Avoidance Structure 在鼻咽癌VMAT放療計劃中的應用

馬愷麗，胡中友*，查琳

（1.銅陵市人民醫院 腫瘤放療技術部,安徽 銅陵 244000；2.銅陵市人民醫院 腫瘤二科,安徽 銅陵 244000）

0 引言

鼻咽癌(nasopharyngeal carcinoma,NPC)是我國常見的頭頸部惡性腫瘤之一[1]。放射治療是頭頸部腫瘤，尤其是鼻咽癌的首選治療手段[2]。由于鼻咽癌患者放射治療的療效較好，生存期長，對生存質量要求較高，故而在不降低局部控制率的前提下，最大限度的降低腫瘤周圍正常組織的受照劑量顯得更加重要[3]。Eclipse15.5版本新增加了Avoidance Structure工具，該工具通過阻擋目標結構前方或后方的輻射光束來保護需要避開的正常組織。在容積旋轉調強放療（VMAT）計劃中[4]，Avoidance Structure工具通過移動目標結構前方或后方的MLC葉片來阻擋葉片方向的所有輻射。該工具為進一步降低晶體等正常組織受照劑量帶來可能，但目前對于其臨床應用方法和效果尚無相關報道。為此，本研究擬將Avoidance Structure工具應用在鼻咽癌單弧VMAT放療計劃中的晶體結構上，使用完全相同的計劃參數，從劑量學的角度評價靶區均勻性指數（HI）、適形指數（CI）、靶區覆蓋率（TC）、機器跳數（MU）、晶體、脊髓、腦干及左右腮腺的劑量分布，以期為Avoidance Structure工具進一步深入應用于臨床治療提供參考數據。

1 資料與方法

1.1 研究對象

選取2020年1月至2020年12月我院收治的20例鼻咽癌患者做回顧性研究，其中男性14名，女性6名，年齡41～79歲，中位年齡為61.8歲，所有患者采用仰臥位、熱塑頸肩模固定，入組患者均無放療禁忌證。應用Eclipse15.5計劃系統設計單弧容積旋轉調強放射治療計劃。

1.2 儀器設備

患者定位均采用GE CT模擬定位機定位，以3mm螺距進行平掃，范圍從顱底到鎖骨下3cm，重建層厚為3mm。定位圖像經Deepview智能勾畫系統勾畫正常器官后傳至Eclipse15.5計劃系統，治療機器為Varian Clinical iX 2300電子直線加速器。

1.3 靶區勾畫與處方劑量

所有靶區及OAR依據國際輻射單位及測量委員會（ICRU）第50號、第62號報告原則，由同一名醫師進行勾畫和確認。大體腫瘤體積（GTVnx）和頸部轉移淋巴結（GTVnd）依據影像學顯示的原發腫瘤部位及頸部淋巴結邊界勾畫，高危臨床靶體積（CTV1）包括整個鼻咽、咽后淋巴結區域、斜坡、顱底、咽旁間隙、鼻腔、上頜竇后1/3及高危淋巴引流區，低位臨床靶區（CTV2）為頸部淋巴結預防照射區。計劃靶體積（PTV）：PGTVnx，PGTVnd，PTV1，PTV2分別為GTVnx，GTVnd，CTV1，CTV2外擴3～5mm構成，PGTV由PGTVnx和PGTVnd組成。靶區周圍危及器官（OARs）主要勾畫腦干、脊髓、視神經、視交叉、眼球、晶體、垂體、顳葉、腮腺、顳頜關節、喉及氣管等。PGTV、PTV1、PTV2的處方劑量分別為6996cGy/33次，6006cGy/33次、6006cGy/33次。危及器官劑量限制參照鼻咽癌調強放療靶區及劑量設計指引專家共識[5]。

1.4 計劃設計

所有計劃均由同一名高年資物理師制定。采用Eclipse15.5計劃系統中的Acuros External Beam Algorithm算法，簡稱Acuros XB或AXB算法進行計算；X射線能量選擇6MV；劑量率選擇600MU/min；2.5mm計算網格；射野均選用順時針單弧動態拉弧，拉弧角度設置為順時針180.1°～179.9°；準直器角度均為10°。每位患者制定兩組放射治療計劃，兩組計劃的優化參數和約束條件完全一致，第一組未應用Avoidance Structure限制雙側晶體劑量，第二組應用Avoidance Structure工具限制雙側晶體劑量，分別命名為P0和Pas組；靶區均按照PGTV95%的體積不低于6996cGy歸一。

1.5 計劃評價指標

采用劑量體積直方圖分析靶區（PGTV、PTV）的D2、D50、D95、D98、均勻指數（Homogenization Index，HI）、適形指數（Conformation Index，CI）、靶區覆蓋率（Taget Coverage，TC）、危及器官（Organ At Risk，OAR）包括腦干、脊髓、兩側晶體的最大劑量（Dmax）及平均劑量（Dmean），雙側腮腺的V30、機器跳數。

適形指數CI定義如下：

CI=（VPTV95/VT）＊（VPTV95/VPTV）

其中，VPTV代表計劃靶區體積，VPTV95代表95%處方劑量線所包繞的計劃靶區體積，VT為95%處方劑量包繞的總體積[6]。CI值越接近1，表示靶區的適形度越好。

