PTV1給予1.82～2.00 Gy/次；PTV2給予1.75～1.82 Gy/次，腫瘤靶區(qū)(PGTV)和轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)區(qū)(PGTVnd)劑量統(tǒng)一為66.00～71.94 Gy，計(jì)劃靶區(qū)劑量(高危區(qū)PTV1)統(tǒng)一為60.00～66.00 Gy，低危區(qū)PTV2為54.00～58.24 Gy。腦垂體的限定劑量為54 Gy，甲狀腺的限定劑量為V40<80%，V50≤60%，平均照射劑量(MTD)<52 Gy。鼻咽癌患者靶區(qū)勾畫和劑量線分布見圖1。

圖1 鼻咽癌患者VMAT與IMRT靶區(qū)勾畫與劑量線分布

1.6 計(jì)劃的評(píng)估和比較 在靶區(qū)和其他危及器官劑量無(wú)明顯變化前提下，比較分析PGTV、PGTVnd、PTV1、PTV2受照的最大劑量(Dmax)、最小劑量(Dmin)、平均劑量(Dmean)、95%處方劑量所包繞體積V95(%)、靶區(qū)劑量均勻性指數(shù)(homogeneity index，HI)和靶區(qū)適形度指數(shù)(conformity index，CI)。HI=D5%/D95%。D5%和D95%分別為5%和95% PTV所受的照射劑量，HI值越大(越遠(yuǎn)離1)，說(shuō)明該計(jì)劃的劑量分布均勻性越差。CI=VT.ref/VT×VT.ref/Vref。VT為靶體積，VT.ref為參考等劑量線面所包繞的靶區(qū)的體積，Vref為參考等劑量線面所包繞的所有區(qū)域的體積。CI取值在0～1，越靠近1說(shuō)明靶區(qū)適形度越好。

記錄每例患者的甲狀腺接受5、10、15、20、25、30、35、40、45、50 Gy的相對(duì)體積(分別表示為V5、V10、V15、V20、V25、V30、V35、V40、V45、V50)。同時(shí)記錄甲狀腺Dmax、Dmin、Dmean，鼻咽癌患者VMAT與IMRT方案劑量體積直方圖(DVH圖)比較見圖2。此外，為了評(píng)價(jià)放療計(jì)劃的執(zhí)行效率，記錄各計(jì)劃的平均加速器跳數(shù)(monitor unit，MU)和平均治療時(shí)間。

圖2 鼻咽癌患者VMAT與IMRT方案DVH圖比較

2 結(jié)果

2.1 靶區(qū)劑量分布與適形度比較 VMAT和IMRT的PGTV、PGTVnd、PTV1、PTV2區(qū)劑量均能很好地滿足臨床劑量分布的要求(表1)，VMAT與IMRT治療方式相比PGTV、PGTVnd、PTV1、PTV2區(qū)Dmax、Dmean、V95值差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但PTV1、PTV2的Dmin值IMRT較高(P<0.05)。VMAT治療方案和IMRT方案相比，PTV1和PTV2 的HI值更小更接近1(P<0.05)，CI值也更接近1且差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05) ,說(shuō)明VMAT的PTV區(qū)劑量的均勻性和適形性更好。見表1。

2.2 甲狀腺的劑量體積比較 2種治療方案都能滿足甲狀腺的劑量限制要求，所有患者甲狀腺的MTD均<54 Gy。VMAT治療方案中甲狀腺Dmean為(52.93±2.05) Gy，IMRT治療方案中甲狀腺Dmean為(57.94±1.98) Gy，可見VMAT可顯著降低甲狀腺的受照劑量(P<0.05)。VMAT 方案的對(duì)應(yīng)劑量的受照體積V50、V45和V40明顯降低(P<0.05)，V5、V10、V15、V20則差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，說(shuō)明VMAT對(duì)甲狀腺的保護(hù)作用更好。見表2。

表1 VMAT和IMRT放療方案腫瘤靶區(qū)和計(jì)劃靶區(qū)劑量參數(shù)比較±s)

2.3 治療參數(shù)比較 VMAT放療方案較IMRT放療方案機(jī)器跳數(shù)明顯減少(P<0.05)。而且VMAT 的治療時(shí)間較IMRT治療時(shí)間減少(P<0.05)。說(shuō)明VMAT治療方案射線的利用率更好，有利于減輕患者治療中的不適感和提高患者對(duì)治療的耐受性。見表3。

表2 VMAT和IMRT放療方案的甲狀腺劑量學(xué)指標(biāo)

