鉛門跟隨與固定技術結合有無均整器模式的鼻咽癌IMRT劑量學比較

黃霞，蘇坤普，羅煥麗，靳富，王穎

1.重慶大學附屬腫瘤醫院/重慶市腫瘤研究所/重慶市腫瘤醫院，重慶400030；2.陸軍特色醫學中心，重慶400010

前言

鼻咽癌是一種鼻咽上皮組織腫瘤，放療是其重要的治療手段，而調強放療（Intensity‐Modulated Radiotherapy, IMRT）因其劑量學優勢而被廣泛應用于鼻咽癌治療。在滿足靶區劑量要求的情況下應盡可能地保護鄰近的危及器官和正常組織，減小遠期放療并發癥的發生率，提高病人放療后的生存質量［1‐3］。常規動態IMRT技術在鉛門固定的情況下，通過多葉準直器（Multi‐Leaf Collimator, MLC）的運動實現野內的劑量調節。美國Ⅴarian 公司的Edge 加速器具有鉛門跟隨功能，鉛門跟隨技術是指在MLC 運動的同時，X、Y 方向鉛門根據子野大小自動調整照射范圍，可以減少葉片的透射和漏射［4‐7］。同時，Edge的非均整器（Flattening Filter Free, FFF）模式移除加速器射野均整器，射線質變軟、散射減小、劑量率增加，其射野的劑量分布與常規均整器模式有較大差別［8‐9］。有研究表明，IMRT采用鉛門跟隨和鉛門固定兩種技術，靶區和危及器官受量均能滿足臨床治療要求，而鉛門跟隨技術能更好地降低正常組織和危及器官的劑量照射［10‐11］；鼻咽癌患者采用6 MⅤX 射線FFF 模式和有均整器（Flattening Filter,FF）模式計劃均能滿足臨床治療要求，且FFF計劃更有利于保護射野邊緣危及器官［12‐13］。本研究基于鼻咽癌IMRT技術，研究鉛門跟隨與鉛門固定技術結合有無均整器這4 種模式在靶區覆蓋和危及器官保護方面的劑量學特點，為臨床選擇不同治療技術提供指導和參考。

1 資料與方法

1.1 一般臨床資料

隨機選擇2019年重慶市腫瘤醫院收治的10例早期鼻咽癌患者。其中，男6例，女4例；年齡30～64歲，中位年齡47 歲；2例T1N2M0，2例T2N1M0，2例T2N2M0，4例T2N3M0。

1.2 治療計劃

1.2.1 定位圖像采集所有患者均取仰臥位，使用頭頸肩模固定，采用放療專用大孔徑螺旋CT（Brilliance‐16, Philips Medical Systems Inc.,Cleveland,Ohio）進行3 mm 層厚的掃描。CT 圖像經過DICOM傳輸至Eclipse 13.6治療計劃系統。

1.2.2 治療計劃制定由經驗豐富的放療醫生確定鼻咽癌原發灶和頸部轉移淋巴結的腫瘤計劃靶區PGTⅤ，原發灶周圍可能受侵的高危區域為計劃靶區PTⅤ1，原發灶周圍可能受侵及中下頸淋巴結引流區的低危區域為計劃靶區PTⅤ2。靶區的處方劑量為PGTⅤ：70.4 Gy/32次，PTⅤ1：60.8 Gy/32次，PTⅤ2：54.4 Gy/32次。危及器官參考ICRU 83號報告定義和勾畫，其限制劑量參考常規照射正常組織耐受劑量［14］。采用Ⅴarian Eclipse 13.6治療計劃系統和Edge加速器6 MⅤX射線模式分別制定鉛門跟隨FFF模式（Jaw Tracking Technique with FFF mode, JTT‐FFF）、鉛門跟隨FF 模式（Jaw Tracking Technique with FF mode,JTT‐FF）、鉛門固定FFF模式（Static Jaw Technique with FFF mode,SJT‐FFF）、鉛門固定FF模式（Static Jaw Technique with FF mode,SJT‐FF）這4種治療計劃，機架角度為200°、240°、280°、320°、0°、40°、80°、120°、160°。4組計劃設置相同的優化目標和約束條件，要求處方劑量至少包繞95%的靶區體積，處方劑量的110%所包繞的體積不得超過靶區體積的1%。優化過程中，FFF模式默認劑量率上限為1200MU/min，FF 模式默認劑量率上限為600 MU/min。采用各向異性解析算法（Analytical Anisotropic Algorithm,AAA）進行劑量計算，選擇Smart LMC（Leaf Motion Calculator）計算葉片運動方式，選取是否勾選Jaw tracking確定是否選擇鉛門跟隨模式。采用95%以上的靶區達到處方劑量對計劃進行劑量歸一。

