偏分野與均分野在容積調強治療和調強放療治療鼻腔鼻竇癌中的劑量學比較

潘建南，馮惠怡，鄧永錦南方醫科大學順德醫院放射治療科，廣東 佛山 58308；中山大學附屬第一醫院放療科，廣東 廣州 50080

鼻竇鼻腔癌是一種惡性細胞在鼻竇和鼻腔組織中形成的疾病，約占頭頸部腫瘤的5%[1-2]。其解剖位置特殊，位于頭顱前側，臨近眼球、視路及腦干等重要器官，鼻腔鼻竇癌的標準治療是手術治療和術后放療[3]。調強放射治療（IMRT）的高適形度劑量分布及對周圍正常組織的保護，已使其成為鼻竇鼻腔癌的主要治療手段[4-5]。容積調強治療（VMAT）是在IMRT和影像引導放射治療的基礎上產生的新型IMRT方式，具有更多的入射角度和劑量率控制，適應靶區的劑量分布，并減少周圍正常器官組織的受照劑量[6-7]。現有相關研究表明，頭頸部腫瘤放射治療射野布置設計中，通常采用均分布野、容積旋轉調強或者非共面[8-10]的布野方式，而偏分野的布野方式尚未見報道。因鼻竇鼻腔癌的解剖位置偏于頭顱前側，均分布野后側的照射野較前側而言貢獻小、效率低，且對后側正常組織（如腦干）的照射量加大。因此在射野設計時，在保證靶區覆蓋的前提下，取消后側布野的偏分野方式，對后側組織進行更多的保護，應成為一種考慮方案。本研究探討了均分野和偏分野在IMRT和VMAT放射技術中的劑量學差異，以期為臨床治療選擇最佳方案提供參考依據。

1 資料與方法

1.1 基本資料

選取2015年12月～2016年12月中山大學附屬第一醫院收取治療的10例鼻竇鼻腔癌病例作為研究對象，其中男性5例，女性5例，年齡22～69歲，中位年齡50歲，病例分期T2N0M0-T4N0M0（AJCC分期標準）。

1.2 定位圖采集

用Philips 16排螺旋CT對患者治療部位進行CT掃描。患者取仰臥位，用頭頸肩一體化面模加以固定，掃描層距為1 mm，掃描范圍從頭頂至鎖骨頭下2 cm，平掃加增強掃描。CT圖像通過美國Varian公司Aria局域網傳輸到Eclipse調強放射治療計劃系統。

1.3 靶區和危機器官勾畫原則

靶區定義參考ICRU50和62號報告文件的原則，其中危及器官勾畫包括脊髓、腦干、視神經、視交叉、顳葉、晶體、中耳、內耳、腮腺、下頜骨、顳頜關節等。脊髓、腦干分別外放3 mm，生成PRVs，用于計劃設計及評估[11-12]。

1.4 治療計劃設計

1.4.1 處方 計劃統一設定為同步加量技術放射治療技術并歸一處方，分別給予PGTV，PTV的處方量為66 Gy和50 Gy，分割次數33次，5次/周。

1.4.2 照射技術 采用Varian Eclipse 13.5治療計劃系統對每例病例分別進行IMRT和VMAT共面計劃設計，使用中山大學附屬第一醫院Varian Novalis-Tx直線加速器實施放射治療。其中IMRT計劃分為5野偏分野（5F-N）（110°、55°、0°、305°、250°）、5野均分野（5F-E）（144°、72°、0°、288°、216°）、7野偏分野（7F-N）（120°、80°、40°、0°、320°、280°、240°）、7野均分野（7FE）（150°、100°、50°、0°、310°、260°、210°），共4組；VMAT計劃采用共面2弧設計，分為偏分弧（Arc-N）（120°～240°）和全弧（Arc-E）（179°～181°）兩組。采用6 MV的X射線，最大劑量率600 MU/min，計劃算法為劑量體積優化算法。

1.4.3 優化條件 靶區和危及器官的優化條件（表1）。

表1 靶區PTVs和危及器官優化條件

1.4.4 計劃評估 采用DVH進行計劃評估，靶區PGTV和PTV1采用V100%評估覆蓋率，Dmax評估高量，根據ICRU83號報告[13]的HI評估均勻性，Van’t Riet公式[14]CI評估其適形性。