表3 VMAT和IMRT放療方案

3 討論

目前臨床上對(duì)于初發(fā)鼻咽癌根治性放療的療效評(píng)價(jià)越來(lái)越注重于患者長(zhǎng)期生存質(zhì)量的改善[2]。初發(fā)鼻咽癌接受根治性放療時(shí)甲狀腺難免會(huì)受到一定劑量的照射，由于甲狀腺細(xì)胞對(duì)放射線敏感且受到放射線損傷后往往會(huì)持久地表現(xiàn)出腺體受損的癥狀[3]，如何在保證鼻咽癌放療效果的同時(shí)避免甲狀腺損傷也成為初發(fā)鼻咽癌根治性放療方案選擇的重要目標(biāo)。IMRT是基于常規(guī)放療技術(shù)而發(fā)展起來(lái)的一種更為精確的放療技術(shù)，既能夠提高腫瘤靶區(qū)的照射劑量和覆蓋度，又能夠減少臨近的正常組織受照的劑量和體積[10]，但其甲狀腺功能損害的發(fā)生率仍高達(dá)20%～30%[11]，這說(shuō)明有必要繼續(xù)探索對(duì)甲狀腺保護(hù)作用更好的鼻咽癌放療方案。VMAT是在IMRT技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步完善優(yōu)化的新型放療技術(shù)，進(jìn)一步提高了治療精度和縮短了治療時(shí)間。對(duì)于應(yīng)用VMAT與IMRT技術(shù)治療初發(fā)鼻咽癌時(shí)，甲狀腺受照的劑量體積目前仍沒有明確和詳細(xì)的評(píng)價(jià)和限量指導(dǎo)。研究[12]表明對(duì)于復(fù)發(fā)鼻咽癌的放療，VMAT對(duì)正常組織的保護(hù)作用不一定優(yōu)于IMRT。本研究選擇了30例初發(fā)鼻咽癌且無(wú)遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的患者作為研究對(duì)象，且排除了患者垂體及甲狀腺疾病或頭頸部手術(shù)的病史，更能夠準(zhǔn)確地比較VMAT與IMRT方法對(duì)甲狀腺的保護(hù)作用。而且考慮到腦垂體受到照射損傷會(huì)干擾對(duì)甲狀腺功能的分析，本研究預(yù)先限定了垂體的照射劑量為<54 Gy[13]。

本研究結(jié)果表明，VMAT與IMRT組患者的腫瘤靶區(qū)(PGTV和PGTVnd)全部都能達(dá)到很好的目標(biāo)劑量的覆蓋度，且Dmax、Dmin和Dmean劑量相似。VMAT與IMRT在腫瘤靶區(qū)的劑量分布均勻性和適形度都很好，說(shuō)明這2種放療方法能夠達(dá)到相似的殺傷腫瘤靶區(qū)腫瘤細(xì)胞的效果。進(jìn)一步評(píng)估VMAT與IMRT方案下PTV的劑量體積分布情況，結(jié)果顯示2種放療方案在計(jì)劃靶區(qū)都能達(dá)到目標(biāo)劑量值和覆蓋度，但是VMAT治療方案中PTV的Dmin值較低，HI值和CI與IMRT比更接近1，說(shuō)明VMAT方案在計(jì)劃靶區(qū)射線的均勻性和適形性更好，更有利于保護(hù)腫瘤毗鄰的正常組織器官。

鼻咽癌的放療過程中，甲狀腺受到的照射劑量以及劑量-體積效應(yīng)與其功能異常的發(fā)生率密切相關(guān)[14]。研究[14]表明當(dāng)甲狀腺的Dmean<52 Gy時(shí)甲狀腺的受損率為26.3%，但是當(dāng)Dmean>52 Gy甲狀腺的受損率高達(dá)86.4%。也有研究[15]表明當(dāng)V50<69%，甲狀腺受損率為19.4%，但是當(dāng)V50>69%，甲狀腺受損率升高至82.4%。目前對(duì)于甲狀腺受損發(fā)生的具體的劑量和體積閾值仍有待進(jìn)一步研究驗(yàn)證。鑒于VMAT有IMRT所具備的劑量學(xué)分布以及覆蓋度的優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)φ＝M織器官所受到的射線劑量進(jìn)行限定。本研究在對(duì)每例患者都采用相同的甲狀腺平均照射劑量限制(<52 Gy)的條件下，對(duì)這2種放療方案的的甲狀腺劑量學(xué)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)估，結(jié)果表明，VMAT和IMRT雖然都能將甲狀腺的平均受照劑量限定在52 Gy以下，但是VMAT方案中甲狀腺的平均受量更低且V50、V45和V40的受照體積更低，說(shuō)明VMAT方案使甲狀腺受到了更好的保護(hù)。