1.3 計劃比較評估

比較4 組計劃的劑量‐體積直方圖（Dose‐Ⅴolume Histogram, DⅤH）和等劑量分布，采用適形度指數（Conformity Index, CI）和均勻性指數（HomogeneityIndex,HI）評估靶區的劑量分布。參考文獻［15］的評估公式：CI=（ⅤT,ref/ⅤT）×（ⅤT,ref/Ⅴref），其中，ⅤT,ref為參考等劑量所包繞的靶區體積，Ⅴref為參考等劑量所包繞的體積，ⅤT為靶區體積，這里參考等劑量取處方劑量。參考ICRU 83 號報告定義HI=（D2‐D98）/D50，D2為2%靶區體積對應高劑量，D50表示50%的靶區體積受到的照射劑量，D98為98%體積對應低劑量。CI值為0～1，越接近1，表明靶區處方劑量線的適形度越好；HI越低，靶區均勻性越好，HI為0 是最佳理想情況。采用最大劑量評估腦干、垂體、脊髓、晶體、視神經、視交叉；采用平均劑量評估腮腺、眼球、顳葉、下頜骨、喉、口腔、內耳、Body。

1.4 統計學分析

采用SPSS 19 統計學軟件進行數據處理，計量資料用均數±標準差表示，采用配對t檢驗進行分析，P＜0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 靶區劑量分布

對于所選取的10例病例，4組計劃的靶區劑量分布均能滿足臨床使用要求。PGTⅤ、PTⅤ1 和PTⅤ2 的CI比較，差異無統計學意義（P＞0.05）；SJT‐FF 計劃中PGTⅤ、PTⅤ1 和PTⅤ2 的HI最好，相對于SJT‐FFF 計劃差異無統計學意義（P＞0.05），但相對于JTT 計劃差異有統計學意義（P＜0.05）。結果見表1。

2.2 危及器官和正常組織劑量分布

表1 4組計劃的靶區劑量比較結果Tab.1 Comparison of dosimetric parameters of target areas in 4 plans

4 組計劃的危及器官和正常組織劑量分布均達到了臨床基本要求。在JTT‐FFF 計劃中，晶體的最大劑量、眼球、口腔、顳葉、下頜骨和Body 的平均劑量最低但機器跳數最多，其中，晶體的最大劑量和機器跳數相對于其他3 組計劃，差異有統計學意義（P＜0.05），眼球、口腔、顳葉、下頜骨和Body的平均劑量相對于SJT 計劃差異有統計學意義（P＜0.05），但相對于JTT‐FF 計劃差異無統計學意義（P＞0.05）。在JTT‐FF 計劃中，腦干、垂體、交叉、視神經、脊髓的最大劑量和腮腺、喉、內耳的平均劑量最低，其中腦干和垂體的最大劑量相對于其他3 組計劃差異有統計學意義（P＜0.05），交叉、視神經、脊髓的最大劑量和腮腺、喉、內耳的平均劑量相對于SJT 計劃差異有統計學意義（P＜0.05），但相對于JTT‐FFF 計劃計劃差異無統計學意義（P＞0.05）。結果見表2和表3。

表2 4組計劃危及器官的Dmax比較結果（Gy）Tab.2 Comparison of the maximum dose to organs-at-risk in 4 plans(Gy)

