射野分布對胰腺癌調強計劃劑量的影響

溫錦濤，程歡歡，王琳媛，張昆鵬，王曉貞

邢臺市人民醫院1放療科；2普外科，河北 邢臺 054031

近年來，隨著放療設備的及放療技術的提高，放射治療已成為胰腺癌綜合治療的重要方法之一[1]。調強放療（IMRT）可以提高靶區的劑量，同時降低周圍正常組織的受量，尤其當靶區和危及器官緊鄰時，這種優勢更加明顯。在計劃設計過程中物理參數會對劑量分布產生重要影響，其中射野的方向和數目對劑量影響較大，隨著射野數的增多，靶區的適形度和均勻性都會得到相應提高[2]，但低劑量區增大，照射時間延長[3-4]。計劃設計應在保證計劃質量滿足臨床應用的前提下，盡量減少射野的數量，減少低劑量區，縮短照射時間。胰腺癌頭頸部病變靶區范圍較小，調強計劃5野基本可滿足臨床需求，在減少治療時間的同時提高生物效應[5-6]。目前已經有學者將角度自動優化應用在鼻咽癌、肺癌、胃癌等相對復雜靶區的計劃設計中[7-9]，但是對于小靶區胰腺癌的研究相對較少。本次研究通過Eclipse設計了3種不同布野方式的調強計劃，分別是角度均分計劃、角度自動優化計劃、經驗布野計劃，研究不同角度計劃對劑量產生的差異，為臨床選擇放療技術提供參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2016年4月～2017年4月本科室收治的9例胰腺癌患者為研究對象，其中男性8例，女性1例，年齡49～79歲，中位年齡62歲。按2002年AJCC的TNM分期，ⅡA期1例，ⅡB期2例，Ⅲ期6例。患者均有不同程度的消瘦，上腹部不適。入組前所有患者均接受詳細的臨床檢查。納入標準：（1）病灶影像資料均顯示病變位于胰腺頭頸部，淋巴結轉移局限在胰腺周圍；（2）有完整的臨床病理資料；（3）入選患者均可平躺，能夠接受CT掃描；（4）簽署知情同意書。排除標準：（1）Ⅳ期患者；（2）病灶位于胰腺體及胰腺尾部；（3）伴有膽道梗阻；（4）患者有放療史。

1.2 體位固定及掃描

患者取仰臥位，雙臂上舉抱肘放于頭部，雙腿自然伸直，使用熱塑體膜固定體位。患者保持平靜呼吸，行CT掃描。掃描層厚4 mm，掃描范圍從膈肌到右腎下緣。將掃描后的圖象通過Varian Aria網絡系統傳輸至Varian Eclipse計劃系統。

1.3 靶區的定義和危及器官勾畫

由放療醫生按照影像學和臨床檢查結構在CT圖像上逐層勾畫靶區和危及器官，并根據實際情況適當修改。腫瘤區（GTV）包括原發腫瘤和轉移的淋巴結，臨床靶區（CTV）為GTV外放的區域及淋巴引流范圍。計劃靶區（PTV）在CTV基礎上，前后左右方向均勻外擴5 mm，上下方向外擴7 mm。9例患者PTV體積范圍為20～80 cm3，平均62.88 cm3。危及器官（OAR）包括肝臟、腎臟、小腸、十二指腸、胃、脊髓和靶區外平均組織受量（NTDmean）。其中小腸上界至少要畫到胸10椎體上緣，下界至少要畫到第4腰椎椎體下緣。

1.4 計劃設計和處方劑量

使用Varian Eclipse 8.6計劃系統為每例患者設計3種不同角度的5野共面調強計劃。3種射野布野方式分別為Ⅰ：5野共面均分布野，5野均分射野角度分別為216°、288°、0°、72°、144°；Ⅱ：通過Eclipse 8．6計劃系統進行角度自動優化（BAO），得到的5野共面設計；Ⅲ：物理師進行經驗布野得到的5野共面計劃。3種布野方式除了射野角度不同，其他優化條件均相同。處方劑量CTV 60 Gy/25次，2.4 Gy/次，PTV 50 Gy/25次，2 Gy/次，靶區覆蓋度要求處方劑量至少包繞95%的PTV和95%CTV，超過66 Gy高劑量體積小于2%。危及器官劑量體積限值見表1。為評估3組計劃，將劑量歸一到95%PTV達到50 Gy。

表1 計劃危及器官的劑量體積限值

1.5 評價指標

使用劑量體積直方圖（DVH）評估靶區和危及器官的劑量，評估參數包括：（1）PTV及CTV的平均劑量（Dmean）；（2）靶區適形度指數（CI）:CI=（VTref/VT）×（VTref/Vref），其中，VT為靶區體積，VTref為參考等劑量線面所包繞的靶區體積，Vref為參考等劑量線面所包繞的所有區域的體積。適型指數值為0～1，CI值越大表示適形度越好；（3）靶區均勻性指數（HI）：其中，D2%指在DVH上2%的靶區體積對應的劑量，D98%指在DVH上98%的靶區體積對應的劑量，D50%指在DVH上50%的靶區體積對應的劑量，HI越小，說明靶區劑量均勻性越好，HI值越大表示不均勻性越大；（4）正常組織器官的評價包括小腸Dmax、肝臟V40、左右側雙腎的V20、脊髓Dmax（為不受到過量照射，對于體積效應很小的串行器官脊髓，將實際范圍外放3 mm進行評估）、十二指腸V30、十二指腸V40、十二指腸Dmax、胃Dmax、靶區外平均組織受量（NTDmean）。

