鼻咽癌海馬組織勾畫后VMAT與IMRT技術的劑量學研究

劉躍華 王佳浩 趙鵬軍 鄭如珍 鄧清華

鼻咽癌海馬組織勾畫后VMAT與IMRT技術的劑量學研究

劉躍華 王佳浩 趙鵬軍 鄭如珍 鄧清華

目的 比較在鼻咽癌勾畫海馬組織作為危及器官后容積旋轉調強放療（VMAT）與適形調強放療（IMRT）技術的劑量學差異，評估VMAT技術在鼻咽癌海馬組織勾畫后的臨床應用價值。方法 選取10例鼻咽癌患者作為研究對象，均制定雙弧VMAT與7野IMRT兩種計劃。在滿足臨床治療要求的條件下，新增海馬組織作為危及器官進行優化計算，比較兩種技術的靶區均勻指數、適形指數、危及器官劑量分布、監測單元與治療時間等。結果 兩種技術均能滿足臨床的治療要求。VMAT技術較IMRT技術具有更好的靶區均勻性與適形性（均P＜0.05）；VMAT技術較IMRT技術在海馬組織的最大劑量、平均劑量上分別減少31.7%、42.7%（均P＜0.05），10Gy劑量體積、5Gy劑量體積分別減少46.3%、27.2%（均P＜0.05）；在晶狀體的最大劑量上減少38.7%（P＜0.05）；在監測單元與治療時間上，VMAT技術較IMRT技術也均減少（均P＜0.05）。結論 在鼻咽癌患者放療中進行海馬組織勾畫后，VMAT技術較IMRT技術有明顯的劑量學優勢，值得在臨床上推廣應用。

鼻咽癌 海馬 VMATIMRT劑量學

鼻咽癌在我國華南地區高發，放療是非轉移性鼻咽癌首選的治療方法[1]，目前適形調強放療（IMRT）已成為靶區精確定位放療的主流方法。正常組織勾畫和劑量給量是放療成功的關鍵[2-3]。隨著放療技術不斷改進，如容積旋轉調強放療（VMAT）的應用，鼻咽癌放療后療效較好，患者5年生存率不斷提高[4]。但鼻咽癌患者放療時射線照射到部分腦組織，尤其是雙側顳葉、海馬，因此放療后患者學習、記憶等神經認知功能是否受到損害及損害程度如何已成為臨床關注的焦點。本研究比較VMAT與IMRT技術在鼻咽癌患者放療中對海馬組織勾畫后的劑量學差異，以期為臨床放療技術的選擇提供參考。

1 對象和方法

1.1 對象 2012年8至12月在杭州市腫瘤醫院治療的鼻咽癌患者10例，均采用雙弧VMAT與7野IMRT兩種技術制定放療方案，其中男8例，女2例，年齡33～75歲，中位年齡51歲。臨床TNM分期Ⅰ期1例，Ⅱ期3例，Ⅲ期3例，Ⅳ期3例。

1.2 CT-MRI圖像掃描與融合 患者均采用大孔徑CT模擬定位機（美國飛利浦公司）掃描，患者取仰臥位，頭頸肩熱塑網膜固定，掃描范圍從頭顱頂端至鎖骨頭下2cm，掃描層厚為3 mm，精確定位后圖像傳輸至Pinnacle治療計劃系統（美國飛利浦公司）。在CT掃描后1周內患者均接受GE 1.5T超導型MRI掃描機 (美國GE公司)掃描，MRI掃描前頭面部標記激光復位，保證與CT掃描一致體位，使用頭頸聯合線圈，采用自旋回波序列，行T1、T2加權序列及FLAIR序列掃描，層厚3mm，層距1mm，圖像同樣傳輸至Pinnacle治療計劃系統，臨床醫師利用圖像配準軟件（Pinnacle V9.2）行CT-MRI圖像融合。

