高分級腦膠質瘤4種同步加量調強放射治療的劑量學分析

郭飛寶

福建醫科大學附屬第一醫院放療科，福建福州350005

前言

腦膠質瘤起源于腦部神經膠質細胞，是最常見的原發性顱內惡性腫瘤，約占所有顱內腫瘤的50%，惡性膠質瘤呈浸潤性生長，手術經常無法完整切除，且術后的復發率很高，預后也是中樞神經系統腫瘤中最差的［1-2］。調強放射治療是目前放射治療的一種先進技術，容積旋轉調強（VMAT）目前得到廣泛的應用，相比于常規的靜態調強（IMRT），其在達到臨床處方劑量要求和保護正常腦組織及危及器官的同時，有著更好的適形度指數（CI）。同步加量技術能夠實現對不同靶區照射不同的劑量。本文通過對21例腦膠質瘤術后患者兩種調強技術（VMAT 和IMRT）二級、三級同步加量進行比較，探討4 種治療方法的劑量學特點并予以評價，為臨床放療方法選擇提供依據。

1 材料與方法

1.1 一般資料

隨機選取2016～2017年于福建醫科大學附屬第一醫院放療科進行放射治療的腦膠質瘤術后患者21例，男13 例、女8 例，年齡18～64 歲，平均年齡（44.8±12.3）歲，TNM分期為2～4期。

1.2 方法

對患者進行體位固定及CT 圖像采集，設備：西門子大孔徑定位CT（Definition AS 128）；激光定位系統（Gammex 3000）；深圳克萊瑞迪的固定體架以及頭頸肩模。通過網絡直接將在大孔徑CT 掃描的患者CT 圖像傳送至TPS 計劃系統中，由臨床醫生進行靶區勾畫：可見病灶的計劃靶區（PTV-G）、高危計劃靶區（PTV-1）和低危計劃靶區（PTV-2），同時勾畫正常腦組織All Brain、PTV-2 外擴1 cm 減去PTV-2 的環（Ring1）、PTV-2 外擴2 cm 減去PTV-2 外擴1 cm 的環（Ring2）、PTV-2 外擴3 cm 減去PTV-2 外擴2 cm 的環（Ring3）。并開計劃申請單，二級同步加量調強放療計劃PTV-1、PTV-2的處方劑量分別為60 Gy和51 Gy，25 f，5 周，進行三級同步加量調強放療計劃的設計，PTV-G、PTV-1、PTV-2 的 處 方 劑 量 分 別 為69 Gy、60 Gy 和51 Gy，25 f，5 周。設備：Raystation 計劃系統（Raysearch,Sweden），軟件版本4.7。

由物理師根據臨床醫生開的計劃申請單對21 例患者進行計劃設計，每個患者設計4 種計劃，用同樣的物理限制條件進行計劃的設計，包括：二級同步加量靜態調強計劃（IMRT2）、二級同步加量容積調強計劃（VMAT2）、三級同步加量靜態調強計劃（IMRT3）、三級同步加量容積調強計劃（VMAT3）。要求4 種計劃都能夠滿足臨床要求。設備：Raystation 計劃系統（Raysearch,Sweden），軟件版本4.7。

1.3 統計學分析

采用SPSS 19.0 統計學軟件進行數據處理，采用配對t檢驗，P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 4組調強放療計劃靶區CI值情況分析

4組調強放療計劃靶區都能達到臨床處方劑量要求的情況下，VMAT計劃的CI不論在二級同步加量還是三級同步加量的情況下都比同分級的IMRT計劃要好。在二級同步加量的計劃中，VMAT2計劃的CI值與IMRT2計劃的CI值有顯著差異（t=3.917,P＜0.001）；在三級同步加量計劃中，VMAT3計劃的CI值與IMRT3計劃的CI值有顯著差異（t=10.147,P＜0.001），見圖1。

圖1 患者二級和三級同步加量計劃CI值比較分析Fig.1 Comparison of conformity index of the two-and three-stage simultaneous integrated boost plans

2.2 不同調強方式對正常腦組織劑量影響分析

正常腦組織：同級別同步加量不同調強計劃，分析All Brain 的V10、V20、V30、V40和Dmean的實際受量，發現VMAT 計劃的V10相對于IMRT 計劃較高，而V20、V30、V40VMAT 計 劃 低 于IMRT 計 劃。對 于Ring1、Ring2、Ring3 的Dmean，盡管部分分析值P值小于0.05，但僅能說明在對比實驗中，該兩組數據存在差異，并不能說明VMAT組優于IMRT組。

