IMRT和VMAT技術在全腦全脊髓放射治療中靶區、骨髓及重要危及器官劑量差異分析

谷美林 時昌立 張 帆 文海英 羅俊波

全腦全脊髓放射治療是臨床上的一種治療手段，常被用于髓母細胞瘤、高危生殖細胞腫瘤以及中樞神經系統白血病的治療[1]。其中最常用的是調強放射治療(intensity modulated radiation therapy，IMRT)和容積調強弧形放療(volumetric modulated arc therapy，VMAT)[2-3]。VAMT雖然運用效果較高，但由于設備的限制和治療費用，導致運用較少[4]。IMRT技術能夠有效改善靶區和交接層面的劑量分布，但目前均無兩種方式的對比[5]。因此本研究選取收治的84例患者臨床資料進行分析，以研究IMRT和VMAT技術在全腦全脊髓放射治療中靶區、骨髓及重要危及器官劑量差異。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取接受全腦全脊髓放射治療的84例患者作為研究對象。根據患者放療技術分為A組(n=42)和B組(n=42)，A組患者42例，男性23例，女性19例，年齡6～42歲，平均年齡(24.65±5.56)歲，B組患者42例，男性22例，女性20例，年齡6～42歲，平均年齡(24.65±5.56)歲，兩組入選者一般資料差距不具有統計學意義，具有可比性(P>0.05)。納入標準：①患者接受全腦全脊髓放射治療；②患者資料完整；③患者經病理學檢查確診為顱內腫瘤；排除標準：①患者合并其他部位腫瘤；②患者合并嚴重肝腎功能衰竭；③患者存在放療禁忌證。

1.2 方法

A組患者接受IMRT技術放射治療，B組患者接受VMAT技術放射治療。術中定位器選取飛利浦公司的標準孔徑定位CT 系統，IMRT治療系統選取 Monaco 5.11計劃系統。電子直線加速則選取醫科達公司的synergy型加速器，機頭則以Agility型，40對多葉準直器。患者以仰臥位，將雙手放于身體的兩側，采用熱塑料袋頸肩膜對患者進行體位固定，將船型B號枕置于頸部。術中采用CT定位進行模擬定位，以頭先進的方式，其掃描層厚為3 mm，從頭頂的空位部位掃描至尾骨，掃描結束后則重建患者CT圖像，將圖像以DICOM格式傳送至醫生工作臺，由資歷豐富的醫生對勾勒出靶區、骨髓以及重要危機器官，結束后將其傳送到對應的系統上，并創建相應的放射治療方案。計劃靶區的劑量為34 Gy并分為20次照射。A組和B組患者均以多中心的方式進行，A組患者采用兩中心設計，分別為ISO1以及ISO2。治療中心均以5野等分布野形式，角度以0、72、144、216以及288度。B組患者治療中心以IS03以及IS04，中心均采用1野形式，初始角度為180.1度并旋轉到180度隨后再轉回。A和B組患者照射野都為射野交界處5 cm，以防止射野交界處劑量冷點和熱點。兩組患者均能夠夠達到92%處方覆蓋95%的靶區，以均勻性指數(homogeneity index，HI)對劑量的均勻性進行評估，HI=(D2%-D98%)/Dmedian×100%，Dmedian是靶體積靶區的中位劑量，D2%以及D98%則為劑量體積直方圖上覆蓋靶體積2%以及98%的劑量。以適形度指數(conformity index，CI)對劑量體積和靶體積一致性進行評價。CI=(VPTV95%/VPTV)×(VPTV95%/V95%)，VPTV95%是95%等劑量線所覆蓋的靶體積；VPTV是靶體積；V95%是等劑量所覆蓋的體積。通過直方圖劑量體積來分析劑量，過程內需要以危及器官生物學為基礎，并進行對比。

