固定鉛門技術在鼻咽癌容積旋轉調強中的劑量學研究

張武哲　張基永　張秀蓮　黃寶添　陳創(chuàng)珍

(汕頭大學醫(yī)學院附屬腫瘤醫(yī)院放療科，廣東　汕頭　515031)

隨著放射治療技術的發(fā)展，IMRT和VMAT等調強放療技術越來越多地應用于鼻咽癌放射治療。鼻咽癌靶區(qū)較大且形狀不規(guī)則，常規(guī)VMAT計劃包含全部靶區(qū)的最大射野一般在22～28 cm，由于Varian直線加速器多葉準直器(MLC)運動范圍的限制(同側葉片最大相對運動范圍小于15 cm)〔1〕，如果X方向鉛門設置過大，就會降低MLC對靶區(qū)和危及器官(OAR)的調制能力，可能導致靶區(qū)劑量分布變差的同時失去對OAR的保護優(yōu)勢〔2〕。固定鉛門技術(FJT)是近年來臨床應用于治療大體積腫瘤新的調強實施方式，在鼻咽癌、宮頸癌和直腸癌等腫瘤的IMRT治療均有相關報道〔3，4〕，但目前國內尚無FJT-VMAT技術應用在鼻咽癌放射治療方面的報道，本研究主要比較VMAT和FJT-VMAT兩種計劃的靶區(qū)和OAR之間的劑量學差異。

1　資料與方法

1.1一般資料選取2015年1月至2016年6月汕頭大學醫(yī)學院附屬腫瘤醫(yī)院收治的經病理和MRI確診為無遠處轉移的15例鼻咽癌患者的CT數據，其中男9例，女6例，中位年齡48(21～66)歲。病理類型分為低分化非角化性鱗癌7例，未分化非角化性鱗癌8例。臨床分期依據美國癌癥聯合委員會分期系統(tǒng)(第7版)，Ⅲ期6例，Ⅳ期9例。

1.2靶區(qū)及OAR勾畫各種靶區(qū)定義如下：鼻咽腫瘤大體腫瘤區(qū)(GTVnx)、轉移淋巴結大體腫瘤區(qū)(GTVnd)、高危臨床腫瘤區(qū)(CTV1)、低危臨床腫瘤區(qū)(CTV2)，其中CTV1包含GTVnx和GTVnd；在上述各靶區(qū)的基礎上外擴3 mm形成相應的計劃靶區(qū)PGTVnx、PGTVnd、PTV1和PTV2。OAR包括脊髓(SC)、腦干(Bstem)、腮腺、口腔、喉等，并在相應的器官外擴3～5 mm形成PRVBstem、PRVsc。正常組織低劑量體積(B-P)定義為患者體表輪廓區(qū)域(BODY)減去PTV(PTV1+PTV2)。

1.3體位固定及CT掃描患者取仰臥位，用頭頸肩熱塑膜固定體位，雙手自然放于體側。采用Philips Brilliance 大孔徑螺旋CT模擬機下行平掃+增強定位掃描，范圍從頭頂至鎖骨下10 cm，層厚及層間距均為3 mm。獲得的CT圖像通過DICOM 3.0傳輸到瓦里安Eclipse (Version 10.0)三維放射治療計劃系統(tǒng)。

1.4治療計劃設計與劑量限制采用美國瓦里安Eclipse (Version 10.0) 三維放射治療計劃系統(tǒng)，TrumBeam直線加速器6MV X射線對所有病例制定VMAT和FJT-VMAT兩種計劃。VMAT計劃采用共面雙弧照射(順時間方向自181°旋轉至179°，逆時間方向自179°旋轉至181°)，準直器角度的設置以包括全部靶區(qū)，X方向數值最小為準，治療床角度均為0°，最大劑量率600 MU/min，機架旋轉速率為每圈60～72 s；FJT-VMAT計劃在VMAT計劃的基礎上，限制二級準直器X方向射野寬度為15 cm，兩種計劃均使用相同的物理參數和條件進行優(yōu)化設計。為方便比較，兩種計劃進行歸一化處理，均使95% 靶區(qū)體積滿足相應的處方劑量，靶區(qū)處方劑量：PGTVnx 70.4 Gy、PGTVnd 68 Gy、PTV1 60 Gy、PTV2 54 Gy，分32次。SC計劃區(qū)和Bstem計劃區(qū)劑量限值：PRVsc最大值(Dmax)45 Gy，或允許超過50 Gy的體積即V50小于1 ml；PRVBstem最大值小于54 Gy，或允許超過60 Gy的體積即V60小于1 ml。腮腺劑量盡可能低，以不犧牲靶區(qū)劑量覆蓋為準，盡可能使超過30 Gy的體積即V30小于50%。劑量計算采用AAA模型，計算矩陣為0.2 cm。

1.5評估指標

1.5.1計劃評估指標評估參數按照國際輻射單位和測量委員會(ICRU)83號報告〔5〕建議：①平均劑量Dmean。②V93代表≥93%處方劑量的相應靶體積百分數。③適形度指數(CI)=(VT，ref/VT)×(VT，ref/Vref)，參考取值VT為靶體積，VT，ref為處方劑量線所包繞的靶體積，Vref為處方劑量線所包繞的所有區(qū)域的體積。CI取值在0～1，越靠近1說明靶區(qū)適合度越好。④劑量均勻性指數(HI)：HI=(D2-D98)/D50，D2、D98和D50分別是靶區(qū)2%高劑量區(qū)劑量和其他98%、50%區(qū)域的劑量。HI值越接近0，說明該計劃的劑量分布均勻性越好。