1.6 統計學處理

采用SPSS 19.0對數據進行分析，對3種布野方式計劃的結果進行單因素方差分析，P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 靶區劑量分布

在3種射野布野方式中，方式Ⅰ的PTV的均勻性HI最低，優于其他兩組方式；在PTV的適形性CI方面，方式Ⅰ優于方式Ⅱ和方式Ⅲ；方式Ⅰ的PTV的平均劑量最低。但3組方式在PTV均勻性、適形性和平均劑量方面差異無統計學意義（P＞0.05，表2）。CTV的均勻性、適形性和平均劑量，3組方式中方式Ⅰ的均勻性、適形性最好，平均劑量最低，但是3種方式在CTV均勻性、適形性和平均劑量方面差異無統計學意義（P＞0.05，表3）。

表2 不同射野布野方式靶區PTV劑量參數比較（Mean±SD）

2.2 正常組織受量比較

方式Ⅰ肝臟V40較小，方式Ⅱ肝臟V40的標準差較大，說明計劃系統角度自動優化產生的結果差異比較大；方式Ⅲ左腎V20的均值最小，方式Ⅱ和方式Ⅲ右腎V20均低于方式Ⅰ右腎V20；在脊髓Dmax上，方式Ⅰ較小，說明均分射野角度能夠保護脊髓。3組方式中十二指腸V30、V40和Dmax接近；雖然方式Ⅲ胃V40較低，但是3種方式的胃Dmean差異不大。統計分析顯示肝臟V40、左右腎V20、脊髓Dmax、十二指腸V30、十二指腸V40、十二指腸Dmean、胃Dmean、胃V40、小腸Dmax及除靶區外其他正常組織受量的差異無統計學意義（P＞0.05，表4）。

表3 不同射野布野方式靶區CTV劑量參數比較（Mean±SD）

表4 不同角度優化方式正常組織受量比較（Mean±SD）

3 討論

在放療計劃設計過程中，射野數量和入射角度對劑量分布有明顯影響，而目前胰腺癌IMRT技術中關于射野的數量和入射角度沒有統一的規范。有研究對比了3DCRT和5野IMRT、7野IMRT，發現7野IMRT對胰腺癌放療具有劑量優勢[11]。王偉平等[12]在胰頭癌計劃中，亦采用7野IMRT，而儲開岳等[13]采用4野角度自動優化方式。由于上述研究沒有詳細交代靶區的大小和具體位置，在射野數量選擇上沒有可比性。本研究涉及胰腺頭頸部病變，靶區體積較小，根據前期嘗試，5野即可滿足臨床需求。研究表明，當射野數目較少時，射野的入射方向會對劑量分布產生影響[14]。本文采用3組布野方式研究射野入射方向對胰腺癌劑量分布的影響。

角度自動優化技術作為一種調強計劃設計（IMRT）的輔助工具，其優化結果部分可被臨床接受，有益于提高計劃的質量[7，15]。本文靶區涉及胰腺頭頸部的腫瘤，腫瘤體積相對較小，位于中心或偏中心位置。角度自動優化充分運用二級準直器的遮擋作用，旋轉小機頭以降低劑量區域。9例患患者中有6例患者布野為人體左側3個射野，右側2個射野，或者左側2個射野，右側3個射野。有3例左側4個射野，右側1個射野。射野角度差異比較大，導致部分危及器官的受量差異較大。與均分布野和經驗布野相比，角度自動優化計劃在劑量分布上沒有體現優勢。龐廷田等研究了角度自動優化在宮頸癌計劃中的作用[16]，結果與本文類似，角度自動優化計劃劣于其他計劃。此外，9例角度自動優化計劃中，8例計劃中存在對穿射野。對穿射野的存在跟靶區位置、劑量約束條件等有關，雖然對穿射野更好的保護了某一特定危及器官，但目前在可執行的IMRT計劃中盡量避免此種情況出現。

經驗布野需要根據劑量要求和所得劑量分布結果之間的關系，不斷嘗試，存在優化過程復雜、優化時間長等問題，并受物理師經驗及情緒狀態的影響[13，17-18]。在本研究中，5野均分角度組PTV的均勻性及適形性均要優于5野角度優化組及經驗布野組。一方面，本研究涉及的靶區位置較為特殊，病變位于十二指腸環內，三面為十二指腸包繞，病變與十二指腸實際上不可分開，均分射野可以減低靶區外高劑量區出現的概率，因此其劑量分布優于其余兩組；另一方面，5野均分射野分布角度間隔一致，可以更好的補償因為避讓危及器官造成的低劑量區域，提高了靶區的劑量。本研究中3組計劃在靶區平均劑量、均勻性、適形性和危及器官受量方面沒有統計差異。宋威等[18]研究了角度自動優化在胃癌中的作用，發現角度自動優化更好的保護了危及器官，與本研究結果不同。考慮本研究靶區僅包括原發腫瘤及受侵淋巴結區域，不進行區域淋巴結預防照射，靶區范圍相對較小，各組方式都較容易滿足處方劑量線包繞95%以上靶體積及相應的危及器官限量要求。此外本研究的結果是基于Eclipse8.6 TPS，并不一定適用于其他類型的放療計劃系統。

總之，單純從劑量學角度出發，考慮放療劑量學原則及放療計劃的評估標準，對于腹膜后偏中心胰腺頭頸癌這樣的小靶區，5野均分、角度自動優化和經驗布野IMRT計劃無統計學差異。考慮到5野均分布野能減少布野時間，提高計劃設計效率。