1.3 觀察指標

對比兩組患者靶區適形指數、均勻指數、靶區體積；對比骨髓交界處、以及重要危及器官劑量。

1.4 統計學方法

2 結果

2.1 兩組患者靶區適形指數、均勻指數、靶區體積對比

與A組患者相比，B組患者HI和靶區體積顯著降低，CI顯著升高，差異具有統計學意義(P<0.05)。見表1。

表1 兩組患者靶區適形指數、均勻指數、靶區體積對比

2.2 兩組患者骨髓交界處劑量對比

與A組患者相比，B組患者腦脊髓和胸腰脊髓參數顯著下降，差異具有統計學意義(P<0.05)，見表2。

表2 兩組患者骨髓交界處劑量對比

2.3 兩組患者重要危及器官劑量

兩組患者眼球劑量差異無統計學意義(P>0.05)；與A組患者相比，B組患者心臟、食管、甲狀腺、小腸、腎臟、肝臟以及肺器官劑量差異具有統計學意義(P<0.05)，見表3。

表3 兩組患者重要危及器官劑量

3 討論

近些年，全腦全脊髓放療的運用逐漸廣泛，且運用率有逐漸升高的趨勢。但是，全腦脊髓放療接野的冷點和熱點也是臨床上的重要問題[6-7]。螺旋斷層放療和IMAT技術可有效解決這些問題，在確保使用均勻分布的劑量能夠有效改善正常組織的受量[8-9]。但螺旋斷層放療的使用存在較長出束時間以及累計劑量的升高等缺點，幾乎大部分螺旋斷層放療患者，正常組織或多或少均會遭受低計量照射[10-12]。傳統IMAT治療，常常會導致患者出現多種不良反應，甚至部分患者因為并發癥而選擇終止治療。本研究選取收治的患者進行分組并進行對比性研究，以為臨床的診治提供參考。

IMRT方式以固定加速器機架角度，使射線方向更集中，可躲避危及器官，進而發揮較低危及肺、脊髓等組織的效果[13]。IMRT技術最初是被運用在脊髓階段放射治療當中，能夠有效改善靶區的劑量分布，同時降低正常組織所遭受的照射劑量，使照射劑量被有效的調節均勻[14]。VMAT作為一種新型調強放射治療技術，是以圖像引導放療技術為基礎，能夠使機架以360°旋轉并出束，并對機架旋轉速度、劑量率以及多葉準直器所產生的射野形態進行持續性的動態調節[15]。本研究結果顯示，與A組患者相比，B組患者HI和靶區體積顯著更低，CI顯著更高。這可能是因為IMRT因為多種射野間是存在一定的角度間隙，這也會引起靶區域內劑量部分適形性更差，而VMAT相較于IMRT的固定角度照射優勢更大，使角度更加自由，有效提高照射效率以及劑量的均勻性[16]。骨髓是人體最大的造血系統，對于輻射的敏感性較高[17]。國外有學者發現，在全腦全脊髓放射治療中，采用VMAT對于患者危及器官的照射明顯低于IMRT[18]。本研究結果顯示，與A組患者相比，B組患者腦脊髓和胸腰脊髓參數顯著更低。這說明，對于全腦全脊髓放療患者，與IMRT相比，VMAT可降低對于腦脊髓和腰脊髓等的照射。自從VMAT技術的運用，有多項放射劑量學研究認為，IMRT和VAMT相比，VAMT能夠更加有效的提高臨床療效，對于危及器官的保護更佳[19-20]。本研究結果顯示，與A組患者相比，B組患者心臟、食管、甲狀腺、小腸、腎臟、肝臟以及肺器官劑量更少。這也進一步指出了，相較于IMRT技術，VAMT技術更加優秀，對患者危及器官的保護更好。但本次研究可能因為納入病例較少的因素，導致實驗存在一定偏差，因此以后應擴大病例的收集，彌補此不足。

綜上所述，全腦全脊髓放射治療，與IMRT相比，VMAT在治療中的靶區、骨髓及重要危及器官劑量更加均勻。