1.5.2OAR評估指標①最大值Dmax。②平均劑量Dmean。③應用V60評價PRVBstem受相應劑量照射的體積。④應用V50評價PRVsc受相應劑量照射的體積。⑤應用V30評價腮腺受相應劑量照射的體積。⑥應用V5、V10、V20、V30評價B-P。

1.5.3治療相關評估指標①機器跳數(MU)。②治療時間(TT)。

1.6統(tǒng)計學處理應用SPSS19.0軟件進行配對t檢驗。

2　結　果

2.1兩種計劃靶區(qū)的劑量參數比較兩種計劃中PGTVnx靶區(qū)劑量等參數差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)；FJT-VMAT計劃PGTVnd、PTV1和PTV2的Dmean相對于VMAT計劃分別低1%、1%、1%(P<0.05)。PGTVnd和PTV1的Dmax FJT-VMAT計劃較VMAT計劃明顯減低，PTV1的Dmin FJT-VMAT計劃較VMAT計劃明顯增高(P<0.01,P<0.05)。見表1。

2.2兩種計劃OAR和B-P劑量參數比較兩種計劃的口腔，喉的劑量分布相似，差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)；Bstem計劃區(qū)和SC計劃區(qū)的Dmax FJT-VMAT計劃較VMAT計劃分別低1.8%，1.4%(P<0.01,P<0.05)；左側腮腺的Dmean、V30 FJT-VMAT計劃較VMAT計劃分別低4.1%，9.8%(P<0.01,P<0.05)；右側腮腺的Dmean、V30 FJT-VMAT計劃較VMAT計劃分別低3%，8%(P<0.05)；B-P的V20、V30 FJT-VMAT計劃較VMAT計劃分別低5%，8%(P<0.01)。見表2。

2.3兩種計劃MU和TT比較MU：FJT-VMAT計劃(683±87)較VMAT計劃(559±62)增加了22%(P<0.05)；TT：兩種計劃單次平均治療時間均約為2 min。

表1　兩種計劃中靶區(qū)劑量參數的比較

與VMAT比較：1)P<0.01，2)P<0.05；下表同

表2　兩種計劃中OAR和正常組織低劑量區(qū)的參數比較

3　討　論

容積旋轉調強是近年來放療領域發(fā)展起來的一種新的治療技術，是一種在機架連續(xù)旋轉過程中通過動態(tài)多葉準直器連續(xù)運動不斷改變射野大小和形狀的錐形束IMRT實施方式，通過機架單弧或多弧的旋轉，實現在不同射野方向上射束強度的調節(jié)。瓦里安加速器由于其MLC設計原理是執(zhí)行計劃的過程中鉛門保持不變，提高了執(zhí)行效率，降低加速器的治療時間，缺點是如果鉛門大小設置不合理，會對靶區(qū)和OAR的受照劑量造成損失〔6〕。應用VMAT技術照射大體積靶區(qū)時就帶來了一些限制，如鼻咽癌的靶區(qū)X方向一般都超過20 cm，而MLC運動范圍只能過中心軸15 cm，勢必導致射野內部分靶區(qū)和OAR的遮擋不足。國內外已有IMRT運用FJT和分野技術(SFT)在鼻咽癌放療中的劑量學研究等相關報道〔7～9〕，這兩種技術均能獲得較好的靶區(qū)劑量分布和基本一致的OAR受照劑量，采用FJT技術能有效降低MU，減少TT。本研究結果與Huang等〔10〕運用FJT-VMAT技術在宮頸癌調強放療中的研究結果相似。考慮原因為VMAT計劃X方向鉛門設置過大，超過MLC的運動范圍，導致射野內MLC無法包含全部靶區(qū)，而FJT-VMAT計劃限制的鉛門寬度使得MLC在射野內有足夠的運動空間。相對于靶區(qū)來說，射野內MLC的調制能力更好，射野外的部分漏照靶區(qū)可以通過其他旋轉角度的射野補償，因此容易滿足各靶區(qū)劑量的要求；相對于OAR和B-P來說，VMAT計劃由于MLC運動范圍的限制，射野內MLC遮擋不全，而FJT-VMAT計劃射野內不僅能夠完全遮擋且射野外部分OAR由于鉛門的高阻擋率大大減少了MLC的漏射〔11〕，在不影響靶區(qū)劑量分布的情況下能夠降低部分OAR和正常組織的劑量體積，特別是低劑量區(qū)域，從而起到更好的保護作用。由于FJT-VMAT技術的應用使得各靶區(qū)容易達到處方劑量的要求，甚至能夠改進劑量分布，其低劑量區(qū)域亦更緊密貼近靶區(qū)，也正因此需要輸出更多的MU以滿足靶區(qū)劑量要求。本研究中由于兩種計劃的轉速均為恒定速度且治療弧數一致，所以TT無明顯差別。

綜上，FJT-VMAT計劃較VMAT計劃提供了更優(yōu)的部分靶區(qū)劑量分布，且對部分OAR和B-P的保護有一定優(yōu)勢，雖MU略高但TT兩者間無明顯差別，患者能否從臨床療效中獲益，有待進一步驗證。

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