對同樣調強技術的二級同步加量和三級同步加量計劃進行對比，分析All Brain 及Ring1、Ring2、Ring3 的V10、V20、V30、V40和Dmean。IMRT2與IMRT3計劃相比較，Ring1 和Ring2 的V10和V20差異有統計學意義（P＜0.05），Ring3和All Brain的V10差異有統計學意義（P＜0.05），其他參數差異無統計學意義（表1），這說明在二級同步加量基礎上進行三級同步加量會增加IMRT 計劃中靶區周圍正常腦組織V10的體積，甚至增加靶區周圍0～2 cm 處V20的體積。VMAT2與VMAT3計劃相比較，Ring1 的V10、V20、V30和Ring2 的V10、Dmean差異有統計學意義（P＜0.05），其它參數差異無統計學意義（表2），這說明在二級同步加量基礎上進行三級同步加量會增加VMAT 計劃中靶區周圍0～1 cm 處正常腦組織V10、V20、V30的體積以及1～2 cm 處正常腦組織V10的體積和Dmean。

表1 IMRT2與IMRT3中腦組織受量比較差異性分析Tab.1 Comparison of dosimetric parameters of brain tissues between IMRT2 and IMRT3

表2 VMAT2與VMAT3中腦組織受量比較差異性分析Tab.2 Comparison of dosimetric parameters of brain tissues between VMAT2 and VMAT3

2.3 患者VMAT計劃與IMRT計劃機器跳數（MU）

VMAT計劃相對于IMRT計劃MU無統計學意義，IMRT3、VMAT3兩組計劃平均MU值為362.89，相對于IMRT2、VMAT2兩組計劃的平均MU值（307.84）增加了17.88%，分別對比IMRT2與VMAT2、IMRT3與VMAT3兩組計劃，差異無統計學意義（t=0.69、1.70,P=0.67、0.12）。

3 討論

高分級腦膠質瘤是臨床上常見的難治性中樞神經系統腫瘤，因為腦膠質瘤無包膜且具有浸潤性生長的生物學特性，所以其與周邊正常組織無明確邊界，腫瘤切除術后原發部位仍有腫瘤殘存，單一手術治療很難達到治療目的，臨床上多采用常規手術后聯合放療治療以提高患者生存率［3］。惡性膠質瘤具有原位復發的特點，90%以上的患者復發在距原發灶2 cm以內的范圍［4］。

隨著放療技術的發展，VMAT技術相比于傳統IMRT技術、適形放射治療技術等更能顯現出其優勢。同步加量的調強放射治療技術通過分次劑量的不同，同時給以不同靶區不同劑量，在腫瘤區及周圍組織形成劑量梯度，腫瘤區的生物劑量因分次劑量提高而總劑量得以提高，從而縮短總治療時間，提高等效生物劑量，減少正常腦組織受量［5］。Nakamatsu等［6］報道了13例Ⅲ～Ⅳ級腦膠質瘤患者采用同步加量技術，認為此種放療方法安全有效，但是統計結果無生存優勢。Panet-Raymond 等［7］報道同步加量放射治療技術治療35 例Ⅳ級腦膠質瘤患者的結果，平均總生存時間為14.4個月，平均無復發生存時間為7.7個月。患者均無出現晚期副反應，表明該方案毒性反應較小，且較常規放療能縮短2周的放療時間，生存預期與常規放療相似。在腫瘤區及周圍組織形成劑量梯度，腫瘤區因分次劑量提高而總劑量得以提高，從而縮短總治療時間，提高等效生物劑量，減少正常腦組織受量［7-8］。

本研究在隨機選取的21例病例中，制定了4個調強計劃，在滿足醫生的處方劑量要求情況下，進行數據分析對比之后，發現相同級別的同步加量情況下，VMAT相對于傳統的IMRT計劃有著更好的CI；VMAT計劃的正常腦組織的低量區相對于IMRT來說增加，高量區則相反；同樣調強技術的二級和三級同步加量計劃進行比較，其正常腦組織的受量基本沒有增加，只是腫瘤附近的正常腦組織V10及部分V20是有區別的，V30和Dmean同步加量后劑量沒有明顯增加，這樣為臨床對于高分級腦膠質瘤的計劃處方劑量提量提供了依據。另外三級加量治療高分級膠質瘤的時候，其MU相對于二級加量治療是增加的，但是因為目前的直線加速器劑量率已經很高，整體的治療出束時間對于患者單次的治療時間來說影響不大，不會造成患者體位的改變以及舒適度的降低，所有的患者都能滿足治療的要求，且三級加量的方式，提高了分次劑量，提高了腫瘤區的生物劑量。

目前腦膠質瘤的復發也從一定程度上表明常規放射劑量的不足［10-13］，上述21例患者的計劃中，三級同步加量調強技術相對于二級同步加量在沒有明顯增加正常腦組織受量的情況下，可以增加腫瘤靶區的處方劑量，對于腫瘤局部控制率、生存率有怎樣的影響，需要在臨床隨訪方面作進一步的研究討論。另外靶區勾畫的磁共振影像的獲取也是腦膠質瘤放射治療的一個研究方向［15-17］，精確放射治療的基礎是精確的靶區定位，超過50%的患者接受術后的MRI檢查，這些資料為臨床進行二級、三級同步加量治療提供了影像基礎，越來越多的MRI定位系統應用也為腦膠質瘤的治療提供更多的保障。