1.3 靶區與危及器官勾畫 結合CT-MRI融合圖像確定原發灶腫瘤區（GTV），并依據腫瘤的大小、部位、分期、分化程度、復發規律等生物學特點和臨床資料確定臨床靶體積（CTV），其中CTV1主要為原發灶外放5～10 mm范圍，CTV2包括鼻咽腔、翼腭窩、咽旁間隙和顱底、前1/3斜坡、上頜竇及鼻腔后1/3、蝶竇下部、后組篩竇、海綿竇、咽后間隙(顱底到C2頸椎水平)，以及RTOG/EORTG推薦的頸部引流區（Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ區）勾畫。對于腫瘤晚期患者（T3、T4期，侵犯鼻咽頂部的大病灶），整個蝶竇和海綿竇被包括在高危區域。以上提到的CTV的最外界為GTV外擴10mm，當斜坡完全受侵的時，靶區與腦干的位置太接近，CTV1與GTV的邊界可減少至1mm[5-7]，計劃靶體積（PTV）范圍多在各個靶體積基礎上外放3mm，各個方向上允許外放差異。危及器官主要包括腦干、脊髓、腮腺、視神經、晶狀體、垂體、顳葉、海馬。

1.4 海馬組織邊界勾畫 根據RTOG 0933，利用CTMRI圖像融合，在MRI T1WI橫斷面圖像上進行勾畫，如圖1（插頁）。海馬結構主要由灰質信號構成，位于T1低信號的顳角內側、環池外側，以及T1稍高信號的海馬旁回的內上方和海馬傘內下方。其由新月形顳角層面（杏仁體后方）的海馬頭開始，沿著側腦室三角顳角內緣向后向上逐層勾畫海馬體，內前方T1低信號的弧形勾畫海馬尾。海馬組織的勾畫終止于四疊體池外側、穹窿腳出現之前。辨認側腦室、杏仁體、環池、尾狀核尾、穹隆及胼胝體等毗鄰結構有助于海馬組織的邊界勾畫。

1.5 治療計劃設計 以同步推量方法給予靶區處方劑量，計劃原發腫瘤靶區（PGTV）70.5 Gy/30次，計劃轉移淋巴結靶區（PGTV-Nd）69 Gy/30次，計劃高危靶區（PCTV1）60 Gy/30次，計劃低危靶區（PCTV2）54 Gy/ 30次。采用AXESSE直線加速器（瑞典醫科達公司）6MV X射線進行治療，計劃設計采樣Oncentra治療計劃系統（荷蘭核通公司）制定VMAT與IMRT兩種計劃。VMAT技術采用雙全弧設計，每3°進行采樣計算，最大劑量率為600MU/min；IMRT技術采用7野共面設計，角度依次為210°、260°、310°、0°、50°、100°、150°，總子野數目為60個。兩種技術在靶區與危及器官劑量限制完全一樣的情況下，采樣卷積算法進行逆向優化計算。

1.6 評估方法 靶區評估主要對PCTV1采用均勻指數（HI）[8]、適形指數（CI）[9]及接受相應處方劑量水平照射體積百分比（V95、V110）。HI值越大說明技術的劑量分布均勻性越差。CT取值為0～1，越接近1說明靶區適形性越好。危及器官評估為海馬組織的最大受照劑量（Dmax）、平均受照劑量（Dmean）、V10、V5，晶狀體Dmax、監測單元與治療時間等。

1.7 統計學處理 采用SPSS 18.0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 某例患者VMAT與IMRT技術橫斷面劑量分布圖 見圖2（插頁）。

