EclipseNTO參數的調整對鼻咽癌放療計劃劑量學的影響
2019-10-21 11:26:44葉芝甫
健康前沿 2019年3期
葉芝甫
摘要：目的：通過修改瓦里安Eclipse NTO參數，分析其劑量學差異。方法：選取10例鼻咽癌患者，每位患者分別設置NTO權重分別為1～ 999。設置跌落值分別為0.01～5.00。設置NTO distances to PTV，開始劑量，跌落劑量 分別為1 mm，100%，和10%。結果：當NTO權重小于等于100，跌落值為0.1～0.3時，可以得到較為理想的計劃結果。
關鍵詞：鼻咽癌;HI;CI;NTO參數
Effect of adjustment of EclipseNTO parameters on dosimetry of radiotherapy plan for nasopharyngeal carcinoma
Abstract：Objective：The dosimetric differences were analyzed by modifying the Varian Eclipse NTO parameters. Methods：Ten patients with nasopharyngeal carcinoma were enrolled. Each patient was given a NTO weight of 1 to 999. Set the drop value to 0.01 to 5.00. Set NTO distances to PTV to start doses with drop doses of 1 mm，100%，and 10%，respectively. Result：When the NTO weight is less than or equal to 100 and the drop value is 0.1 to 0.3，the ideal planned result can be obtained.
Keywords：nasopharyngeal carcinoma;uniform index HI;conformal index CI;NTO parameters
鼻咽癌是我國常見的頭頸部惡性腫瘤，發病率占總人口的15/10萬～50/10 萬，發病率為耳鼻咽喉惡性腫瘤之首[1-2]。由于鼻咽部解剖結構復雜構導致鼻咽癌計劃設計難度較大[3-4]。
對于Eclipse用戶來說Normal Tissue Objective（NTO）可以作為壓制靶區外危及器官劑量的有力工具。通過NTO值的一些特定設置可以達到與設劑量限制環相同的作用。Eclipse有兩種類型的NTO：廠商預先設定的參數和用戶自定義的空間劑量變化約束參數。用戶定義的NTO曲線的形狀由4個參數描述：1. 距計劃靶區體積（PTV）邊界的距離（xstart）;2.開始的劑量（f0）;3.終止的劑量（f∞）;4.劑量跌落的梯度fall-off value（k）。NTO公式如下[5]：
第一個參數xstart是距離PTV邊界的距離，它定義了與目標體積相鄰的一個劑量平坦度較為均勻的區域。第二個參數f0是起始劑量，開始劑量可設定為處方劑量的某個百分比。第三個參數f∞是終止劑量，終止劑量是NTO優化的最低劑量，其位置受跌落梯度k的影響。劑量跌落梯度k可能在0到10（mm?1）之間，并決定了劑量均勻區域以外的NTO曲線的陡峭程度。除了這些形狀參數外，NTO的重要性還取決于權重的優先級。優先級可能在0到1000之間，它確定NTO對任何其他優化條件的相對重要性。當優先級設置為0時，NTO無效，而最高優先級將會最優先優化[5]。
本文將通過NTO參數進行排列組合作為優化條件，對計劃結果進行比較，以探討NTO參數的組合方式，使放療計劃達到一個較為理想的結果。
1.材料與方法
本文選取鼻咽癌放療患者10例。每名患者的靶區及其處方劑量為PGTV（70Gy）、PGTV-nd（66Gy）、PCTV1（60Gy）、PCTV2（54Gy）。危及器官主要勾畫有腦干、脊髓、晶體、腮腺、顳葉等。
首先每名患者均由物理師按照臨床要求設計一個放療計劃。然后以此計劃為模板，在只修改NTO參數的情況下進行優化。每位患者的計劃中，NTO 權重值分別為 1、50、100、200、500和999。xstart為1mm，f0為100%，f∞為10%。fall-off 值（k）分別為0.01、0.05、0.1、0.15、0.2、0.3、0.5、1、5。除NTO 權重和fall-off 值（k）之外的其他NTO參數都保持不變。PTV使用80的權重通過lower使處方劑量覆蓋100%的體積，使用70的權重通過upper使低劑量靶區減去高劑量靶區外擴3～5mm以后Dmax小于等于處方劑量的110%，每名患者共有55個計劃。所有計劃均使用Eclipse11.0計劃系統優化至自動退出。每個計劃靶區的評價均按照如下指標：CI、HI;D50%為中位劑量;D98%為近似最低劑量。
2.結果
由于NTO設置對劑量分布和相應的劑量指標有很大的影響。對于每一個統計對象，本文所有圖表中的統計結果均采用10個病例的平均值作為統計數據。