另外，在初治鼻咽癌的放療過程中，在同樣能滿足靶區(qū)照射劑量體積要求以及正常器官的照射劑量和體積限定要求的前提下，VMAT還能夠減少和縮短治療時(shí)間，同時(shí)減少治療過程中患者不自主運(yùn)動(dòng)引起的劑量誤差，以及減少了患者治療的不適感，VMAT在初治鼻咽癌的治療中投照效率的提高對(duì)于提高患者的生存質(zhì)量和保護(hù)甲狀腺的功能有很重要的意義。對(duì)于鼻咽癌患者，轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)的大小、數(shù)目和部位對(duì)甲狀腺受照劑量亦會(huì)有影響，所以對(duì)初治鼻咽癌患者進(jìn)行分期分組分析將是下一步研究?jī)?nèi)容。考慮到甲狀腺對(duì)放射損傷的慢反應(yīng)性，本研究有必要在以上研究結(jié)論的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步隨訪和定時(shí)監(jiān)測(cè)甲狀腺的功能，以期為初治鼻咽癌VMAT放療計(jì)劃的優(yōu)化提供更為準(zhǔn)確的甲狀腺功能保護(hù)的臨床實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

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Volumetric modulated arc therapy and intensity modulated radiotherapy for newly diagnosed nasopharyngeal carcinoma on the protection of thyroid

Cui Yayun,Qian Liting, Xue Xudong

(DeptofRadiotherapy,AnhuiProvincialHospitalAffiliatedtoAnhuiMedicalUniversity,Hefei230001)

ObjectiveTocomparethedifferenceofthyroidglandprotectioneffecttovolumetricmodulatedarctherapy(VMAT)andintensitymodulatedradiotherapy(IMRT)fornewlydiagnosednasopharyngealcarcinoma.Methods30patientswithnewlydiagnosednasopharyngealcarcinoma(nootherthyroiddisease)wereselected.Thetreatmentplanningsystem(TPS)wasadoptedtodesigntherapyplans,andtheradiationdoseparametersofthyroidglandwereremeasured.PatientswererespectivelytreatedwithVMAT(15cases)andIMRT(15cases)inwhichplanninggrosstumorvolume(PGTV)andthepositivenecklymphnodes(PGTVnd)weredeliveredto66.00～71.94Gy.Planningtargetvolume(PTV)wasdeliveredto60.00～66.00GyinPTV1and54.00～58.24GyinPTV2,withintentionallydoseconstraints[pituitary<54Gy,thyroidgland:V40<80%，V50≤60%andmeanthyroiddose(MTD)<50Gy].DosimetriccomparisonsbetweenVMATandIMRTwereanalyzedtoevaluatecoverage,homogeneityandconformityofPGTV,PTVandthyroidgland.Averagemonitorunitsandaveragetreatmentdeliverytimewerealsocompared.ResultsBothVMATandIMRTcouldhavesimilarPGTV,PGTVndandPTVcoverageandmeetclinicalneeds.However,forPTVandthyroidglandprotection,VMATplansgotbetterresults,particularlyonhomogeneityandconformity.Moreover,VMATprovidedfewermonitorunitsandshorterdeliverytimethanIMRT,andbetterforclinicalapplication.ConclusionFornewlydiagnosednasopharyngealcarcinoma,VMATisabletodelivergooddosecoverageofPGTVandPTVandachievesbetterthyroidglandprotection.

newlydiagnosednasopharyngealcarcinoma;volumetricmodulatedarctherapy;intensitymodulatedradiotherapy;thyroidgland

時(shí)間：2016-8-10 11:04:49

http://www.cnki.net/kcms/detail/34.1065.R.20160810.1104.023.html

2016-07-04接收

安徽省自然科學(xué)基金(編號(hào)：1608085QH215)

安徽醫(yī)科大學(xué)附屬省立醫(yī)院腫瘤放療科，合肥 230001

崔亞云，女，碩士研究生；

錢立庭，男，博士，主任醫(yī)師，碩士生導(dǎo)師，責(zé)任作者，E-mail：money2004@sina.com

R 739.62

A

1000-1492(2016)10-1499-05

10.19405/j.cnki.issn1000-1492.2016.10.023