2.2 VMAT與IMRT技術PCTV1劑量指標的比較 見表1。

表1 VMAT與IMRT技術PCTV1劑量指標的比較

由表1可見，VMAT技術較IMRT技術在靶區的均勻性、適形性上均有提高；VMAT技術較IMRT技術表現出更好的靶區覆蓋率與更少的高劑量區域。

2.3 VMAT與IMRT技術在海馬組織劑量指標的比較 見表2。

表2 VMAT與IMRT技術在海馬組織劑量指標的比較

由表2可見，VMAT技術較IMRT技術在海馬組織的Dmax、Dmean、V10、V5均有減少。

2.4 VMAT與IMRT技術在晶狀體Dmax、監測單元與治療時間的比較 見表3。

由表3可見，VMAT技術較IMRT技術在晶狀體Dmax、監測單元與治療時間上均減少。

表3 VMAT與IMRT技術在晶狀體Dmax、監測單元與治療時間的比較

3 討論

鼻咽癌患者受腫瘤解剖部位、病理類型、生物學行為等的特殊性，放療成為其主要的治療手段，照射技術的優劣直接關系到患者療效與生存質量的好壞。從放射所致認知功能損傷的機制可知，海馬是主要認知功能的關鍵部位，因此如能保護海馬免受照射，那么就有可能保護患者認知功能。吳晨彬等[10]分析了59例鼻咽癌患者調強放療時海馬結構劑量分布情況，結果顯示海馬結構平均Dmax＞50Gy，Dmean接近20Gy。Seher等[11]的研究在沒有限定海馬劑量時，有76.7%患者出現了認知功能障礙。

本研究在對鼻咽癌患者有效勾畫海馬組織后，使用VMAT與IMRT兩種技術方案對其進行放療設計，結果顯示即使對靶區周邊海馬組織進行較為嚴格的劑量限制后，VMAT技術在靶區的劑量覆蓋率V95較IMRT技術有較為明顯的提高，且差異具有統計學意義，這對提高患者的腫瘤控制概率與長期存活上是至關重要的，同時VMAT技術減少了高劑量區域V110，以及有效提高了靶區的均勻性與適形性；在對海馬組織的保護上，VMAT技術較IMRT技術在海馬組織的Dmax減少31.7%（VMAT為14.56Gy），Dmean減少42.7%（VMAT為6.62Gy），在V10與V5分別減少46.3%與27.2%，差異均有統計學意義，VMAT技術在海馬組織的保護上（Dmax與Dmean）與RTOG 0933所推薦的劑量限制相似，并且對于放療效果較好、長期生存的鼻咽癌患者，應該對海馬組織進行更低的劑量限制，VMAT正是提供這種技術方法的有效途徑；在其它危及器官如晶狀體的保護上，VMAT技術也優于IMRT技術，VMAT減少了監測單元與治療時間。

綜上所述，本研究將海馬組織單獨勾畫作為危及器官進行劑量限制后，結果顯示海馬組織受照劑量控制在安全范圍的放療技術是可行的，并且VMAT技術較IMRT具有更加明顯的劑量學優勢，值得在臨床上推廣。

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Dosimetric comparison of VMAT and IMRT in hippocampus delineation of patients with nasopharyngeal carcinoma

LIU Yuehua,WANG Jiahao,ZHAO Pengjun,et al. Department of Radiation Oncology,Hangzhou Cancer Hospital,Hangzhou 310002,China

【 Abstract】 Objective To analyze the dosimetric characteristics and clinical application of VMAT technique in hippocampus delineation of patients with nasopharyngeal carcinoma. Methods Ten patients with nasopharyngeal carcinoma were included in the study.The therapy was designed as two plans:two-arc VMAT and 7-field IMRT.According to clinical requirement,the hippocampus was added as a new OAR for recalculating,and the target homogeneity,conformity,OARs dose distribution,MU and treatment time were compared between two techniques. Results Both plans met the clinical requirement. VMAT plan had better target homogeneity and conformity than IMRT plan(all P＜0.05).Compared with IMRT plan,VMAT plan reduced HPC max dose and mean dose by 31.7%and 42.7%(P＜0.05),reduced HPC 10Gy dose-volume(V10)and 5Gy dose-volume(V5)by 46.3%and 27.2%(P＜0.05);VMAT reduced the lens max dose by 38.7%(P＜0.05),and reduced MU and treatment time(P＜0.05). Conclusion VMAT is superior to IMRT in dosimetric characteristics for nasopharyngeal carcinoma with hippocampus delineation.

Nasopharyngealcarcinoma Hippocampus VMAT IMRT Dosimetry

2014-12-30）

（本文編輯：李媚）

310002 杭州市腫瘤醫院放療科

王佳浩，E-mail：992096475@qq.com