圖1所示，在相同的fall-off 值的條件下，NTO權重為1、50、100的靶區HI、CI相差不大。在fall-off值為0.01～0.3的時候，CI處于0.9～1之間，隨后CI隨著fall-off 值的增大開始減少，在fall-off 值為1、5的時候，其CI處于0.8～0.9之間。HI在NTO權重為1～100時，HI位于0～0.2之間，且幾乎不隨fall-off 值的變化而變化。當NTO權重大于200時，HI曲線的差距則隨fall-off 值的變化迅速增大，在fall-off 值為0.15時增長速度放緩，此時HI大約為1。當NTO權重為200～999的時候，HI整體偏高。
圖2所示，在相同的fall-off 值條件下，NTO權重為1、50、100時，HI和CI相差不大，其CI處于0.9附近。當NTO權重為200～999時，CI開始整體偏低，且在相同fall-off 值的條件下，隨著NTO權重加大而減小。均勻指數在NTO權重為1～100時，HI位于0～0.2之間，各條曲線相差不大，且幾乎不隨fall-off 值的變化而變化。當NTO權重為200～999的時候，HI整體偏高，且在相同fall-off 值的條件下，隨著NTO權重加大而變大。
圖3所示，在相同的fall-off 值條件下，權重為1、50的靶區之間的HI和CI相差不大，其CI處于0.8附近。當NTO權重為200～999的時候，CI開始整體偏低，且在相同fall-of值的條件下，隨著NTO權重加大而減小，在NTO權重為999時CI已經不存在，故在圖表中無顯示。
HI在NTO權重為1～100時，位于0～0.2之間，各條曲線相差不大，且幾乎不隨fall-off 值的變化而變化。當NTO權重為200～999的時候，HI整體偏高，且在相同fall-off 值的條件下，隨著NTO權重加大而變大。在fall-off 值為0.01～0.15之間增長最快。
文中的脊髓為實際脊髓的基礎上外擴3mm形成的實心結構。當NTO權重在1～100時，脊髓的最大點劑量均處于40～43Gy之間。NTO權重為500、999時隨fall-off 值的增大急劇下降。
本文中的腦干均為實際腦干的基礎上外擴3mm形成的實心結構。由圖可以看出當NTO權重在1～100時，腦干的最大點劑量相對比較穩定，均處于60～65Gy之間，隨fall-off 值 的變化波動很小。NTO權重為200、500、999時隨fall-off 值 的增大急劇下降，且權重越大下降越明顯。
文中的晶體分為左右兩側晶體。圖例中L前綴的為左側晶體的統計結果，R前綴的為右側晶體的統計結果。由圖可以看兩側晶體出當NTO權重在1～200時，其最大點劑量相對比較穩定，均處于8～9Gy之間，隨fall-off 值 的變化波動很小。
文中的腮腺均為左右兩側。圖例中L前為左側腮腺，R前綴為右側腮腺統計結果。當NTO權重在1、100時，其綴V30Gy%相對比較穩定，均處于45%～50%之間，隨fall-off 值 的變化波動較小。NTO權重為200時V30Gy%隨fall-off 值 的上升再緩慢下降，其最大值越78%。NTO權重為500、999時隨fall-off 值 的增大急劇下降，且權重越大下降越明顯。
3.討論
從上述結果中可以看到，單純從保護腮腺的角度要盡量降低腮腺的受照射體積，NTO權重應當盡量放大。單純從保護脊髓的角度優先選擇500、999的權重，其次選擇1、50、100時，其最大劑量點也在臨床可接受的范圍。由于腦干是串行器官，臨床上希望最大劑量越低越好。當NTO權重為500、999時，兩側晶體最大點劑量隨fall-off 值的增大快速下降。
對于PTV-GTV，其權重應為1-100、fall-off 值小于0.3為宜。當PTV-1NTO權重為1、50、100的CI處于0.9附近。當NTO權重為200～999的時候，CI開始整體偏低。在NTO權重為999的曲線隨著fall-off 值的增加快速趨近于0。HI在NTO權重為1～100時，HI位于0～0.2之間，當NTO權重為200～999的時候，HI整體偏高。PTV-2的NTO權重應為1-100為宜。
參考文獻：
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[2] 盧曉光，王峻峰，黃河.鼻咽癌不同調強放射治療計劃的劑量學比較[J].長江大學學報，2018，15（20）：11-15
[3] 孫久波，郝俊芬，等.鼻咽癌常規放療與調強放療的臨床研究[J].中華腫瘤防治雜志，2012，19（19）：1495-1948.
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[5] James，Bell，et al.Fine-tuning the normal tissue objective in eclipse for lungstereotactic body radiation therapy[J]. Medical Dosimetry，2017，43（4）：344-350