3 討論與結論

常規動態IMRT中多采用固定鉛門，MLC以不同的速度連續運動的方式實現射野內的劑量調節。由于鼻咽癌靶區形狀不規則且體積大，常規動態IMRT中鉛門開放位置相對較大，MLC 的漏射和透射會對靶區和危及器官的劑量產生較大的影響。Losasso等［16］研究發現MLC的漏射和透射會隨著射野增大而增加；而Cadman 等［17］研究發現在鉛門和MLC 同時對射線進行遮擋的情況下，射線的漏射和透射小于0.1%。在直線加速器中使用均整器是為了在模體的特定深度處產生均勻分布的劑量，從而方便計算。隨著調強技術的發展，均整器的應用限制了加速器的輸出劑量［18］，而現有的調強技術只需要MLC 的運動即可產生所需的劑量分布［19‐20］。FFF 模式在加速器的射束路徑上移除均整器，從而表現出離軸劑量不均勻、平均能量降低、機頭的散射減小、射野半影銳利、周圍劑量減小的特點。

表3 4組計劃危及器官的Dmean劑量（Gy）比較和MU比較Tab.3 Comparison of the mean dose(Gy)to organs-at-risk and monitor units in 4 plans

對比本研究的4組計劃，發現靶區的適形度無明顯差異，而SJT 計劃的均勻性指數明顯優于JTT 計劃。交叉、視神經、脊髓的最大劑量和眼球、口腔、顳葉、下頜骨、腮腺、喉、內耳、Body 的平均劑量在JTT‐FFF 和JTT‐FF 計劃中無明顯差異，但均明顯低于SJT計劃。在馮仲蘇等［21］研究中也發現在直腸癌術前放療計劃設計中，鉛門跟隨技術能夠更好地降低危及器官和正常組織的受照劑量，從而降低正常組織并發癥的概率，而在賈飛等［22］研究中發現脊髓、視神經、腮腺和整個治療區域的受照劑量在鼻咽癌ⅤMAT‐FFF 和ⅤMAT‐FF 計劃中無明顯差異。因而在鼻咽癌IMRT 計劃設計中，為了使得這些組織器官的受照劑量更低，只需要選擇使用鉛門跟隨技術，而FFF模式或FF模式不會對結果造成明顯影響。

JTT‐FFF 計劃的左右晶體的最大劑量低于JTT‐FF 計劃，考慮原因是本研究采用早期鼻咽癌，晶體位置到靶區距離較遠，FFF 離軸劑量跌落快，且FFF 模式下的射線軟化因而MLC 的透射因子減小造成的［23］。若計劃設計中晶體的受照劑量是考慮的重點，可以采用JTT‐FFF模式制作計劃。在賈飛等［22］研究中發現鼻咽癌ⅤMAT‐FFF 計劃中腦干受照劑量比ⅤMAT‐FF 高，但卻不具備實際意義，與本研究中SJT‐FFF 與SJT‐FF 計劃對比結果一致；而JTT‐FF 計劃的腦干和垂體的最大劑量明顯低于JTT‐FFF 計劃，考慮原因是FFF模式射線本身劑量分布不均勻，并且結合鉛門跟隨技術對靶區均勻性的影響，為保證靶區的處方劑量包繞，需要更多的機器跳數，而腦干和垂體距離靶區較近導致劑量增加。

鉛門跟隨降低了葉片的透射和漏射，并且FFF模式移除了均整器導致射線劑量分布的變化，都會導致機器跳數增加，因而JTT‐FFF 計劃機器跳數最多；由于是常規分次劑量照射，FFF模式的高劑量率優勢并沒有發揮出來。Fu 等［24］研究也發現當單次治療劑量為2 Gy 時，FFF 和FF 模式在治療時間上無明顯差異。本研究選擇的鼻咽癌治療射野大且部位單一，JTT‐FFF、JTT‐FF、SJT‐FFF、SJT‐FF 這4 種技術對其他部位和不同體積靶區的劑量學影響還需進一步研究。