D2%和D98%分別表示2%和98%體積對應的靶區劑量，Dmean表示平均劑量，HI值越大表示均勻性越好。

PTV為計劃腫瘤靶體積，PTV100%為100%的處方劑量所覆蓋的PTV的體積，V100%為100%的處方劑量所包含的總體積，CI值越小表示適形性越好。采用Dmax和Dmean評估正常器官。Dmax用于評估眼球、晶體、視交叉視神經和腦干，Dmean用于評估腮腺，治療效率由機器跳數MUs進行評估。

1.5 統計學方法

采用SPSS 22.0軟件對數據進行統計處理，數據用均數（標準差）表示，組間比較采用配對t檢驗，以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 靶區覆蓋率

根據IMRT計劃和VMAT計劃靶區的平均DVH（圖1），IMRT計劃及VMAT計劃均能滿足臨床上對靶區覆蓋的要求，但VMAT計劃的覆蓋較IMRT計劃略高，且較IMRT中的五野計劃差異有統計學意義（P＜0.05），而VMAT的均分弧和全弧的差異無統計學意義（P=0.848）。此外IMRT計劃與VMAT計劃的Dmax差異無統計學意義（P＞0.05）。

圖1 靶區的平均DVH

2.2 靶區的HI和CI對比

對PGTV而言，IMRT計劃和VMAT計劃的HI和CI差異均無統計學意義（P＞0.05，表2）；而對PTV1的CI而言，VMAT計劃更好，包括偏分弧0.885（0.019）和全 弧 0.888（0.020）較 IMRT計 劃 的 5野 偏 分 0.828（0.038）、5野均分0.834（0.026）、7野偏分0.865（0.024）及7野均分0.860（0.031），而VMAT計劃的偏分弧和全弧則差異無統計學意義（P=0.799）。

表2 靶區的均勻性HI和適形性CI比較

2.3 危及器官受照劑量評估

對于腦干，與IMRT計劃相比VMAT計劃Dmax和D1%都較低，IMRT Dmax, 平均3987～4366 cGy；VMAT Dmax， Arc-N平 均 3 826 cGy, Arc-E平 均 3 961 cGy，IMRT D1%, 平均3532～3856 cGy；VMAT Dmax，Arc-N平均3 416 cGy，Arc-E平均3 532 cGy），差異具有統計學意義（P=0.008，表3）。對于晶體，VMAT計劃相比于IMRT計劃有相同或更好的保護效果，Dmax和D1%大部分更低且差異具有統計學意義（P＜0.05）；而VMAT計劃的偏分弧和全弧則差異無統計學意義（Len-Ipsilateral，Arc-Nvs. Arc-E，P=0.137；Len-Contralateral，Dmax，Arc-Nvs. Arc-E，P=0.667）。對于眼球，VMAT計劃與IMRT計劃的Dmax和D1%的差異無統計學意義（P＞0.05）。對于同側視神經，VMAT計劃的Dmax要比IMRT計劃低，且差異具有統計學意義（P＜0.05）；而D1%上VMAT與IMRT計劃相近或更低，部分差異具有統計學意義（P＜0.05）。對于對側視神經，VMAT和IMRT計劃的Dmax和D1%差別無統計學意義（P＞0.05）。對于視交叉，VMAT計劃相比IMRT計劃Dmax和D1%大部分更低，差異具有統計學意義（P＜0.05）；而偏分弧與全弧則無明顯差別（P＞0.05）。對于同側腮腺，VMAT計劃與IMRT計劃的Dmean并無明顯差別（P＞0.05）。對于對側腮腺，VMAT計劃Dmean較大部分的IMRT計劃低且差異具有統計學意義（P＜0.05）。

2.4 機器跳數比較

VMAT計劃的平均機器跳數明顯較IMRT計劃低，約為IMRT計劃的1/3左右，且差異具有統計學意義（P=0.000，表4）；而VMAT的偏分弧要比全弧跳數略低（Arc-N平均377.1，Arc-E平均393.4），差異具有統計學意義（P=0.003）。