均勻指數HI定義如下：

HI=（D2%-D98%）/D50%

其中，D2、D50、D95、D98分別表示2%、50%、95%、98%的靶區體積受到的照射劑量，HI越接近于0，表示均勻性越好。

靶區覆蓋率TC定義如下：

TC=（VPTV95/VT）＊100%

其中，VPTV代表95%處方劑量包繞的總體積，VT為計劃靶區體積。完美的靶區覆蓋，TC=100%[7]。

1.6 統計學方法

采用SPSS 23.0統計學軟件進行數據分析，結果以均值±標準差表示，分組配對樣本t檢驗，P＜0.05表示差異有統計學意義。

2 結果

2.1 病例參數

20例患者PGTV的平均體積為54.09cm3，PTV1的平均體積為365.12cm3，PTV2的平均體積為162.49cm3，左側眼球的平均體積為7.98cm3，右側眼球的平均體積為8.21cm3，左側晶體平均體積為0.19cm3，右側晶體的平均體積為0.17cm3。

2.2 靶區劑量學參數

本研究中P0組和Pas組均實施了2組計劃，所有計劃均實現了對靶區較好的劑量覆蓋。PGTV處方劑量下，Pas組HI略高于P0組，差異無統計學意義(P＞0.05)。在PTV1和PTV2處方劑量下，Pas組CI、HI和TC與P0組差異無統計學意義(P＞0.05)，如表1所示。

表1 計劃靶區劑量學參數比較(,n=20)

表1 計劃靶區劑量學參數比較(,n=20)

2.3 OARs劑量學參數

通過比較P0組和PAS組不同器官的劑量學參數，結果發現，PAS組和P0組在脊髓、腦干劑量Dmax參數差異無統計學意義（P＞0.05），在左、右側腮腺的D30、D40以及Dmean參數比較差異無統計學意義（P＞0.05），如表2所示。但是在左、右側眼睛體劑量學參數中，P0組左、右側眼睛體的Dmax和Dmean明顯高于PAS組，差異有統計學意義（P均＜0.05），如表2所示。

表2 不同器官組織中計量參數比較(,n=20)

表2 不同器官組織中計量參數比較(,n=20)

2.4 計劃實施效率

使用機器跳數來評價計劃實施效率，結果發現，Pas機器跳數為（499.15±49.26）MU，P0組機器跳數為（503.70±48.63）MU，但是兩組比較，差異無統計學意義(P＞0.05)。

3 討論

鼻咽癌是指發生于鼻咽腔頂部和側壁的惡性腫瘤。是我國高發惡性腫瘤之一，發病率為耳鼻咽喉惡性腫瘤之首。鼻咽癌大多對放射治療具有中度敏感性，放射治療是鼻咽癌的首選治療方法[8]。在傳統的放療治療過程中考慮到病灶位于人體頭部，為了降低對眼睛、腦部等部位的照射劑量，需要對患者進行特殊的照射方式。傳統的靜態調強方式存在適形度差、劑量分布較差的缺點[9-10]，隨著技術的進步，目前臨床逐步使用動態調強等精準放療來進行替代，如容積旋轉調強放療（VMAT）[11-13]。通過對鼻咽癌患者實施VMAT，可以實現更為精準的放療治療[14]。針對鼻咽癌的VMAT，由于對周邊組織仍存在一定的危害性[15-17]，新的系統（Eclipse15.5版本）增加了Avoidance Structure模塊。

Avoidance Structure模塊通過阻擋目標結構前方或后方的輻射光束來保護需要避開的正常組織。在容積旋轉調強放療（VMAT）計劃中，Avoidance Structure工具通過移動目標結構前方或后方的MLC葉片來阻擋葉片方向的所有輻射。但是，目前臨床尚不明確 Avoidance Structure阻擋輻射的效果。在本研究中發現，針對20例鼻咽癌放療患者，分別實施了采用 Avoidance Structure的放射治療和不采用 Avoidance Structure的兩種治療方案。首先在靶區劑量學參數上，采用兩種治療方案，不同放療劑量患者的各參數沒用顯著性差異。說明 Avoidance Structure工具對劑量學參數不會產生較為明顯的劑量，使用了 Avoidance Structure工具的患者，仍可以達到未使用該工具的劑量輻射范圍。針對頭部不同器官的OARs劑量學參數表明，Avoidance Structure工具對離病灶部位稍遠的腦部、腮腺或者脊髓，沒有明顯的遮擋作用。但是在左、右側眼晶體劑量學參數中，P0組左、右側眼睛體的Dmax和Dmean明顯高于PAS組，差異有統計學意義（P均＜0.05）。說明使用了Avoidance Structure工具后，可以對眼晶體實施有效的保護。但是本研究屬于小樣本的臨床探索研究，仍需要后期大樣本的臨床研究來進一步證明。

綜上所述，在鼻咽癌單弧VMAT放療計劃中，應用Avoidance Structure工具可以有效降低晶體的受照劑量，對其他正常組織沒有明顯的阻擋作用，值得臨床推廣使用。