表3 IMRT計劃和VMAT計劃中危及器官的劑量分布比較結果

表4 機器跳數比較

3 討論

在頭頸部腫瘤中，鼻竇鼻腔癌的解剖位置較為特殊，主要偏位于頭顱前側，周圍緊接近眼球、視神經，后側毗鄰腦干等正常組織[15]，放療中若采用常規均分布野或者容積旋轉調強的射野設計，后側的照射野較前側而言貢獻小，效率低，且增加了后側正常組織的照射量。因此本文提出了在保證靶區覆蓋的前提下，取消后側布野，對后側組織進行更多的保護的偏分野方案，并分別對VMAT和IMRT的均分野和偏分野做了劑量學比較研究。放療計劃的設計中，布野角度的優化設計，需遵循射線穿過盡可能少的正常組織，達到治療靶區，必要時可按偏分布野的方式，以更好的保護重要危及器官[16]。本研究結果顯示，偏分布野可達到與常規均分野一樣的靶區覆蓋效果，符合臨床靶區要求；與常規均分野方案相比，偏分布野方案在眼球、晶體和視路有近似的保護效果，同時明顯減少了靶區后正常組織照射量，尤其偏分野腦干的均量、D1%明顯比同射野數的常規均分野低。因此偏分布野應可作為鼻竇鼻腔癌放療射野設計的一種考慮方案。

有文獻報道，VMAT與IMRT相比，具有更多的入射角度和劑量率選擇，在治療過程中通過多角度治療，對機架角度、旋轉速度、MLC葉片位置及射線劑量率進行連續變化控制，可獲得與IMRT近似或更優的劑量分布，減少周圍正常器官組織的受照劑量，并可明顯減少機器跳數[17-18]。李潤霄等[19]做過副鼻竇腫瘤IMRT和VMAT計劃的劑量學比較，發現對于靶區劑量分布而言，VMAT技術較IMRT技術具有更好的覆蓋和適形性。本研究也證實，與傳統IMRT相比，VMAT可獲得更優的靶區劑量分布，PTV的適形性更好；同時VMAT計劃對危及器官和正常組織的保護效果更好，晶體、視交叉、腦干等平均受量更低。而機器跳數上，VMAT計劃的跳數明顯減少，約為IMRT的1/3左右，提高了機器效率[20-22]。因此在實際治療條件允許的情況下，可優先選用VMAT方式。

有報道研究了部分弧計劃在中央型肺癌放療中的應用[22]，并與常規全弧計劃進行比較，發現部分弧技術靶區適形度指數有所下降, 其他劑量學指標均無明顯變化，而雙肺受量有所下降，尤其V5下降明顯，其他危及器官無明顯差別，認為部分弧技術對降低肺部受量有優勢。本研究顯示，偏分弧計劃與常規全弧計劃相比，靶區覆蓋接近，晶體、眼球及視神經的保護效果也接近。而對于腦干而言，偏分弧的Dmean和D1%都比全弧低，差異具有統計學意義（P＜0.05）；另一方面，偏分弧的機器跳數也比全弧機器跳數略少，差異具有統計學意義（P＜0.05），機器效率較全弧更高。據此可證明，鼻竇鼻腔癌放療射野設計中偏分弧較全弧更有優勢。因不同病人靶區位置略有差別，據研究結果可看出，部分病人5野計劃中，射野角度剛好避開視神經和腮腺等正常組織。受此影響，該部分病人5野與7野及VMAT相比受量更低，但該結論并不具有統計學意義（P＞0.05）。另外，因受合適的病人樣本數量限制，本文只選取了10例病例進行，為避免可能存在的結果偏差，可增加樣本數進行進一步研究。

綜上所述，在放射治療中對于鼻竇鼻腔癌病種，因其特殊解剖位置，可考慮偏分布野方案，取消頭顱后側布野，在保證滿足靶區覆蓋的前提下，對靶區后側的正常組織提供更好的保護。在放療技術選擇上條件允許時，可優先考慮VMAT技術，尤其可選用偏分弧設計，以獲得更優的劑量學分布。